[置顶] yuv,ycbcr,ypbpr,yiq itu-r bt.656 itu-r bt.601

YUV,是一种颜色编码方法。

YUV是编译true-color颜色空间(color space)的种类,Y'UV, YUV, YCbCr,YPbPr等专有名词都可以称为YUV,彼此有重叠。

“Y”表示明亮度(Luminance、Luma),

“U”和“V”则是色度浓度(Chrominance、 Chroma),

Y'UV, YUV, YCbCr, YPbPr 常常有些混用的情况,其中 YUV 和 Y'UV 通常用来描述类比讯号,而相反的 YCbCr 与 YPbPr 则是用来描述数位的影像讯号,例如在一些压缩格式内 MPEG、JPEG 中,但在现今,YUV 通常已经在电脑系统上广泛使用。YUV Formats分成两个格式:

  • 紧缩格式(packed formats):将Y、U、V值储存成Macro Pixels阵列,和RGB的存放方式类似。
  • 平面格式(planar formats):将Y、U、V的三个份量分别存放在不同的矩阵中。 

yuv色彩模型来源于rgb模型,

该模型的特点是将亮度和色度分离开,从而适合于图像处理领域。

应用:basic color model used in analogue color TV broadcasting.

 

YCbCr模型来源于yuv模型。YCbCr is a scaled and offset version of the YUV color space.

应用:数字视频,ITU-R BT.601 recommendation

YCbCr的 Y 與 YUV 中的Y含義一致,Cb 和Cr 與UV同樣都指色彩,Cb指藍色色度,Cr指紅色色度,在應用上很廣泛。

Y'PbPr是为了满足高质量视频传输而设计的色彩分量形式及接口形式,采用并行传输的方式。PbPr也是由B'-Y'及R'-Y'经过限幅得到的,目前,这种接口多见于模拟分量录像机、高清摄录一体机及DVD播放机等。模拟分量传输绕过了PAL编码与解码,减轻了亮/色串扰等编解码对图像的损失,但传输距离受到限制。

Y'CbCr是数字电视标准化时,为了兼容亮度、色差这种色彩编码方式而采用的一种类似于Y'PbPr的分量形式。CbCr是对B'-Y'与R'-Y'进行限幅及数字化得到的,因此CbCr是数字色差分量。一般来说,国际认可的演播室数字分量编码标准皆使用4:2:2色度亚取样,即B'-Y'及R'-Y' 的取样频率各为Y'的一半。除4:2:2外,常见的亚取样方式还有4:1:1、4:2:0。亚取样也可以看作是一种滤波,只不过是数字滤波。

无论Y'UV还是Y'CbCr或Y'CbCr,其实都是为了兼容黑白电视系统而设计的。展望未来,高质量节目制作或数字电影,有可能直接采用R'G'B'分量,由于无法进行色度滤波,因此只能采用4:4:4即全带宽传输及记录。

YIQ是用于NTSC电视系统之标准。I表示In-phase,Q表示Quadrature-phase,Y当然是亮度了

YCbCr是色差的数字信号,对应于ITU601和656 ,C是Chroma的缩写,意为色度。
YPbPr是色差的模拟信号,对应于EIA770 ,P是Parallel的缩写,意为并行
YUV一般是指经过适当缩放,用于调制到复合输出(CVBS)的色差信号
YIQ是NTSC的模拟信号

ITU-R BT.601

旧名称为CCIR 601,国际电信联盟(ITU)所制订的标准规格。为现今标准电视放送规格标准。对应NTSC (525/60)与PAL(扫描线625/50)、对应4:3和16:9纵横比画面。虽然色彩成份为RGB 4:4:4跟色差(YCbCr) 4:2:2为既订的,但是,这里记录的是作为广播放送用的一般的色差方式。

  • 组成成分:明度(Y)、色差(Cb及Cr)
  • 取样频率:13.5MHz(Y)和 6.75MHz(Cb,Cr)
  • 取样方法:4:2:2(色差Cb与Cr取样频率都只有明度取样频率的一半,Y:Cb:Cr=4:2:2)
  • 量化位元数:标准8bit、扩充10bit

ITU-R BT 601: 16位数据传输;21芯;Y、U、V信号同时传输。

ITU-R BT 656: 9芯,不需要同步信号;8位数据传输;串行视频传输;传输速率是601的2倍;先传Y,后传UV。656输出的是串行数据,行场同步信号嵌入在数据流中 601是并行数据,行场同步有单独输出;

