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什么是YUV、YPbPr、YCbCr？

送交者: zxdongfs[☆★声望品衔7★☆] 于 2019-12-27 8:37 已读 1053 次

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说到用来表达颜色的系统，大家或许第一个会想到的就是RGB。是的，在数字时代，屏幕上每一个像素点都是由红绿蓝三种颜色混合而成的，它可以用RGB值来描述。不过有时我们还是会看到或听闻所谓的YUV，那么它又是什么呢？

首先说说色彩模型（Color Model），你可以将其简单理解为是色彩编码方式，比如RGB就是其中常用的一种。每一种色彩模型都有自己对颜色的定义，我们看到的同一种颜色在不同的颜色模型中有着不一样的“值”。YUV就是与RGB平行的一套色彩模型系统，它并不像RGB那样使用基色混合的办法来描述颜色，而是用了另外一套截然不同的描述办法。

YUV模型首先将亮度这一人眼最为敏感的要素抽离了出来，形成一个只有亮度信息的平面，然后才是描述具体色彩的U和V平面，分别具有色度（Chrominance）和浓度（Chroma）信息。下图就是一个比较好的例子：

YUV三个通道的不同信息
从上到下分别为Y、U、V
图片来自于Wikipedia

那么为什么有了RGB我们仍然需要YUV呢？我们要回到人类刚拥有彩色电视的时候，在那段从黑白电视向彩色电视的过渡期，电视系统需要提供对黑白电视的兼容性，另外还要考虑到电视广播系统那有限的带宽，如果使用RGB颜色模型，那么传输带宽就是原来的三倍。主要是以上两个原因，能够兼容黑白电视系统和更为节省带宽的YUV色彩模型就被发明了出来，它与RGB之间是无损转换的。

亮度信息与色彩信息相分离的设计使得YUV可以减少一些色彩信息以达到节省传输带宽和保存体积的目的。因为相较于色彩，人眼对于亮度信息更为敏感，所以可以在色彩信息上面进行取舍来达到节约大小的目的，通过引入采样的方式，YUV对原始的RGB信息进行重编码，目前在视频中最常见的就是YUV420式编码，Y平面的信息完全保留，而UV这两个色度平面的信息交错保留，并且精度只有Y平面的一半，最终图像、视频的体积也就少了很多，而画质损失实际是被控制在一个合理的范围内。

YUV下还有很多不同的具体编码方式，比如视频中常见的NV12、YV12等，而JPEG这个常见的图片压缩编码也使用了YUV作为处理和存储图像时使用的色彩模型，可以说，我们虽然没有直接接触到YUV色彩模型，但是几乎是时时刻刻都在用它。而YPbPr、YCbCr只是YUV在不同领域中的具现化罢了，其实就是一个东西。

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