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

下面简介一下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+0.114B

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

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

R=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，4
pixels就需要3 x 4 = 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 1 x 4 + 2 x 1
= 6 个值。

本文来自：我爱研发网(52RD.com) 详细出处：http://www.52rd.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=87&id=103634&star=1#332789

 

YUV图象存储机制:  

   

 
Y:U:V=8:4:4  

  Y:
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4bit  

   

 
Y:U:V=8:2:2  

  Y:
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:84,480  
BYTE  

 
U,V文件的长度分别为:21,120  
BYTE  

 
84480/21120=4  

 
对该组YUV文件可得出结论:Y:U:V=8:2:2  

   

   

 
RGB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  
=  
8:8:8    

   

   

 
YUV与RGB图象之间的变换关系:  

  Y=  
0.2990R+0.5870G+0.1140B  

 
U=-0.1687R-0.3313G+0.5000B  
+  
128  

  V=  
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)/4>  

  U  
=  
R  
-  
G  

  V  
=  
B  
-  
G  

  反变换:  

  G  
=  
Y  
-  
<(U  
+V)/4>  

  R  
=  
U  
+  
G  

  B  
=  
V  
+  
G  

 
说明:式中表示<=W的最大整数  

   

   

 
以前曾见看过这类的文章，  

 
下面是他们的转换公式。