談?wù)凴GB、YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV

山外メ雲(yún)ジ

小知識(shí)：RGB與YUV----摘自《DirectShow實(shí)務(wù)精選》 作者：陸其明

計(jì)算機(jī)彩色顯示器顯示色彩的原理與彩色電視機(jī)一樣，都是采用R（Red）、G（Green）、B（Blue）相加混色的原理：通過發(fā)射出三種不同強(qiáng)度的電子束，使屏幕內(nèi)側(cè)覆蓋的紅、綠、藍(lán)磷光材料發(fā)光而產(chǎn)生色彩。這種色彩的表示方法稱為RGB色彩空間表示（它也是多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)中用得最多的一種色彩空間表示方法）。
根據(jù)三基色原理，任意一種色光F都可以用不同分量的R、G、B三色相加混合而成。

F = r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]

其中，r、g、b分別為三基色參與混合的系數(shù)。當(dāng)三基色分量都為0（最弱）時(shí)混合為黑色光；而當(dāng)三基色分量都為k（最強(qiáng)）時(shí)混合為白色光。調(diào)整r、g、b三個(gè)系數(shù)的值，可以混合出介于黑色光和白色光之間的各種各樣的色光。
那么YUV又從何而來呢？在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝像機(jī)或彩色CCD攝像機(jī)進(jìn)行攝像，然后把攝得的彩色圖像信號(hào)經(jīng)分色、分別放大校正后得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)R－Y（即U）、B－Y（即V），最后發(fā)送端將亮度和色差三個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這種色彩的表示方法就是所謂的YUV色彩空間表示。
采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)U、V是分離的。如果只有Y信號(hào)分量而沒有U、V分量，那么這樣表示的圖像就是黑白灰度圖像。彩色電視采用YUV空間正是為了用亮度信號(hào)Y解決彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的兼容問題，使黑白電視機(jī)也能接收彩色電視信號(hào)。
YUV與RGB相互轉(zhuǎn)換的公式如下（RGB取值范圍均為0-255）：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = -0.147R - 0.289G + 0.436B
V = 0.615R - 0.515G - 0.100B

R = Y + 1.14V
G = Y - 0.39U - 0.58V
B = Y + 2.03U

在DirectShow中，常見的RGB格式有RGB1、RGB4、RGB8、RGB565、RGB555、RGB24、RGB32、ARGB32等；常見的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV、Y41P、Y411、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等。作為視頻媒體類型的輔助說明類型（Subtype），它們對(duì)應(yīng)的GUID見表2.3。

表2.3 常見的RGB和YUV格式

GUID    格式描述
MEDIASUBTYPE_RGB1    2色，每個(gè)像素用1位表示，需要調(diào)色板
MEDIASUBTYPE_RGB4    16色，每個(gè)像素用4位表示，需要調(diào)色板
MEDIASUBTYPE_RGB8    256色，每個(gè)像素用8位表示，需要調(diào)色板
MEDIASUBTYPE_RGB565    每個(gè)像素用16位表示，RGB分量分別使用5位、6位、5位
MEDIASUBTYPE_RGB555    每個(gè)像素用16位表示，RGB分量都使用5位（剩下的1位不用）
MEDIASUBTYPE_RGB24    每個(gè)像素用24位表示，RGB分量各使用8位
MEDIASUBTYPE_RGB32    每個(gè)像素用32位表示，RGB分量各使用8位（剩下的8位不用）
MEDIASUBTYPE_ARGB32    每個(gè)像素用32位表示，RGB分量各使用8位（剩下的8位用于表示Alpha通道值）
MEDIASUBTYPE_YUY2    YUY2格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_YUYV    YUYV格式（實(shí)際格式與YUY2相同）
MEDIASUBTYPE_YVYU    YVYU格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_UYVY    UYVY格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_AYUV    帶Alpha通道的4:4:4 YUV格式
MEDIASUBTYPE_Y41P    Y41P格式，以4:1:1方式打包
MEDIASUBTYPE_Y411    Y411格式（實(shí)際格式與Y41P相同）
MEDIASUBTYPE_Y211    Y211格式
MEDIASUBTYPE_IF09    IF09格式
MEDIASUBTYPE_IYUV    IYUV格式
MEDIASUBTYPE_YV12    YV12格式
MEDIASUBTYPE_YVU9    YVU9格式

