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一、什么是YUV色彩空间? YUV是视频、图片、相机等应用中常常使用的一类图像格式#xff0c;是…本期将会给大家介绍YUV相关基础知识同时也介绍威创网络分布式系统的卓越色彩处理技术。 1.什么是YUV色彩空间 2.YUV采样格式 3.YUV不同采样格式对图像画质的影响分析
一、什么是YUV色彩空间? YUV是视频、图片、相机等应用中常常使用的一类图像格式是所有“YUV”像素格式共有的颜色空间的名称。与RGB格式红-绿-蓝不同YUV格式用一个称为Y相当于灰度的“亮度”分量和两个“色度”分量表示分别称为U蓝色投影和V红色投影。对于同一个观测像素点在RGB空间和YUV空间可进行了不同角度的表示两者满足单射线性变换两者可以通过线性变换公式进行转换如图1所示。 图1 RGB空间与YUV空间
YUV也可以称为YCbCr虽然这些术语定义略有不同但它们往往会混淆并可互换使用。 Y表示亮度分量如果只显示Y的话图像看起来会是一张黑白照。 UCb表示色度分量BY图像蓝色部分去掉亮度,反映了RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异。 VCr表示色度分量RY图像红色部分去掉亮度,反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。 二、YUV采样格式 从前述定义中可以了解YUV空间描述RGB空间的像素颜色按“亮度”分量和两个“色度”分量进行了表示。这种编码表示也更加适应于人眼据研究表明人眼对亮度信息比色彩信息更加敏感。而YUV下采样就是根据人眼的特点将人眼相对不敏感的色彩信息进行压缩采样得到相对小的文件进行播放和传输。 1YUV444 色度信号分辨率最高的格式是YUV4:4:4每4点Y采样就有相对应的4点U和4点V。换句话说每个Y值对应一个U和一个V值。在这种格式中色度信号的分辨率和亮度信号的分辨率是相同的。这种格式主要应用在视频处理设备内部避免画面质量在处理过程中降低。 图2 YUV444采样格式 一种简单的YUV444区分方法如图2所示4个Y值第1行获得4组UV色度值如像素1、2、3、4均可独立表示第2行也获得4组UV色度值如像素5、6、7、8均可独立表示。 2YUV422 色度信号分辨率格式YUV4:2:2每4点Y采样就有相对应的2点U和2点V。可以看到在水平方向上的色度表示进行了2倍下采样因此YUV422色度信号分辨率是亮度信号分辨率的一半。 图3 YUV422采样格式 一种简单的YUV422区分方法如图3所示4个Y值第1行获得2组UV色度值其中像素1、2合并为1组UV值表示3、4合并为1组第2行获得2组UV色度值其中像素5、6合并为1组7、8合并为1组。 3YUV420 色度信号分辨率格式YUV4:2:0每4点Y采样就有相对应的1点U和1点V。YUV420色度信号分辨率是亮度信号分辨率的1/4。 图4 YUV420采样格式 一种简单的YUV420区分方法如图4所示4个Y值第1行获得2组UV色度值其中1、2合并为1组3、4合并为1组第2行获得0组UV色度值5-8像素的色度值全丢弃。即在水平方向压缩的基础上再在垂直方向上再进行了压缩。 三、YUV不同采样格式对图像画质的影响分析 根据前述的YUV采样格式分析这里我们分析一下对图像画质的影响。我们将一个原始图像为8*8像素的红蓝相间的图案分别按YUV444、YUV422、YUV420不同的采用格式采样然后再还原输出。 图5(a)我们可以看到YUV444的色度信号的分辨率和亮度信号的分辨率无损失我们获得了与原始图案一致的还原画面图案。 图5(b)YUV422获得还原图案在水平方向上已经出现了丢失从绿色所框选的像素来看YUV422在水平方向上丢失了另一个像素点的色彩值故在画面还原时仅是对前一个像素值简单的复制重构。 图5(c)YUV420获得还原图案在水平方向以及垂直方向上均出现了丢失获得的还原图像与原始图像出现很大的失真。 图5 YUV不同采样格式对图像画质 由图5所示的直观观测对图像高频细节的图像表达上YUV444优于YUV422YUV422优于YUV420。 在信号传输带宽的节省上YUV420效率优于YUV444YUV422优于YUV444。因此在普通的视频编解码算法上为节省传输带宽开销普遍采用YUV420或者YUV422的采样格式。
