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视频色彩转换YUV与RGB

消耗积分:0 | 格式:doc | 大小:33KB | 2014-02-10

丁祖雄

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讲解一些视频格式知识,YUV格式与RGB之间的相互转换,区别与比较

颜色空间是一个三维坐标系统,每一种颜色由一个点表示。在 RGB 颜色空间中,红,绿,蓝是基本元素。RGB 格式是显示器通常使用的格式。

在 YUV 空间中,每一个颜色有一个亮度信号 Y,和两个色度信号 U 和 V。亮度信号是强度的感觉,它和色度信号断开,这样的话强度就可以

在不影响颜色的情况下改变。YUV 格式通常用于 PAL制,即欧洲的电视传输标准,而且缺省情况下是图像和视频压缩的标准。

YUV 使用RGB的信息,但它从全彩色图像中产生一个黑白图像,然后提取出三个主要的颜色变成两个额外的信号来描述颜色。把这三个信号组

合回来就可以产生一个全彩色图像。

YUV 使用红,绿,蓝的点阵组合来减少信号中的信息量。Y 通道描述 Luma 信号,它与亮度信号有一点点不同,值的范围介于亮和暗之间。

Luma 是黑白电视可以看到的信号。U (Cb) 和 V (Cr) 通道从红 (U) 和蓝 (V) 中提取亮度值来减少颜色信息量。这些值可以从新组合来决定红,

绿和蓝的混合信号。

YUV和RGB的转换:

Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B

U = -0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128

V = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128

R = Y + 1.402 (V-128) G

= Y - 0.34414 (U-128) - 0.71414 (V-128) B

= Y + 1.772 (U-128)

以前,一直没明白yuv和YcbCr之间的差异,想必有些朋友也会有同样的疑惑。所以,我看完之后就记载下来了。

一、和rgb之间换算公式的差异

yuv《--》rgb

Y‘= 0.299*R’ + 0.587*G‘ + 0.114*B’

U‘= -0.147*R’ - 0.289*G‘ + 0.436*B’ = 0.492*(B‘- Y’)

V‘= 0.615*R’ - 0.515*G‘ - 0.100*B’ = 0.877*(R‘- Y’)

R‘ = Y’ + 1.140*V‘

G’ = Y‘ - 0.394*U’ - 0.581*V‘

B’ = Y‘ + 2.032*U’

yCbCr《--》rgb

Y’ = 0.257*R‘ + 0.504*G’ + 0.098*B‘ + 16

Cb’ = -0.148*R‘ - 0.291*G’ + 0.439*B‘ + 128

Cr’ = 0.439*R‘ - 0.368*G’ - 0.071*B‘ + 128

R’ = 1.164*(Y’-16) + 1.596*(Cr‘-128)

G’ = 1.164*(Y’-16) - 0.813*(Cr‘-128) - 0.392*(Cb’-128)

B‘ = 1.164*(Y’-16) + 2.017*(Cb’-128)

Note: 上面各个符号都带了一撇,表示该符号在原值基础上进行了gamma correction

二、来源上的差异

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

ps:

通过上面的比较可以确定,我们在h.264,mpeg等编码标准中用的yuv其实是YcbCr,大家不要被名称搞混淆了。

人类视觉系统(HVS)相比亮度来说对于颜色不是那么敏感的。在RGB颜色空间中,三种颜色被平等地看待,并用相同的分辨率

存放起来。但是通过把亮度与颜色信息分离,并对亮度值取更高的分辨率可以更有效地表示一个颜色图像。

YCbCr颜色空间和它的变换(通常写为YUV)是一种流行而高效的表示一个颜色图像的方法。Y是亮度值,由R,G,B的加权平均可以

得到: Y=krR + kgG + kbB

这里k是加权因子。

颜色信号可以由不同的颜色差别来表示:

Cb = B-Y

Cr = R-Y

Cg = G-Y

对于一个颜色图像的完整的描述由给定Y和三个色差:Cb,Cr,Cg来表示。

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