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BT.656与BT.601在数据格式上的简单区别

BT.601:数据宽度16位,Y、U、V信号同时传输,有额外的同步信号;传输时需要21根线;最后更新的文档代号为 ITU-R BT.601-5;

      BT.656:数据宽度8位,先传Y,再传UV,不需要额外的同步信号,传输速率是601的两倍;传输时需要9根线;最后更新的文档代号为 ITU-R BT.656-4;

      事实上,"传输接口"指的是BT.656,BT.601更明确的说法是一个"传输标准",656实际上是实现601标准的一种方式。更加具体地说,ITU-R BT.601是"演播室数字电视编码参数标准",而ITU-R BT.656则是ITU-R BT.601附件A中的数字接口标准,主要用于约定芯片之间采用27MHz并口或243MHz串口传输数字视频数据。

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RGB (red green blue): 红绿蓝三基色
CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-black inK): 青色-品红-黄色-黑色
HSI (Hue-Saturation-Intensity): 色调-饱和度-强度
DDB (device-dependent bitmap): 设备相关位图
DIB (device-independent bitmap): 设备无关位图
CVBS (Composite Video Broadcast Signal): 复合电视广播信号

 CVBS

是复合视频信号或 复合视频消隐和同步

全称Composite Video Broadcast Signal 或Composite Video Blanking and Sync

它只有1个信号线,但包含了亮度信号和色度信号,还有行同步、场同步。本身是可以直接进入ADC,但通常应用时都要进行Y/C分离和同步提取,再把Y/C信号分别送到不同的ADC,数字输出也常编码成ITUR656、610等标准的“复合数字信号”。

 监视器收到CVBS要做彩色解码,收到RGB只要分离一个同步给扫描系统就好了;

CVBS可以用两根线传输,RGB传输最少需要4条线。

它是的一个模拟电视节目(图片)信号在与声音信号结合,并调制到射频载波之前的一种格式。
CVBS是"Color, Video, Blank and Sync", "Composite Video Baseband Signal", "Composite Video Burst Signal", or "Composite Video with Burst and Sync".的缩写

 VGA是一种监视器显示方式,最主流的莫过于电脑显示器了。VGA是一个统称,真正的VGA只能达到720X576,而目前电脑显示器的分辨率均为1024X768,是SVGA模式。

CVBS是一种比较老的显示方式,更准确的说是第一代视频显示输出方式(第二代是S-VIDEO,第三代是VGA,第四代是DVI,第五代是HDMI),由于目前的显示设备比如电视机、电脑显示器)等均有cvbs接口,因此CVBS无形中也成为比较主流的接口。目前随着显示设备的分辨率的提高,特别是大屏幕液晶电视的出现,越来越多的设备提供VGA和HDMI接口。

YPbPr接口业界推崇的最为标准的高清晰数字视频接口。能将模拟的Y、PB、PR信号分开,使用三条线缆来独立传输;

 YUV(亦称YCrCb)是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法(属于PAL)。YUV主要用于优化彩色视频信号的传输,使其向后兼容老式黑白电视。与RGB视频信号传输相比,它最大的优点在于只需占用极少的带宽(RGB要求三个独立的视频信号同时传输)。

"Y"表示明亮度(Lumina nce或Luma),也就是灰阶值;

"亮度"是通过RGB输入信号来创建的,方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。

"U"和"V"表示的则是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。

"色度"则定义了颜色的两个方面 — 色调与饱和度,分别用Cr和CB来表示。

Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。

CB反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之同的差异。


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复合模拟电视信号:

CVBS: Pal-D <GB3174-1995>

CVBS: Ntsc-M <smpte 170 >

CVBS: 全部制式: Itu-R bt.470 .

 

分量模拟输出

Ypbpr, 标清: <ISO/EIA/770.2 >

Ypbpr, 高清: <ISO/EIA/770.3 >

 

数字信号:

隔行,数字,8bit,27Mhz, Pal/Ntsc: <Itu-R bt.656>

逐行,数字,16bit,27Mhz,<Itu-R bt.1358>(包括50,60Hz定义)

逐行,数字,16bit,27Mhz,<SMPTE 293> (仅有60Hz定义)

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 1080P,720P等高清分辨率的含义
在这里列一下视频输出的分辨率类型, 算是一个笔记.,不正确的地方请指正。