下面分別介紹各種RGB格式。

¨RGB1、RGB4、RGB8都是調(diào)色板類型的RGB格式，在描述這些媒體類型的格式細(xì)節(jié)時(shí)，通常會(huì)在BITMAPINFOHEADER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后面跟著一個(gè)調(diào)色板（定義一系列顏色）。它們的圖像數(shù)據(jù)并不是真正的顏色值，而是當(dāng)前像素顏色值在調(diào)色板中的索引。以RGB1（2色位圖）為例，比如它的調(diào)色板中定義的兩種顏色值依次為0x000000（黑色）和0xFFFFFF（白色），那么圖像數(shù)據(jù)001101010111…（每個(gè)像素用1位表示）表示對(duì)應(yīng)各像素的顏色為：黑黑白白黑白黑白黑白白白…。

¨ RGB565使用16位表示一個(gè)像素，這16位中的5位用于R，6位用于G，5位用于B。程序中通常使用一個(gè)字（WORD，一個(gè)字等于兩個(gè)字節(jié)）來操作一個(gè)像素。當(dāng)讀出一個(gè)像素后，這個(gè)字的各個(gè)位意義如下：
高字節(jié)              低字節(jié)
R R R R R G G G     G G G B B B B B
可以組合使用屏蔽字和移位操作來得到RGB各分量的值：

#define RGB565_MASK_RED    0xF800
#define RGB565_MASK_GREEN  0x07E0
#define RGB565_MASK_BLUE   0x001F
R = (wPixel & RGB565_MASK_RED) >> 11;   // 取值范圍0-31
G = (wPixel & RGB565_MASK_GREEN) >> 5;  // 取值范圍0-63
B =  wPixel & RGB565_MASK_BLUE;         // 取值范圍0-31

¨ RGB555是另一種16位的RGB格式，RGB分量都用5位表示（剩下的1位不用）。使用一個(gè)字讀出一個(gè)像素后，這個(gè)字的各個(gè)位意義如下：
高字節(jié)             低字節(jié)
X R R R R G G       G G G B B B B B       （X表示不用，可以忽略）
可以組合使用屏蔽字和移位操作來得到RGB各分量的值：

#define RGB555_MASK_RED    0x7C00
#define RGB555_MASK_GREEN  0x03E0
#define RGB555_MASK_BLUE   0x001F
R = (wPixel & RGB555_MASK_RED) >> 10;   // 取值范圍0-31
G = (wPixel & RGB555_MASK_GREEN) >> 5;  // 取值范圍0-31
B =  wPixel & RGB555_MASK_BLUE;         // 取值范圍0-31

¨ RGB24使用24位來表示一個(gè)像素，RGB分量都用8位表示，取值范圍為0-255。注意在內(nèi)存中RGB各分量的排列順序?yàn)椋築GR BGR BGR…。通�？梢允褂肦GBTRIPLE數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來操作一個(gè)像素，它的定義為：

typedef struct tagRGBTRIPLE {
BYTE rgbtBlue;    // 藍(lán)色分量
BYTE rgbtGreen;   // 綠色分量
BYTE rgbtRed;     // 紅色分量
} RGBTRIPLE;

¨ RGB32使用32位來表示一個(gè)像素，RGB分量各用去8位，剩下的8位用作Alpha通道或者不用。（ARGB32就是帶Alpha通道的RGB32。）注意在內(nèi)存中RGB各分量的排列順序?yàn)椋築GRA BGRABGRA…。通�？梢允褂肦GBQUAD數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來操作一個(gè)像素，它的定義為：

typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE    rgbBlue;      // 藍(lán)色分量
BYTE    rgbGreen;     // 綠色分量
BYTE    rgbRed;       // 紅色分量
BYTE    rgbReserved;  // 保留字節(jié)（用作Alpha通道或忽略）
} RGBQUAD;

