RGB和YUV

RGB和YUVRGB和YUV都是色彩空间，用于表示颜色，两者可以相互转化。YUV（亦称YCrCb）是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于PAL）。YUV主要用于优化彩色视频信号的传输，使其向后兼容老式黑白电视。与RGB视频信号传输相比，它最大的优点在于只需占用极少的带宽（RGB要求三个独立的视频信号同时传输）。其中Y表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰阶值；是个基带信号。而U和V表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。U和V不是基带信号，它俩是被正交调制了的。亮度是通过RGB输入信号来创建的，方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。色度则定义了颜色的两个方面-色调与饱和度，分别用Cr和CB来表示。其中，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。而CB反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之同的差异。。通过运算，YUV三分量可以还原出R（红），G（绿），B（兰）。一、和rgb之间换算公式的差异yuv--rgbY''=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--rgbY’=0.257*R''+0.504*G''+0.098*B''+16Cb''=-0.148*R''-0.291*G''+0.439*B''+128Cr''=0.439*R''-0.368*G''-0.071*B''+128R''=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伽玛校正。所谓伽玛校正就是对图像的伽玛曲线进行编辑，以对图像进行非线性色调编辑的方法，检出图像信号中的深色部分和浅色部分，并使两者比例增大，从而提高图像对比度效果。计算机绘图领域惯以此屏幕输出电压与对应亮度的转换关系曲线，称为伽玛曲线（GammaCurve）。以传统CRT（CathodeRayTube）屏幕的特性而言，该曲线通常是一个乘幂函数，Y=(X+e)γ，其中，Y为亮度、X为输出电压、e为补偿系数、乘幂值（γ）为伽玛值，改变乘幂值（γ）的大小，就能改变CRT的伽玛曲线。典型的Gamma值是0.45，它会使CRT的影像亮度呈现线性。使用CRT的电视机等显示器屏幕，由于对于输入信号的发光灰度，不是线性函数，而是指数函数，因此必需校正。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。第一个公式是YUV转换RGB（范围0-255）时用的，第二个公式是用在YUV(601)也成为YCbCr转换RGB（范围0-255)时用的。1.Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.147R-0.289G+0.436BV=0.615R-0.515G-0.100BR=Y+1.14VG=Y-0.39U-0.58VB=Y+2.03U2.B=1.164*(Y-16)+2.018*(U-128)G=1.164*(Y-16)-0.38*(U-128)-0.813*(V-128)R=1.164*(Y-16)+1.159*(V-128)YUV与RGB之间的变换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。大多数的计算机图形工作者熟悉RGB，而大多数的具有图像背景的则熟悉YUV。RGB可以认为是三个分别表示红，绿，蓝颜色的灰度图像。把它们组合在一起就可以产生各种各样的颜色。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。那么YUV是怎么产生的呢？当时，工程师们需要找到一种办法来使彩色电视广播可以兼容黑白电视。他们使用的彩色信号也需要保全带宽因为RGB数据不能适合信号空间的限制。通过合并颜色信息，YUV使用比RGB更小的带宽，并且与黑白电视兼容。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。一些对YUV的较深的研究揭示了当从视频图像中提取时，为什么蓝色总是看起来不很舒服的两个原因。U通道的范围是从红到黄，V通道的范围是从蓝到黄。因为黄色其实是红和绿，红色基本上被传输三次，绿色是两次而蓝色只有一次。重建亮度部份揭示了另外一个原因，蓝色通道只有11%的亮度。Luma=30%红+59%绿+11%蓝YUV和RGB的转换VGA卡通过设置红，蓝，绿三色的强度来显示颜色。这三种颜色形成笛卡尔坐标系统的轴线。任何一种颜色都是这个颜色空间的一点。你不需要使用这个坐标来定义颜色空间的一点。一个灰度图像只使用颜色空间中那些有着相同红，蓝，绿强度的点。我们可以作一个坐标，其中红，蓝，绿是相等的。这个坐标叫做亮度坐标。我们还可以通过从亮度中提取红和蓝部份作两个新的坐标。新的坐标是红和蓝的色度值，用于添加颜色到图像中。亮度坐标标识为Y，蓝的色度坐标标识为U，红的色度坐标标识为V。我们建立的这三个新坐标形成了JPEG图像中使用的三个部份。以下的公式用于在这两个坐标系统之间互相转换。Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.1687R-0.3313G+0.5B+128V=0.5R-0.4187G-0.0813B+128R=Y+1.402(V-128)G=Y-0.34414(U-128)-0.71414(V-128)B=Y+1.772(U-128)需要注意的是我们只使用RGB颜色空间中三个坐标都为正的象限。当我们从YUV转换到RGB时，我们必须确保坐标不是负数而且它们没有超过允许的最大值。那么为什么我们要使用YUV颜色空间呢？那时因为人的眼睛对亮度的敏感高于对色度的敏感。通常JPEG在进行其它任何压缩前会丢掉3/4的色度信息。这可以减少图像所要存储信息的1/2。如果三个部份全部存储的话，4pixels就需要3x4=12个值。如果两个部份的3/4的信息可以丢掉不要的话，我们就只需要1x4+2x1=6个值。YUV图象存储机制:Y:U:V=8:4:4Y:占用1个字节(8bit)U,V:每2个象素占用1个字节(8bit),及每个象素占4bitY:U:V=8:2:2Y:占用1个字节(8bit)U,V:每4个象素占用1个字节(8bit),及每个象素占2bit用解码器对该文件(clock.mpg)解压后产生的YUV目标码文件的说明:Y文件的长度为:84,480BYTEU,V文件的长度分别为:21,120BYTE84480/21120=4对该组YUV文件可得出结论:Y:U:V=8:2:2RGB图象存储机制:R:表示红色信息,占用1个字节(8bit)G:表示绿色信息,占用1个字节(8bit)B:表示蓝色信息,占用1个字节(8bit)R:G:B=8:8:8YUV与RGB图象之间的变换关系:Y=0.2990R+0.5870G+0.1140BU=-0.1687R-0.3313G+0.5000B+128V=0.5000R-0.4187G-0.0813B+128反变换关系:R=1.0Y+0+1.402(V-128)G=1.0Y-0.34413(U-128)-0.71414(V-128)B=1.0Y+1.772(U-128)+0另一种变换关系:Y=(R+2G+B)/4U=R-GV=B-G反变换:G=Y-(U+V)/4R=U+GB=V+G说明:式中表示=W的最大整数类似文章中的转换公式：Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.1687R-0.3313G+0.5B+128V=0.5R-0.4187G-0.0813B+128R=Y+1.402(V-128)G=Y-0.34414(U-128)-0.71414(V-128)B=Y+1.772(U-128)YUV的颜色空间和RGB的颜色空间范围有些差异，而且YUV色系的颜色不是线性变化的，实际处理上有很多麻烦的地方。对于很大的图或者视频流用上面的转换公式速度会很慢，我没有分析过解霸，但是他曾经说过每个bit是2个时钟周期，我想他利用的一定是查表法，不然当年的486下不可能那么流畅。由于在Y文件中,一个象素占一个BYTE,所以一帧数据应该是:352*240=84480BYTE在U,V文件中,每四个象素占一个BYTE,所以一帧数据的长度因该是:352*240/4=21120BYTERGB、Lab、YUV、HSI、HSV等颜色空间的区别1、RGB颜色空间RGB(red,green,blue)颜色空间最常用的用途就是显示器系统，彩色阴极射线管,彩色光栅图形的显示器都使用R、G、B数值来驱动R、G、B电子枪发射电子，并分别激发荧光屏上的R、G、B三种颜色的荧光粉发出不同亮度的光线，并通过相加混合产生各种颜色；扫描仪也是通过吸收原稿经反射或透射而发送来的光线中的R、G、B成分，并用它来表示原稿的颜色。RGB色彩空间称为与设备相关的色彩空间,因为不同的扫描仪扫描同一幅图像，会得到不同色彩的图像数据；不同型号的显示器显示同一幅图像，也会有不同的色彩显示结果。显示器和扫描仪使用的RGB空间与CIE1931RGB真实三原色表色系统空间是不同的，后者是与设备无关的颜色空间。btw：Photoshop的色彩选取器(ColorPicker)。可以显示HSB、RGB、LAB和CMYK色彩空间的每一种颜色的色彩值。2、Lab颜色空间Lab颜色空间是由CIE(国际照明委员会)制定的一种色彩模式。自然界中任何一点色都可以在Lab空间中表达出来，它的色彩空间比RGB空间还要大。另外，这种模式是以数字化方式来描述人的视觉感应，与设备无关，所以它弥补了RGB和CMYK模式必须依赖于设备色彩特性的不足。由于Lab的色彩空间要比RGB模式和CMYK模式的色彩空间大。这就意味着RGB以及CMYK所能描述的色彩信息在Lab空间中都能得以影射。Lab空间取坐标Lab，其中L亮度；a的正数代表红色，负端代表绿色；b的正数代表黄色，负端代表兰色(a,b)有L=116f(y)-16,a=500[f(x/0.982)-f(y)],b=200[f(y)-f(z/1.183)]；其中：f(x)=7.787x+0.138,x0.008856;f(x)=(x)1/3,x0.008856。3、YUV颜色空间在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD(点耦合器件)摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经分色、分别放大校正得到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、B－Y，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。这就是我们常用的YUV色彩空间。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。如果只有Y信号分量而没有U、V分量，那么这样表示的图就是黑白灰度图。彩色电视采用