P:逐行扫描, progressive
I: 隔行扫描, interlace

名称 频率 含义 分辨率 描述
480I 60Hz 隔行,525条垂直扫描线,483条可见垂直扫描线 640 X 480 D1标准的NTSC电视显示模式
480P 60Hz 逐行,525条垂直扫描线,483条可见垂直扫描线 640 X 480 D2标准的电视NTSC制的EDTV,和逐行扫描DVD规格相同
576I 50Hz 隔行,625条垂直扫描线,576条可见垂直扫描线 720 X 576 标准的PAL电视显示模式,国内电视机的标准
720P 60Hz 逐行,750条垂直扫描线,720条可见垂直扫描线 1280 X 720 D4标准数字电视显示模式
1080I 60Hz 隔行,1125条垂直扫描线,1080条可见垂直扫描线 1920 X 1080 D3标准数字电视显示模式
1080P 60Hz 逐行,1125条垂直扫描线,1080条可见垂直扫描线 1920 X 1080 D5标准数字电视显示模式

物理分辨率为1920×1080的,才是全高清电视,就是一般标榜的full-HDTV。
一般所说的720P是入门级的高清分辨率,但它的清晰效果已经是非常好了,所以720P也算是高清电视。

再来说说电视信号和CRT的电视机:
国内电视信号为PAL制,一副图像可以看成是由625行横线组成。
电视信号在传输过程中,由于受带宽的限制,只能传递隔行信号,以节省带宽。
电视机如果是隔行扫描的话,就要分两次才能把一个完整的图像显示出来,也就是说分成两场,每场扫描312.5行。电视机一般每秒显示50场,也就是一般说的场频为50Hz,这样的话每秒就可以显示(625/2)X50=15625行,这个就是一般说行频,一般就叫15K的PAL行频,
如果电视机一秒是显示100场的话,那么如果还是隔行扫描方式的话,可以看到每秒显示的行数就是原来的2倍,也就是31250,也叫作31K的行频。人眼的临界闪烁频率为60Hz,这样100Hz的频率就给人的感觉是画面很稳定,但是它仍然是隔行扫描,扫描线依然很明显,所以画面仍然不够细腻。这个就是我们一般说的“100Hz,不闪的才是健康的”,这个主要是指满足了人眼的临界闪烁频率而已,但清晰度还是不够的。

如果电视机是60Hz+逐行扫描,那么就不一样了,画面会很稳定,而且会很细腻。如果电视机的行频不变的话,31250 =(?)X 60 ,得到的逐行扫描时的行数就是520行,这样就需要把电视原始画面的625行减少100行,变成520行左右的画面来显示,虽然画面内容有所丢失,但看到的效果却比其他情况好了很多。

所以如果电视机是720P@60Hz的数字电视的话,那么它就是60Hz, 不闪,而且是逐行能达到720行,也就是行频为43200,比一般电视信号源625行还要高,所以原始画面的表示信息是足够了,但720行又过多,从而导致看电视信号时,会出现画面不自然的感觉。

再来说说数字信号:
电视信号源,它是以像素或分辨率来表示,PAL制节目,分辨率为720X576。这样的话,在480P的电视机上显示是不够的,需要720P,即1280X720P。

一般DVD是也是数字信号,720X480的画面分辨率,用720P的电视机播放已经足够了。480P也不合适。

尽管1080i可以提供更高的象素(207万),比720P的92万高出不少,但是画面稳定度则720P更具有优势。
要是想看真正的高清效果,那么还得逐行的才行,也就是说1080P是真正的数字高清晰。

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YUV格式

 为了方便后面叙述,图片的大小定义为:w * h,宽高分别为w和h

 一、YUV420格式

先Y,后V,中间是U。其中的Y是w * h,U和V是w/2 * (h/2)

如果w = 4,h = 2,则:

yyyy

yyyy

uu

vv

内存则是:yyyyyyyyuuvv

需要占用的内存:w * h * 3 / 2

采样规律是:每个像素点都采样Y,寄数行采样1/2个U,不采样V,偶数行采样1/2个V,不采样U

 二、YUV422格式

本格式使用较为广泛

每两个点为一组,共占用4个字节

YUYVYUYV…

对于每一组YUYV,前面一个Y和本组中的UV组成第一个点,第二个Y和本组中的UV组成第二个点

所以,在内存中,宽高分别为w * 2、h。

如果w = 4,h = 2,则:

YUYVYUYV

YUYVYUYV

需要占用的内存:w * h * 2

 三、UYUY422格式

本格式和YUYV422一样,只是YUV的位置不一样罢了

每组中YUV的排列顺序为:UYUV

 需要占用的内存:w * h * 2

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YUV420SP的NV12和NV21
转载自:图文详解YUV420数据格式(http://www.cnblogs.com/azraelly/archive/2013/01/01/2841269.html)

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