下面介紹各種YUV格式。YUV格式通常有兩大類：打包（packed）格式和平面（planar）格式。前者將YUV分量存放在同一個(gè)數(shù)組中，通常是幾個(gè)相鄰的像素組成一個(gè)宏像素（macro-pixel）；而后者使用三個(gè)數(shù)組分開存放YUV三個(gè)分量，就像是一個(gè)三維平面一樣。表2.3中的YUY2到Y(jié)211都是打包格式，而IF09到Y(jié)VU9都是平面格式。（注意：在介紹各種具體格式時(shí)，YUV各分量都會(huì)帶有下標(biāo)，如Y0、U0、V0表示第一個(gè)像素的YUV分量，Y1、U1、V1表示第二個(gè)像素的YUV分量，以此類推。）

¨ YUY2（和YUYV）格式為每個(gè)像素保留Y分量，而UV分量在水平方向上每?jī)蓚�(gè)像素采樣一次。一個(gè)宏像素為4個(gè)字節(jié)，實(shí)際表示2個(gè)像素。（4:2:2的意思為一個(gè)宏像素中有4個(gè)Y分量、2個(gè)U分量和2個(gè)V分量。）圖像數(shù)據(jù)中YUV分量排列順序如下：
Y0 U0 Y1 V0    Y2 U2 Y3 V2 …

¨ YVYU格式跟YUY2類似，只是圖像數(shù)據(jù)中YUV分量的排列順序有所不同：
Y0 V0 Y1 U0    Y2 V2 Y3 U2 …

¨ UYVY格式跟YUY2類似，只是圖像數(shù)據(jù)中YUV分量的排列順序有所不同：
U0 Y0 V0 Y1    U2 Y2 V2 Y3 …

¨ AYUV格式帶有一個(gè)Alpha通道，并且為每個(gè)像素都提取YUV分量，圖像數(shù)據(jù)格式如下：
A0 Y0 U0 V0    A1 Y1 U1 V1 …

¨ Y41P（和Y411）格式為每個(gè)像素保留Y分量，而UV分量在水平方向上每4個(gè)像素采樣一次。一個(gè)宏像素為12個(gè)字節(jié)，實(shí)際表示8個(gè)像素。圖像數(shù)據(jù)中YUV分量排列順序如下：
U0 Y0 V0 Y1    U4 Y2 V4 Y3    Y4 Y5 Y6 Y8 …

¨ Y211格式在水平方向上Y分量每2個(gè)像素采樣一次，而UV分量每4個(gè)像素采樣一次。一個(gè)宏像素為4個(gè)字節(jié)，實(shí)際表示4個(gè)像素。圖像數(shù)據(jù)中YUV分量排列順序如下：
Y0 U0 Y2 V0    Y4 U4 Y6 V4 …

¨ YVU9格式為每個(gè)像素都提取Y分量，而在UV分量的提取時(shí)，首先將圖像分成若干個(gè)4 x 4的宏塊，然后每個(gè)宏塊提取一個(gè)U分量和一個(gè)V分量。圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，首先是整幅圖像的Y分量數(shù)組，然后就跟著U分量數(shù)組，以及V分量數(shù)組。IF09格式與YVU9類似。

¨ IYUV格式為每個(gè)像素都提取Y分量，而在UV分量的提取時(shí)，首先將圖像分成若干個(gè)2 x 2的宏塊，然后每個(gè)宏塊提取一個(gè)U分量和一個(gè)V分量。YV12格式與IYUV類似。

¨YUV411、YUV420格式多見于DV數(shù)據(jù)中，前者用于NTSC制，后者用于PAL制。YUV411為每個(gè)像素都提取Y分量，而UV分量在水平方向上每4個(gè)像素采樣一次。YUV420并非V分量采樣為0，而是跟YUV411相比，在水平方向上提高一倍色差采樣頻率，在垂直方向上以U/V間隔的方式減小一半色差采樣，如圖2.12所示。






