浅谈RGB和YUV

             我们知道任何视频信号的色域都是由R（红）G（绿）B（蓝）三基色组成的。根据广播电视协议对于高清晰的定义，信号的取样方式有两种。第一种方式是指对RGB三基色的色带进行原始取样，不做任何压缩处理，即4：4：4方式采样。这种方式也被称为“全带宽”或“全色度”。第二种方式是指对RGB三基色的色带以4：2：2的方式进行采样。4：2：2的格式承载了一半4：4：4的色度，即对实际色度的带宽进行了2：1的压缩处理。同时，4：4：4的采样方式虽然能保证最高的图像品质，但需要占据巨大的带宽，4：4：4的采集与录制播放设备造价也是相当高，因此一般只被用于1080P/24的高清晰数字电影拍摄与制作领域。所以为了在图像质量与价格性能比之间找到一个更为妥善的解决办法，4：2：2的采样方式被确立为国际标准的高清晰度数字电视与标准清晰度数字电视的统一标准。值得注意的是，以上两种方式同属于ITU709的范畴。

        在电视中，4:4:4最大的优势便是能在往复的编辑和剪辑中将图像的损耗降到最低！而且这种优势在高档的高清监视器上是能够被感觉的到的。对于大屏幕的数字高清晰电影的未来发展而言，4：4：4全带宽与4：2：2半压缩带宽的差别是比较明显的。目前数字高清晰与传统的胶片相比，在红色部与蓝色部已经非常接近了，但在人眼最敏感的绿色部分还是稍有差别。数字高清晰在绿色的各色域带依然有过渡比较生硬的味道（而胶片的过渡是柔和与自然的）。在使用全色度带宽的时候，数字高清晰系统能很好的弥补色域带过渡相对生硬的弱点（尤其当投射画面超过300"的大型影院放映）。4:4:4能明显的感觉到比4:2:2系统柔和与自然（说到底，4:4:4最大限度的继承了数字高清晰系统图像锐利，干净，高解像的优点，但又很好的弥补了4:2:2的数字高清晰系统在图像色彩过渡中缺乏柔和与自然的缺点。也就是说，1080p/24的4:4:4全色度带宽系统具有更强烈的“菲林”特征（胶片就是银盐感光胶片，也叫菲林）。另外，RGB4：4：4信号需要两个SDI BNC接口来输入和输出，即通常讲的“双连接”。

        对于YUV（又称YCrCb）信号，指的是彩色视频模拟信号的一种表达方式。换句话说，YUV信号其实就是一种三基色的表达方式。YUV是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于PAL），是PAL和SECAM模拟彩色电视制式采用的颜色空间。在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄影机或彩色CCD摄影机进行取像，然后把取得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R－Y（即U）、B－Y（即V），最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的YUV色彩空间表示。采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色电视信号。

       YUV主要的采样格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。其中YCbCr 4:1:1 比较常用，其含义为：每个点保存一个 8bit 的亮度值(也就是Y值)，每 2x2 个点保存一个 Cr 和Cb 值，图像在肉眼中的感觉不会起太大的变化。所以， 原来用 RGB(R，G，B 都是 8bit unsigned) 模型，1个点需要 8x3=24 bits，（全采样后，YUV仍各占8bit）。在实际数据存储中，YUV 4:4:4模式，三个信道的抽样率相同，因此在生成的图像里，每个象素的三个分量信息完整（每个分量通常8比特），经过8比特量化之后，未经压缩的每个像素占用3个字节。

下面的四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]，存放的码流为: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3。