图像色彩编码YUV（YCbCr）的基本知识

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【图像处理】RGB、YUV (YCbCr) 图像表示详解 RGB RGB图像表示是我们最常见的一种图像表示方式。这个非常好理解，三原色可以构成所有颜色，因此通过R、G、B三个通道的组合，就可以构成一张色彩丰富的图片。下面这张图可以直观感受一下RGB图像表示从原点到最大值点的连线，就是我们熟知的灰度表示。 YUV（YCbCr） RGB大约可以表示一千六百七十万种颜色，而人眼大约可以分辨一千万种颜色。因此使用RGB来储存和传输图像会造成很大的空间浪费。为了克服这一问题，YUV于上世纪50年代提出，用于储存和传输电视信号。 YCbCr也由三个通道组成： Y通阅读详情

AI摘要

本文详细介绍了YUV与YCbCr色彩空间的概念及区别，重点解释了YCbCr在数字视频产品中的应用，包括不同的采样格式，并对常见的YUV存储格式进行了对比。

参考地址

https://www.cnblogs.com/lifan3a/articles/4930182.html

YUV与YCbCr的定义

YCbCr是DVD、摄像机、数字电视等消费类视频产品中，常用的色彩编码方案。YCbCr 有时会称为 YCC。YCbCr 在模拟分量视频（analog component video）中也常被称为 YPbPr。YCbCr不是一种绝对色彩空间，是YUV压缩和偏移的版本。

YUV与YCbCr的区别

正如几何上用坐标空间来描述坐标集合, 色彩空间用数学方式来描述颜色集合。常见的3 个基本色彩模型是RGB , CMYK和YUV。
YCbCr 则是在世界数字组织视频标准研制过程中作为ITU - R BT1601 建议的一部分，其实是YUV经过缩放和偏移的翻版。其中Y与YUV 中的Y含义一致, Cb ， Cr 同样都指色彩, 只是在表示方法上不同而已。在YUV 家族中，YCbCr 是在计算机系统中应用最多的成员，其应用领域很广泛，JPEG、MPEG均采用此格式。一般人们所讲的YUV大多是指YCbCr 。YCbCr 有许多取样格式，如4∶4∶4 , 4∶2∶2 ，4∶1∶1 和4∶2∶0 。
YUV是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于PAL），是PAL和SECAM模拟彩色电视制式采用的颜色空间。在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄影机或彩色CCD摄影机进行取像，然后把取得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R－Y（即U）、B－Y（即V），最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的YUV色彩空间表示。采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。
YCbCr其中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量。人的肉眼对视频的Y分量更敏感，因此在通过对色度分量进行子采样来减少色度分量后，肉眼将察觉不到的图像质量的变化。主要的子采样格式有 YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2 和 YCbCr 4:4:4。
4:2:0表示每4个像素有4个亮度分量，2个色度分量 (YYYYCbCr)，仅采样奇数扫描线，是便携式视频设备(MPEG-4)以及电视会议(H.263)最常用格式；4：2：2表示每4个像素有4个亮度分量，4个色度分量(YYYYCbCrCbCr)，是DVD、数字电视、HDTV 以及其它消费类视频设备的最常用格式；4：4：4表示全像素点阵(YYYYCbCrCbCrCbCrCbCr)，用于高质量视频应用、演播室以及专业视频产品。

关于YUV存储格式

YUV 存储格式通常有两大类：打包(packed)格式和平面(planar)格式。前者将 YUV 分量存放在同一个数组中，通常是几个相邻的像素组成一个宏像素(macro-pixel)；而后者使用三个数组分开存放 YUV 三个分量，就像是一个三维平面一样。

几种常见的YUV存储格式

1.YUV422 Planar
这里,Y，U，V数据是分开存放的，每两个水平Y采样点，有一个Cb和一个Cr采样点，如下图：

这种形式，对应于FFmpeg中的定义，PIX_FMT_YUV422P, ///< planar YUV 4:2:2, 16bpp, (1 Cr & Cb sample per 2x1 Y samples)
在Android OMX中的定义，OMX_COLOR_FormatYUV422Planar //* YUV422Planar : Three arrays Y,U,V。
2.YUV420 Planar
这个格式跟YUV422 Planar 类似，但对于Cb和Cr的采样在水平和垂直方向都减少为2:1，如下图：

对应FFmpeg中的定义，PIX_FMT_YUV420P //< planar YUV 4:2:0, 12bpp, (1 Cr & Cb sample per 2x2 Y samples)
Android OMX中的定义，OMX_COLOR_FormatYUV420Planar // * YUV420Planar : Three arrays Y,U,V
3.YUV422 Semi-Planar
Semi 是’半‘的意思，我的理解这个半平面模式，这个格式的数据量跟YUV422 Planar的一样，但是U、V是交叉存放的，如下图：

FFmpeg中未找到定义；
Android OMX 中，OMX_COLOR_FormatYUV422SemiPlanar ////YUV422SemiPlanar : Two arrays, one is all Y, the other is U and V
4.YUV420 Semi-Planar
这个格式的数据量跟YUV420 Planar的一样，但是U、V是交叉存放的，如下图：

FFmpeg中定义，PIX_FMT_NV12, ///< planar YUV 4:2:0, 12bpp, 1 plane for Y and 1 plane for the UV components, which are interleaved (first byte U and the following byte V)
Android OMX 中定义 OMX_COLOR_FormatYUV420SemiPlanar //YUV420SemiPlanar : Two arrays, one is all Y, the other is U and V
5.YUV422 Interleaved
Interleaved – 交错
这个格式的数据量跟YUV422 Planar的一样，但是Y、U、V是交叉存放的，下图是打包（packed）格式的：

FFmpeg中的定义，PIX_FMT_UYVY422 ///< packed YUV 4:2:2, 16bpp, Cb Y0 Cr Y1
Android OMX中的定义，OMX_COLOR_FormatCbYCrY //CbYCrY : Organized as 16bit UYVY (i.e. CbYCrY)