顏色問題：
我們?cè)贒VDRIP或內(nèi)嵌的時(shí)候，通常會(huì)遇到一些關(guān)于顏色方面的術(shù)語，比如YUV、RGB、YV12、4:2:2、4:2:0等等。不少人剛接觸到這些東西的時(shí)候，會(huì)覺得暈頭轉(zhuǎn)向，不知所云。
再如，不少文章中強(qiáng)調(diào)影片在VDM處理的過程中要選Fast recompress，但是Fast recompress、Normal recompress、Full processing mode之間又有什么區(qū)別呢？
本文來一一為您解答這些問題。
本 文是一篇總結(jié)性的文章，所以不少段落都是直接摘自其他的文章的。在這里向原作者表示謝意。本文參考了原載于DVD Benchmark由DonMunsil & Stacey Spears原作的《The Chroma UpsamplingError（顏色Upsampling錯(cuò)誤）》和Silky的文章。

1.什么是RGB？
RGB是紅綠藍(lán)三原色的意思，R=Red、G=Green、B=Blue。

2.什么是YUV/YCbCr/YPbPr？
亮度信號(hào)經(jīng)常被稱作Y，色度信號(hào)是由兩個(gè)互相獨(dú)立的信號(hào)組成。視顏色系統(tǒng)和格式不同，兩種色度信號(hào)經(jīng)常被稱作U和V或Pb和Pr或Cb和Cr。這些都是由不同的編碼格式所產(chǎn)生的，但是實(shí)際上，他們的概念基本相同。在DVD中，色度信號(hào)被存儲(chǔ)成Cb和Cr（C代表顏色，b代表藍(lán)色，r代表紅色）。

