YUV

YUV

YUV,是一種顏色編碼方法。常使用在各個視頻處理組件中。 YUV在對照片或視頻編碼時,考慮到人類的感知能力,允許降低色度的頻寬。

YUV是編譯true-color顏色空間(color space)的種類,Y'UV, YUV, YCbCrYPbPr等專有名詞都可以稱為YUV,彼此有重疊。“Y”表示明亮度(Luminance、Luma),“U”和“V”則是色度飽和度(Chrominance、Chroma)。

基本介紹

  • 中文名:YUV
  • 外文名:YUV
  • 類屬:顏色編碼方法
  • 起源地:歐洲
  • 套用領域:電視系統
  • 用途:用於最佳化彩色視頻信號的傳輸
簡介,歷史,常用的YUV格式,YUY2及常見表示方法,YVYUUYVY,YV12,參見,

簡介

YUV,是一種顏色編碼方法。常使用在各個視頻處理組件中。YUV在對照片或視頻編碼時,考慮到人類的感知能力,允許降低色度的頻寬。
YUV是編譯true-color顏色空間(colorspace)的種類,Y'UV,YUV,YCbCrYPbPr等專有名詞都可以稱為YUV,彼此有重疊。“Y”表示明亮度(Luminance、Luma),“U”和“V”則是色度飽和度(Chrominance、Chroma)。
Y′UV,YUV,YCbCr,YPbPr所指涉的範圍,常有混淆或重疊的情況。從歷史的演變來說,其中YUV和Y'UV通常用來編碼電視的模擬信號,而YCbCr則是用來描述數字的視頻信號,適合視頻與圖片壓縮以及傳輸,例如MPEG、JPEG。但在現今,YUV通常已經在電腦系統上廣泛使用。
Y'代表明亮度(luma;brightness)而U與V存儲色度(色訊;chrominance;color)部分;亮度(luminance)記作Y,而Y'的prime符號記作伽瑪校正。
YUVFormats分成兩個格式:
  • 緊縮格式(packedformats):將Y、U、V值存儲成MacroPixels數組,和RGB的存放方式類似。
  • 平面格式(planarformats):將Y、U、V的三個分量分別存放在不同的矩陣中。
緊縮格式(packedformat)中的YUV是混合在一起的,對於YUV4:4:4格式而言,用緊縮格式很合適的,因此就有了UYVY、YUYV等。平面格式(planarformats)是指每Y分量,U分量和V分量都是以獨立的平面組織的,也就是說所有的U分量必須在Y分量後面,而V分量在所有的U分量後面,此一格式適用於採樣(subsample)。平面格式(planarformat)有I420(4:2:0)、YV12、IYUV等。

歷史

Y'UV的發明是由於彩色電視黑白電視的過渡時期。黑白視頻只有Y(Luma,Luminance)視頻,也就是灰階值。到了彩色電視規格的制定,是以YUV/YIQ的格式來處理彩色電視圖像,把UV視作表示彩度的C(Chrominance或Chroma),如果忽略C信號,那么剩下的Y(Luma)信號就跟之前的黑白電視頻號相同,這樣一來便解決彩色電視機與黑白電視機的兼容問題。Y'UV最大的優點在於只需占用極少的頻寬。
因為UV分別代表不同顏色信號,所以直接使用R與B信號表示色度的UV。也就是說UV信號告訴了電視要偏移某象素的的顏色,而不改變其亮度。或者UV信號告訴了顯示器使得某個顏色亮度依某個基準偏移。UV的值越高,代表該像素會有更飽和的顏色。
彩色圖像記錄的格式,常見的有RGB、YUV、CMYK等。彩色電視最早的構想是使用RGB三原色來同時傳輸。這種設計方式是原來黑白頻寬的3倍,在當時並不是很好的設計。RGB訴求於人眼對色彩的感應,YUV則著重於視覺對於亮度的敏感程度,Y代表的是亮度,UV代表的是彩度(因此黑白電影可省略UV,相近於RGB),分別用Cr和Cb來表示,因此YUV的記錄通常以Y:UV的格式呈現。

常用的YUV格式

為節省頻寬起見,大多數YUV格式平均使用的每像素位數都少於24位。主要的抽樣(subsample)格式有YCbCr4:2:0、YCbCr4:2:2、YCbCr4:1:1和YCbCr4:4:4。YUV的表示法稱為A:B:C表示法:
  • 4:4:4表示完全取樣。
  • 4:2:2表示2:1的水平取樣,垂直完全採樣。
  • 4:2:0表示2:1的水平取樣,垂直2:1採樣。
  • 4:1:1表示4:1的水平取樣,垂直完全採樣。
最常用Y:UV記錄的比重通常1:1或2:1,DVD-Video是以YUV4:2:0的方式記錄,也就是我們俗稱的I420,YUV4:2:0並不是說只有U(即Cb),V(即Cr)一定為0,而是指U:V互相援引,時見時隱,也就是說對於每一個行,只有一個U或者V分量,如果一行是4:2:0的話,下一行就是4:0:2,再下一行是4:2:0...以此類推。至於其他常見的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV、Y41P、Y411、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等。

YUY2及常見表示方法

YUY2(和YUYV)格式為像素保留Y,而UV在水平空間上相隔二個像素採樣一次(Y0U0Y1V0),(Y2U2Y3V2)…其中,(Y0U0Y1V0)就是一個macro-pixel(宏像素),它表示了2個像素,(Y2U2Y3V2)是另外的2個像素。以此類推,再如:Y41P(和Y411)格式為每個像素保留Y分量,而UV分量在水平方向上每4個像素採樣一次。一個宏像素為12個位元組,實際表示8個像素。圖像數據中YUV分量排列順序如下:(U0Y0V0Y1U4Y2V4Y3Y4Y5Y6Y7)…

YVYUUYVY

YVYU,UYVY格式跟YUY2類似,只是排列順序有所不同。Y211格式是Y每2個像素採樣一次,而UV每4個像素採樣一次。AYUV格式則有一Alpha通道。

YV12

YV12格式與IYUV類似,每個像素都提取Y,在UV提取時,將圖像2x2的矩陣,每個矩陣提取一個U和一個V。YV12格式和I420格式的不同處在V平面和U平面的位置不同。在YV12格式中,V平面緊跟在Y平面之後,然後才是U平面(即:YVU);但I420則是相反(即:YUV)。NV12與YV12類似,效果一樣,YV12中U和V是連續排列的,而在NV12中,U和V就交錯排列的。
排列舉例:2*2圖像YYYYVU;4*4圖像YYYYYYYYYYYYYYYYVVVVUUUU

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