数据压缩实验一 色彩空间转换

数据压缩实验一 色彩空间转换

17年春季学期学习数据压缩，从今往后将会把相关实验报告发布于博客上

一、实验原理

1. RGB与YUV文件组成

（1）RGB

  RGB文件是原始图像的纯数据文件，未加入任何其他信息，其中每个像素由RGB（红绿蓝）三通道表示。
  文件数据按照从左至右依次b,g,r,b,g,r…的顺序排列，每组bgr为一个像素的信息。
  本实验中RGB文件采用8bit量化，即每个像素一个通道占用1字节，每3字节表示一个像素；分辨率为$\small256*256$,即占用空间为
  $\small256*256=196,608B=192KB$。

（2）YUV

  YUV文件是每个像素由一个亮度Y通道和两个色度UV通道表示的纯数据文件，同样未加入任何其他信息。
  文件数据按照从左至右依次y,y,…y,u,u,…u,v,v…,v的顺序排列。本实验会涉及4:4:4和4:2:0两种采样格式。4:4:4格式数据量与RBG文件相同；4:2:0格式中亮度信息Y为全分辨率尺寸，色差信号U，V在水平方向和垂直方向上的取样点数均为Y的一半，相对上文的RGB文件占用空间为
  $\small256*256*1.5=98,304B=96KB$。

2. 转换公式

由亮度方程可得亮度信号与色差信号：
$Y=0.299R+0.587G+0.114B$
$R−Y=0.701R−0.587G−0.114B$
$B−Y=−0.299R−0.587G+0.886B$
对应模拟信号对色差信号进行幅度压缩，数字信号压缩系数为0.713，0.564，另外为使得量化后的色差信号幅度没有负值，还要加128的偏置，即：
$Cr=0.713(R−Y)+128= 0.5000R−0.4187G−0.0813B+128$
$Cb=0.564(B−Y)+128= −0.1684R−0.3316G+0.5000B+128$
习惯上仍用模拟信号中的U来标识Cb,V来标识Cr，因此得RGB转YUV公式：
⎡⎣⎢