3.什么是4:4:4、4:2:2、4:2:0？
在最近十年中，視頻工程師發(fā)現(xiàn)人眼對(duì)色度的敏感程度要低于對(duì)亮度的敏感程度。在生理學(xué)中，有一條規(guī)律，那就是人類視網(wǎng)膜上的視網(wǎng)膜桿細(xì)胞要多于視網(wǎng)膜錐細(xì)胞，說得通俗一些，視網(wǎng)膜桿細(xì)胞的作用就是識(shí)別亮度，而視網(wǎng)膜錐細(xì)胞的作用就是識(shí)別色度。所以，你的眼睛對(duì)于亮和暗的分辨要比對(duì)顏色的分辨精細(xì)一些。正是因?yàn)檫@個(gè)，在我們的視頻存儲(chǔ)中，沒有必要存儲(chǔ)全部顏色信號(hào)。既然眼睛看不見，那為什么要浪費(fèi)存儲(chǔ)空間（或者說是金錢）來存儲(chǔ)它們呢？
像Beta或VHS之類的消費(fèi)用錄像帶就得益于將錄像帶上的更多帶寬留給黑—白信號(hào)（被稱作“亮度”），將稍少的帶寬留給彩色信號(hào)（被稱作“色度”）。
在MPEG2（也就是DVD使用的壓縮格式）當(dāng)中，Y、Cb、Cr信號(hào)是分開儲(chǔ)存的（這就是為什么分量視頻傳輸需要三條電纜）。其中Y信號(hào)是黑白信號(hào)，是以全分辨率存儲(chǔ)的。但是，由于人眼對(duì)于彩色信息的敏感度較低，色度信號(hào)并不是用全分辨率存儲(chǔ)的。
色度信號(hào)分辨率最高的格式是4:4:4，也就是說，每4點(diǎn)Y采樣，就有相對(duì)應(yīng)的4點(diǎn)Cb和4點(diǎn)Cr。換句話說，在這種格式中，色度信號(hào)的分辨率和亮度信號(hào)的分辨率是相同的。這種格式主要應(yīng)用在視頻處理設(shè)備內(nèi)部，避免畫面質(zhì)量在處理過程中降低。當(dāng)圖像被存儲(chǔ)到MasterTape，比如D1或者D5，的時(shí)候，顏色信號(hào)通常被削減為4:2:2。
[center]
在圖一中，你可以看到4:4:4格式的亮度、色度采樣分布。就像圖中所表示的，畫面中每個(gè)象素都有與之對(duì)應(yīng)的色度和亮度采樣信息。[/center]
其次就是4:2:2，就是說，每4點(diǎn)Y采樣，就有2點(diǎn)Cb和2點(diǎn)Cr。在這種格式中，色度信號(hào)的掃描線數(shù)量和亮度信號(hào)一樣多，但是每條掃描線上的色度采樣點(diǎn)數(shù)卻只有亮度信號(hào)的一半。當(dāng)4:2:2信號(hào)被解碼的時(shí)候，“缺失”的色度采樣，通常由一定的內(nèi)插補(bǔ)點(diǎn)算法通過它兩側(cè)的色度信息運(yùn)算補(bǔ)充。
[center]
圖二表示了4:2:2格式亮度、色度采樣的分布情況。在這里，每個(gè)象素都有與之對(duì)應(yīng)的亮度采樣，同時(shí)一半的色度采樣被丟棄，所以我們看到，色度采樣信號(hào)每隔一個(gè)采樣點(diǎn)才有一個(gè)。當(dāng)著張畫面顯示的時(shí)候，缺少的色度信息會(huì)由兩側(cè)的顏色通過內(nèi)插補(bǔ)點(diǎn)的方式運(yùn)算得到。就像上面提到的那樣，人眼對(duì)色度的敏感程度不如亮度，大多數(shù)人并不能分辨出4:2:2和4:4:4顏色構(gòu)成的畫面之間的不同。[/center]
色度信號(hào)分辨率最低的格式，也就是DVD所使用的格式，就是4:2:0了。事實(shí)上4:2:0是一個(gè)混亂的稱呼，按照字面上理解，4:2:0應(yīng)該是每4點(diǎn)Y采樣，就有2點(diǎn)Cb和0點(diǎn)Cr，但事實(shí)上完全不是這樣。事實(shí)上，4:2:0的意思是，色度采樣在每條橫向掃描線上只有亮度采樣的一半，掃描線的條數(shù)上，也只有亮度的一半！換句話說，無論是橫向還是縱向，色度信號(hào)的分辨率都只有亮度信號(hào)的一半。舉個(gè)例子，如果整張畫面的尺寸是720*480，那么亮度信號(hào)是720*480，色度信號(hào)只有360*240。在4:2:0中，“缺失”的色度采樣不單單要由左右相鄰的采樣通過內(nèi)插補(bǔ)點(diǎn)計(jì)算補(bǔ)充，整行的色度采樣也要通過它上下兩行的色度采樣通過內(nèi)插補(bǔ)點(diǎn)運(yùn)算獲得。這樣做的原因是為了最經(jīng)濟(jì)有效地利用DVD的存儲(chǔ)空間。誠(chéng)然，4:4:4的效果很棒，但是如果要用4:4:4存儲(chǔ)一部電影，我們的DVD盤的直徑至少要有兩英尺（六十多厘米）！
[center]
圖三表示了概念上4:2:0顏色格式非交錯(cuò)畫面中亮度、色度采樣信號(hào)的排列情況。同4:2:2格式一樣，每條掃描線中，只有一半的色度采樣信息。與4:2:2不同的是，不光是橫向的色度信息被“扔掉”了一半，縱向的色度信息也被“扔掉”了一半，整個(gè)屏幕中色度采樣只有亮度采樣的四分之一。請(qǐng)注意，在4:2:0顏色格式中，色度采樣被放在了兩條掃描線中間。為什么會(huì)這樣呢？很簡(jiǎn)單：DVD盤上的顏色采樣是由其上下兩條掃描線的顏色信息“平均”而來的。比如，圖三中，第一行顏色采樣（Line 1和Line 2中間夾著的那行）是由Line1和Line 2“平均”得到的，第二行顏色采樣（Line 3和Line 4中間夾著的那行）也是同樣的道理，是由Line 3和Line 4得到的。
雖然文章中多次提到“平均”這個(gè)概念，但是這個(gè)“平均”可不是我們通常意義上的(a+B)/2的平均。顏色的處理有極其復(fù)雜的算法保證其最大限度地減少失真，接近原始質(zhì)量。[/center]

