YUV格式

YUV

YUV中Y代表明度信息，UV代表色度信息，其中Y$\in[0,1]$ U,V$\in[-0.5,0.5]$

YCbCr是YUV的经过缩放和偏移的版本，根据量化范围不同分为limit range和full range

1. limit range Y$\in[16,235]$,Cb$\in[16,240]$,Cr$\in[16-240]$
2. full range Y,Cb,Cr$\in[0,255]$

YUV转YCbCr limit range进行线性映射即可

$Y^{'} = (235-16)*Y+16$

$Cb = (240-16)\times (U+0.5) + 16$

$Cr = (240-16)\times (V+0.5) + 16$

YUV转YCbCr full range同理,不过大部分使用的都是limit range

YUV转RGB

YUV转RGB公式不固定,基于BT.601和BT.709的不同标准变换的标准不一样,不过都是用的线性变换

1. BT.601

$\left[ \begin{matrix} Y \\ Cb \\ Cr \end{matrix} \right]= \left[ \begin{matrix} 0.299 & 0.587 & 0.114 \\ \frac{-0.299}{1.772} & \frac{-0.587}{1.772} & \frac{0.886}{1.772} \\ \frac{0.701}{1.402} & \frac{-0.587}{1.402} & \frac{-0.114}{1.402} \end{matrix} \right] \left[ \begin{matrix} R \\ G \\ B \end{matrix} \right]$

2. BT.709

$\left[ \begin{matrix} Y \\ Cb \\ Cr \end{matrix} \right]= \left[ \begin{matrix} 0.2126 & 0.7152 & 0.0722 \\ \frac{-0.2126}{1.8556} & \frac{-0.7152}{1.8556} & \frac{0.9278}{1.8556} \\ \frac{0.7874}{1.5748} & \frac{-0.7152}{1.5748} & \frac{-0.0722}{1.5748} \end{matrix} \right] \left[ \begin{matrix} R \\ G \\ B \end{matrix} \right]$

量化版YCbCr乘相应矩阵即可

YUV数据格式

因为YUV的特性,采样时可以通过公用UV来减少采样的数据,同时保证图像质量不会大幅下降,根据公用UV的多少分为以下三种格式

1. YUV444

一个Y对应一组UV

YUV YUV YUV YUV
YUV YUV YUV YUV

2. YUV422

两个Y对应一组UV

YUV Y YUV Y
YUV Y YUV Y

3. YUV420

四个Y对应一组UV

YUV Y YUV Y
Y   Y Y   Y

由于YUV的特性,即使只有Y显示的图像也可以分辨,所以YUV的存储可分为两大类

1. planar: 先存Y后存UV
2. packed: YUV交错存储

其中packed并不常见

以下为常见格式示例

YUV420p

1. I420: YYYYYYYY UU VV
2. YV12: YYYYYYYY VV UU

YUV420sp

1. NV21: YYYYYYYY VU VU
2. NV12: YYYYYYYY UV UV

标准文档

1. BT.601
2. BT.709