音视频学习笔记----3，音视频编码基础学习之-YUV与RGB

音视频学习笔记----3，音视频编码基础学习之-YUV与RGB

上一篇我们已经安装并简单学习了H.264的一些基础知识，本节开始记录学习YUV与RGB，以作备忘。同样采用自我总结 + 优秀摘录的方式记录。

RGB介绍 ：
RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色。

YUV简介：

YUV的原理是把亮度和色度分离，人眼对亮度的敏感度超过色度。YUV三个字母中，其中”Y”表示明亮度（Lumina nce或Luma），也就是灰阶值；而”U”和”V”表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。

那 么YUV又从何而来呢？在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机进行摄像，然后把摄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。

YUV优势：彩色YUV转黑白YUV图像非常简单，该特性用于电视信号上，YUV数据总尺寸小于RGB格式。YUV将亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有UV信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。并且，YUV不像RGB那样要求三个独立的视频信号同时传输，所以用YUV方式传送占用极少的频宽。主流的采样方式有三种，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0。

用三个图(网上截取)来直观地表示采集的方式吧，以黑点表示采样该像素点的Y分量，以空心圆圈表示采用该像素点的UV分量。

YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量。
YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量。
YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量。

YUV与RGB相互转换：

公式如下（RGB取值范围均为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

查到的转换code:

RGB->YUV：
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
Cb = 0.564(B - Y )
Cr = 0.713(R - Y )
代码：
uint8_t COL_RgbToYuv(uint8_t R,uint8_t G,uint8_t B, uint8_t *y,int8_t *u,int8_t *v)
{
float rr=R,bb=B,gg=G;
float yy,uu,vv;
yy=0.299*rr+ 0.587*gg+ 0.114*bb;
uu=-0.169*rr+ -0.331*gg+ 0.5*bb;
vv=0.5*rr+ -0.419*gg+ -0.081*bb;
if(uu>127) uu=127;
if(uu-127) uu=-127;
*u=(int8_t)floor(uu);
if(vv>127) vv=127;
if(vv-127) vv=-127;
*v=(int8_t)floor(vv);
if(yy>255) yy=255;
if(yy0) yy=0;
*y=(uint8_t)floor(yy);
return 1;
}

YUV->RGB：

R = Y + 1.402Cr
G = Y - 0.344Cb - 0.714Cr
B = Y + 1.772Cb
代码：
uint8_t COL_YuvToRgb( uint8_t y,int8_t u,int8_t v,uint8_t *r,uint8_t *g,uint8_t *b)
{
float rr,bb,gg;
float yy=y,uu=u,vv=v;
rr= yy+ 1.402*vv;
gg= yy+ -0.344*uu+ -0.714*vv;
bb= yy+ 1.772*uu ;
#define CLIP(x) if(x>255) x=255; else if (x0) x=0;x=x+0.49;
#define CVT(x,y) CLIP(x);*y=(uint8_t)floor(x);
CVT(rr,r);
CVT(gg,g);
CVT(bb,b);
return 1;
}