4.什么是YV12，什么是YUY2？
在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，這些YUV讀出來以后會(huì)以一些格式包裝起來，送給軟件或硬件處理。包裝的方式分成兩種，一種是Packed format，把Y和相對(duì)應(yīng)的UV包在一起。另一種是Planar format，把Y和U和V三種分別包裝，拆成三個(gè)plane（平面）。
其中YV12和YUY2都是一種YUV的包裝格式，而且兩種都是Packed format。（實(shí)際上，只有YUY2才是Packed format，而YV12則是屬于Planar format。）
YV12和YUY2的不同，在于YV12是YUV4:2:0格式，也就是DVD/VCD上原本儲(chǔ)存的格式。YUY2則是YUV4:2:2格式。

5.為什么影片在VDM處理的過程中要選Fast recompress？
選擇Fast recompress的原因，現(xiàn)得從Avisynth 2.5講起。
Avisynth 2.5最大的特色，就是支持YV12直接處理。我們知道原始MPEG數(shù)據(jù)是YUV4:2:0，也就是YV12的格式，以前我們?cè)谧鯠ivX/XviD壓縮的時(shí)候，處理流程是：
DVD/VCD(YUV 4:2:0) -> DVD2AVI(YUV 4:2:0 ->YUV4:2:2 ->YUV4:4:4-> RGB24) -> VFAPI(RGB24) -> TMPGEnc/AviUtl/VirtualDub(RGB24)-> DivX/XviD Codec(RGB24 ->YUV4:2:0) -> MPEG-4(YUV 4:2:0)
ps. VFAPI 內(nèi)部只能以 RGB24 傳遞數(shù)據(jù)，所以會(huì)轉(zhuǎn)成 RGB24 輸出
或是
DVD/VCD(YUV 4:2:0) -> MPG2DEC.DLL(YUV 4:2:0 ->YUV4:2:2) ->Avisynth 2.0.x(只能用支援YUV4:2:2 的濾鏡，不能用 RGB24/32 的 filter) ->VirtualDub(YUV 4:2:2，不能使用 VD 的 filter，因?yàn)?VD 的 filetr 都是在 RGB32上處理，壓縮時(shí)要選 Fast recompress，才會(huì)直接原封不動(dòng)的送YUV4:2:2，也就是 YUY2 的數(shù)據(jù)給 Codec 壓縮)-> DivX/XviD Codec(YUV 4:2:2 ->YUV4:2:0) -> MPEG-4(YUV 4:2:0)
所以以前的處理流程中間要經(jīng)過好幾次YUV<-> RGB 的轉(zhuǎn)換。這個(gè)轉(zhuǎn)換是有損的，做得越多次，原始的色彩信息就損失的越嚴(yán)重。而且這個(gè)轉(zhuǎn)換的計(jì)算又耗時(shí)（這就可以解釋為什么我們將YV12轉(zhuǎn)為RGB輸出時(shí)會(huì)卡的多，不過，RGB的品質(zhì)真的更高的多）。那么有人（Marc FD）就想到，反正最后轉(zhuǎn)成 MPEG 都要存成YUV4:2:0 的格式，那么為什么不干脆一路到底，全程都以YV12處理，也就是所有的 filter 都改寫成YV12的版本，直接在YV12上做調(diào)整色彩、濾噪訊、IVTC 等工作，這樣：
1. 處理的數(shù)據(jù)量少。（YV12的資料，UV 比YUY2少一半，比RGB 24/32少更多）
2. 不用轉(zhuǎn)換計(jì)算
所以速度快。再加上又可以避免YUV<-> RGB 轉(zhuǎn)換的損失，豈不是一舉兩得？
所以支持YV12的 Avisynth 2.5 就誕生了。
但 是目前VirtualDub還是不支持 YV12，即使選 Fast recompress，VD還是會(huì)將YV12的輸入轉(zhuǎn)為YUY2。所以要得到全程YV12處理的好處，必須使用VirtualDubMod才行，這個(gè)改版才有支持YV12。只有在選擇Fastrecompress的時(shí)候，VDM才不會(huì)進(jìn)行任何處理，直接將數(shù)據(jù)丟給編碼器壓縮，這樣就能保留YV12，實(shí)現(xiàn)了全程YV12。

 

