关于一些视频颜色空间的笔记记录

先来说一下，YCbCr。       shader的话就去看看VideoDecode.shader就行了

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YCbCr或Y'CbCr有的時候會被寫作：YCBCR或是Y'CBCR，是色彩空間的一種，通常會用于影片中的影像連續處理，或是數字攝影系統中。Y'和Y是不同的，Y就是所謂的流明（luminance），表示光的濃度且為非線性，使用伽馬修正（gamma correction）編碼處理。Y'為顏色的亮度（luma）成分、而CB和CR則為藍色和紅色的濃度偏移量成份。

Y'CbCr不是一種絕對的色彩空間，是一種針對RGB資訊所做的編碼。真正的顏色顯示是根據實際RGB色盤（colorant）來決定的。因此Y'CbCr所表示的值只有在標準RGB色盤或是ICC數據（ICC profile）有提供的時候才能計算。

YCbCr不是一種絕對色彩空間，是YUV壓縮和偏移的版本。YCbCr的Y與YUV中的Y含义一致，Cb和Cr與UV同样都指色彩，Cb指蓝色色度，Cr指红色色度，在应用上很广泛，JPEG、MPEG、DVD、攝影機、數字電視等皆採此一格式。因此一般俗稱的YUV大多是指YCbCr。

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YCbCr中，Y就是luminance，明度。C就是Chrominance，色度。Cb就是blue和green的色度。Cr就是red和green的色度。

对于光来说，人眼对光的亮度特别敏感，相比，对光的色彩分量和位置与移动相对来说比较弱。从这里看，也能明白为啥

Y、Cb、Cr这三个中Y单独，而RGB合在了Cb和Cr中，从Cb、Cr中，也可能反推出，人眼对绿色的敏感度要高于红色和蓝色。

4：4：4、4：2：2、4：2：0是YCbCr的采样方式。

YCbCr4：4：4就是无通道压缩的方式。（理论上，与RGB是相同的，也就是说这两个颜色空间的值可以无损相互转化）

YCbCr4：2：2相当于把Cb和Cr的信息摒弃了一半，所以他需要的带宽是4：4：4模式下的2/3的带宽（（4+2+2）/（4+4+4））

YCbCr4：2：0就更狠了，同样丢失的信息也更多。

YCbCr与RGB的转换

再来看一下大家熟知的RGB

由于rgb过于熟悉，这里就不在介绍了。

sRGB

上图的是人眼能看到的所有颜色。（题外话：写过去色shader的都知道有一个magic vector3---fixed3(0.22, 0.707, 0.071)，从图里可以看出，人眼对绿色部分的敏感度要大于红色区域，最弱的就是蓝色区域，所有去色的时候，对绿色通道保留的最多，蓝色通道保留的最少。这三个分量是怎么算出来的我没有去查，如果让我算的话，我肯定傻傻的用蒙特卡洛去算一下他们的面积比值。）

红色的坐标值定为了（0.64，0.33）

绿色的坐标值定为了（0.3，0.6）

蓝色的坐标值定位了（0.15，0.06）

白色的坐标值对位了（0.3127,0.3290）

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Chromaticity	Red	Green	Blue	White point
x	0.6400	0.3000	0.1500	0.3127
y	0.3300	0.6000	0.0600	0.3290
Y	0.2126	0.7152	0.0722	1.0000

 

 

 

 

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第三个值是伽马γ，就是说sRGB定义了原色强度与实际保存数值直接的非线性变换。

关于伽马校准简单一带，早年的NTSC使用的值是2.2，PAL和SECAM使用的是2.8

现在的伽马校准采用的是分段校准，伽马值用的是1/0.45（2.2222222........）

再简单的说一下CIE颜色系统的色度图

这个色度图给出了人类正常的视觉色域范围。

 

继续看一下颜色空间YUV

------------------------关于YUV和YCBCr，摘自百度百科------------------------

YUV，是一种颜色编码方法。常使用在各个视频处理组件中。YUV在对照片或视频编码时，考虑到人类的感知能力，允许降低色度的带宽。

YUV是编译true-color颜色空间（colorspace）的种类，Y'UV,YUV,YCbCr，YPbPr等专有名词都可以称为YUV，彼此有重叠。“Y”表示明亮度（Luminance、Luma），“U”和“V”则是色度、浓度（Chrominance、Chroma）。

Y′UV,YUV,YCbCr,YPbPr所指涉的范围，常有混淆或重叠的情况。从历史的演变来说，其中YUV和Y'UV通常用来编码电视的模拟信号，而YCbCr则是用来描述数字的视频信号，适合视频与图片压缩以及传输，例如MPEG、JPEG。但在现今，YUV通常已经在电脑系统上广泛使用。

Y'代表明亮度(luma;brightness)而U与V存储色度(色讯;chrominance;color)部分;亮度(luminance)记作Y，而Y'的prime符号记作伽玛校正。

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说的Y‘UV，首先想到的就是跟RGB空间的转换。

据wiki的记录，SDTV With BT.601定义了一下常量

Wr = 0.299，

Wg = 1 - Wr - Wb = 0.587，

Wb = 0.114

Umax = 0.436，

Vmax = 0.615

Y‘UV根据如下公式计算

Y' =  Wr * R + Wg * g + Wb * b = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B，

U = Umax * (B  - Y') / (1 - Wb) = 0.436/0.886*(B  - Y') ≈ -0.14713 * R - 0.28886 * G + 0.436 * B

V = Vmax * （ R - Y'）/ (1 - Wr) = 0.615/0.701*(R - Y') ≈ 0.615 * R - 0.51499 * G - 0.10001 * B

到此，Y'UV 与RGB这两个空间的转换矩阵就出现了，解决了两个颜色空间的值的相互转换问题，又看到了HDTV with BT.709

在这个规定下。

Wr= 0.2126

Wb= 0.0722

但是计算还是上面的计算，只是矩阵的值变化了一下。原理不变

Example of U-V color plane, Y′ value = 0.5, represented within RGB color gamut

还有HSI HSV等一堆一堆的颜色空间的表示方法。。。感觉好乏力。。。

 

 

查阅的部分参考（有一部分忘了留下链接，实在对不起作者，抱歉）

https://www.jianshu.com/p/e67f79f10c65

https://blog.youkuaiyun.com/Evankaka/article/details/38176025

https://my.oschina.net/xiaolei123/blog/1786845

https://en.wikipedia.org/wiki/YCbCr

http://welkinchen.pixnet.net/blog/post/5446075-yuv%2C-ypbpr-%26-ycbcr-%E5%B7%AE%E7%95%B0

https://zhuanlan.zhihu.com/p/28745337