视频色彩转换YUV与RGB

讲解一些视频格式知识，YUV格式与RGB之间的相互转换，区别与比较

颜色空间是一个三维坐标系统，每一种颜色由一个点表示。在 RGB 颜色空间中，红，绿，蓝是基本元素。RGB 格式是显示器通常使用的格式。

在 YUV 空间中，每一个颜色有一个亮度信号 Y，和两个色度信号 U 和 V。亮度信号是强度的感觉，它和色度信号断开，这样的话强度就可以

在不影响颜色的情况下改变。YUV 格式通常用于 PAL制，即欧洲的电视传输标准，而且缺省情况下是图像和视频压缩的标准。

YUV 使用RGB的信息，但它从全彩色图像中产生一个黑白图像，然后提取出三个主要的颜色变成两个额外的信号来描述颜色。把这三个信号组

合回来就可以产生一个全彩色图像。

YUV 使用红，绿，蓝的点阵组合来减少信号中的信息量。Y 通道描述 Luma 信号，它与亮度信号有一点点不同，值的范围介于亮和暗之间。

Luma 是黑白电视可以看到的信号。U （Cb） 和 V （Cr） 通道从红 （U） 和蓝 （V） 中提取亮度值来减少颜色信息量。这些值可以从新组合来决定红，

绿和蓝的混合信号。

YUV和RGB的转换：

Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B

U = -0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128

V = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128

R = Y + 1.402 （V-128） G

= Y - 0.34414 （U-128） - 0.71414 （V-128） B

= Y + 1.772 （U-128）

以前，一直没明白yuv和YcbCr之间的差异，想必有些朋友也会有同样的疑惑。所以，我看完之后就记载下来了。

一、和rgb之间换算公式的差异

yuv《--》rgb

Y‘= 0.299*R’ + 0.587*G‘ + 0.114*B’

U‘= -0.147*R’ - 0.289*G‘ + 0.436*B’ = 0.492*（B‘- Y’）

V‘= 0.615*R’ - 0.515*G‘ - 0.100*B’ = 0.877*（R‘- Y’）

R‘ = Y’ + 1.140*V‘

G’ = Y‘ - 0.394*U’ - 0.581*V‘

B’ = Y‘ + 2.032*U’

yCbCr《--》rgb

Y’ = 0.257*R‘ + 0.504*G’ + 0.098*B‘ + 16

Cb’ = -0.148*R‘ - 0.291*G’ + 0.439*B‘ + 128

Cr’ = 0.439*R‘ - 0.368*G’ - 0.071*B‘ + 128

R’ = 1.164*（Y’-16） + 1.596*（Cr‘-128）

G’ = 1.164*（Y’-16） - 0.813*（Cr‘-128） - 0.392*（Cb’-128）

B‘ = 1.164*（Y’-16） + 2.017*（Cb’-128）

Note： 上面各个符号都带了一撇，表示该符号在原值基础上进行了gamma correction

二、来源上的差异

yuv色彩模型来源于rgb模型，

该模型的特点是将亮度和色度分离开，从而适合于图像处理领域。

应用：basic color model used in analogue color TV broadcasting.

YCbCr模型来源于yuv模型。YCbCr is a scaled and offset version of the YUV color space.

应用：数字视频，ITU-R BT.601 recommendation

ps：

通过上面的比较可以确定，我们在h.264，mpeg等编码标准中用的yuv其实是YcbCr，大家不要被名称搞混淆了。

人类视觉系统（HVS）相比亮度来说对于颜色不是那么敏感的。在RGB颜色空间中，三种颜色被平等地看待，并用相同的分辨率

存放起来。但是通过把亮度与颜色信息分离，并对亮度值取更高的分辨率可以更有效地表示一个颜色图像。

YCbCr颜色空间和它的变换（通常写为YUV）是一种流行而高效的表示一个颜色图像的方法。Y是亮度值，由R，G，B的加权平均可以

得到： Y=krR + kgG + kbB

这里k是加权因子。

颜色信号可以由不同的颜色差别来表示：

Cb = B-Y

Cr = R-Y

Cg = G-Y

对于一个颜色图像的完整的描述由给定Y和三个色差：Cb，Cr，Cg来表示。