 

 

 

 

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最近在看一些Video的東西，tool基本上已經(jīng)有了一個(gè)雛形，不過突然間發(fā)現(xiàn)自己有點(diǎn)糊涂了，弄不清I420是怎么一回事了。于是我就在wiki上找了些資料，終于有了些眉目。大致整理如下：

    I420是YUV格式的一種，而YUV有packed format和planar format兩種，而I420屬于planar format的一種。

    同時(shí)I420表示了YUV的采樣比例4:2:0。4:2:0的YUV并不是說沒有V分量，而是指對(duì)于每一個(gè)行，只有一個(gè)U或者V分量。比如第一行里，是YUYYUY，到了第二行是YVYYVY，那么對(duì)于每一行來說就是4:2:0或者4:0:2。需要說明的是，這里的排列方式是針對(duì)packedformat而言的，因此并不適用于I420這樣的planar format。Packed format和plannerformat的區(qū)別在于，packedformat中的YUV是混合在一起的，因此就有了UYVY、YUYV等等，他們?cè)诖a流中排列的方式有所不同。而對(duì)于plannerformat每一個(gè)Y分量，U分量和V分量都是以獨(dú)立的平面組織的，也就是說所有的U分量都在Y分量之后出現(xiàn)，而V分量在所有的U分量之后。就像三個(gè)大色塊一樣。這樣的組織方式除了I420以外還有YV12、IYUV等等。

    值得注意一點(diǎn)的是，planner format沒有像packedformat那樣的順序性，那么是否意味著420和411就沒有區(qū)別了呢，而且有些資料上也有寫 IYUV is identical toI420。wiki上也對(duì)此有很明確的說明。表面上看IYUV和I420的data組織形式完全一樣，都是4:1:1的YUV色平面組成，但是I420的UV分量是在2x2的像素點(diǎn)中采樣得到的，而IYUV的UV分量是在1x4的行像素點(diǎn)中采樣得到的，所以在表達(dá)的方式上還是有一定差異的。

 

 

有關(guān)YUV更詳細(xì)的資料，可參考：http://www.fourcc.org/yuv.php

 

 

 

 

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yuv和yCbCr的差異

今天在看intel ipp tutorial的時(shí)候，看到了講色彩模型的部分。以前，一直沒明白yuv和YcbCr之間的差異，想必有些朋友也會(huì)有同樣的疑惑。所以，我看完之后就記載下來了。



一、和rgb之間換算公式的差異

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: 上面各個(gè)符號(hào)都帶了一撇，表示該符號(hào)在原值基礎(chǔ)上進(jìn)行了gamma correction



二、來源上的差異

yuv色彩模型來源于rgb模型，

該模型的特點(diǎn)是將亮度和色度分離開，從而適合于圖像處理領(lǐng)域。

應(yīng)用：basic color model used in analogue color TV broadcasting.



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

應(yīng)用：數(shù)字視頻，ITU-R BT.601 recommendation



ps:通過上面的比較可以確定，我們?cè)趆.264,mpeg等編碼標(biāo)準(zhǔn)中用的yuv其實(shí)是YcbCr，大家不要被名稱搞混淆了。

 

 

 

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關(guān)于YVU采樣

YUV 的優(yōu)點(diǎn)之一是，色度頻道的采樣率可比 Y 頻道低，同時(shí)不會(huì)明顯降低視覺質(zhì)量。 有一種表示法可用來描述 U 和 V 與 Y 的采樣頻率比例，這個(gè)表示法稱為 A:B:C 表示法： 4:4:4 表示色度頻道沒有下采樣。 4:2:2 表示 2:1 的水平下采樣，沒有垂直下采樣。 對(duì)于每?jī)蓚�(gè) U 樣例或 V 樣例，每個(gè)掃描行都包含四個(gè) Y 樣例。   4:2:0 表示 2:1 的水平下采樣，2:1 的垂直下采樣。   4:1:1 表示 4:1 的水平下采樣，沒有垂直下采樣。 對(duì)于每個(gè) U 樣例或 V 樣例，每個(gè)掃描行都包含四個(gè) Y 樣例。