YUV转RBG

感谢伟政同学的指导，在他基础上增加我学习到的新内容

一 实验原理

基于电视原理对数字视频的压缩

1. RGB和YUV文件的组成

     （1）RGB
     RGB文件保存了没有经过任何压缩处理的原始图像，R,G,B表示一个像素红绿蓝三个颜色通道。没有文件头可供解析宽高等图像信息。
     存储方式：文件数据按照B,G,R的顺序依次排列，也就是每相邻的3个字节保存了一个像素的信息。存储顺序为按行从左向右存储。
     数据量：常用量化比特数为8bit，也就是像素的一个通道占用1字节，每3个字节表示了一个像素的颜色值。例如一个分辨率为640×480的RGB文件，那么占用空间为640×480×3=921,600B=900KB。 （1k=1024B）
     （2）YUV
     YUV文件的由亮度通道Y和色度通道U、V来表示一个像素的颜色，同样也没有文件头。
     存储方式：三个通道按照YUV的顺序按行从左向右分别存储。例如一个分辨率为640×480的YUV文件，前面连续的640×480个字节存储了Y信息，中间320×240个字节存储了U信息，最后320×240个字节存储了V信息。
     数据量：实验中亮度信息Y为全分辨率尺寸；色度信息使用4:2:0采样格式进行压缩，即色差信号U，V的取样频率为亮度信号取样频率的四分之一，在水平方向和垂直方向上的取样点数均为Y的一半。如上同样尺寸的图像，占用空间为640×480×1.5=460,800B=450KB。

2. 转换公式

     首先由三个颜色通道RGB计算出亮度信号Y和两个色差信号R-Y，B-Y的值：
     Y=0.299R+0.587G+0.114B
     R−Y=0.701R−0.587G−0.114B
     B−Y=−0.299R−0.587G+0.886B
     对于模拟信号，这样的色差信号超过了规定的电平范围，因此需要将色差信号的幅度进行压缩。压缩后的的色差信号用U、V表示，与R-Y,G-Y的关系如下：
     V=0.877(R−Y)，U=0.493(G−Y)
     对于数字信号，为了减少数据量也需要对色差信号进行压缩。压缩过的色差信号用Cb，Cr表示，为了使Y，Cb，Cr的幅度相同，转换公式与上面模拟信号的转换系数略有差异：
     Cr=0.713(R−Y)=0.500R−0.4187G−0.0813B
     Cb=0.564(B−Y)=−0.1684R−0.3316G+0.500B
     为了使得量化后的色差信号幅度没有负值，还要加128的偏置，最终结果为：
     Cr=0.500R−0.4187G−0.0813B+128
     Cb=−0.1684R−0.3316G+0.500B+128
     为了方便起见，本实验对于色差信号仍以U、V来表示。V对应数字分量的Cr，U对应数字分量的Cb。则RGB转YUV的公式如下
   $Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B+0$
   U=−0.1684R−0.3316G+0.5B+