YUV

@Daniate  June 23, 2018

YUV

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YUV是电视广播视频信号的原生格式,其亮度信息(Y)与色度信息(UVCbCr)是分离的。

之所以会存在YUV,是因为早期的黑白电视只能传输亮度信息(也就是说,当只有Y分量时,图像就会显示为黑白的)。为了与现有的视频接收设备兼容,专门增加了一个新的色差信号。

YUV格式下,UV分量的分辨率通常低于Y分量,它是利用了人眼视觉系统特性,相比于色度信息,人眼对亮度信息更加敏感。相比于RGB格式,YUV更加节省存储空间与传输带宽。

有人会把YUV看作是色彩空间,这是不对的,它只是将RGB颜色编码为亮度值和色度值,它所关联的底层色彩空间,与RGB颜色所关联的底层色彩空间是相同的。

采样模式

通常,视频是支持多种YUV采样模式的。

典型的采样模式有:

  • 4:4:4
  • 4:2:2
  • 4:2:0

其中,4:2:0采样模式是最流行的,广泛用于视频流领域,比如视频会议、数字电视、网络直播。其余两者用于高画质再现。

上述比例(假定为Q:A:Z)中的每个数字,表示的是水平方向上的相对采样率:

  • Q:每一行中Y分量的相对采样个数
  • A:奇数行中UU分量的相对采样个数
  • Z:偶数行中UU分量的相对采样个数

4:2:0采样模式为例,在奇数行中,每4个Y分量,就会采样2个U分量和2个V分量;在偶数行中,每4个Y分量,并不会对U分量和V分量进行采样,此时,会与前面的奇数行共用之前采样的2个U分量和2个V分量。

为了更加形象化,以双平面的4:2:0为例,当以这种形式存储图像数据时,会先用一个平面来存储Y分量,再用另外一个平面来存储U分量和U分量,如下图所示:

YUV420P.png

进行采样时:

  • Y00、Y01、Y02、Y03和Y10、Y11、Y12、Y13,共用U00、V00、U01、V01
  • Y04、Y05、Y06、Y07和Y14、Y15、Y16、Y17,共用U02、V02、U03、V03
  • Y20、Y21、Y22、Y23和Y30、Y31、Y32、Y33,共用U10、V10、U11、V11
  • Y24、Y25、Y26、Y27和Y34、Y35、Y36、Y37,共用U12、V12、U13、V13

YUV420P-Sampling.png

在屏幕上显示YUV之前,需要转换为RGB,采样并将RGB图像的每个像素中的每个分量计算出来,最终得到RGB图像。

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