RGB和YUV色彩模式简介

色彩模式

常用的色彩模式型有RGB和YUV两大类,RGB相对来说比较简单也容易理解,R表示红色Red,G表示绿色Green,B表示蓝色Blue,三个颜色通道叠加后可以组成各种各样的颜色;YUV来源于RGB,Y表示亮度,UV表示色度,也就是像素的颜色,YUV细分的话有Y'UV,YUV,YCbCr,YPbPr等格式,目前在计算机上使用的主要是YCbCr,因此说起YUV时主要指的是YCbCr(本文后续均称YUV),Cb表示蓝色浓度偏移量,Cr表示红色浓度偏移量。

RGB

因此RGB比较好理解,因此我们来简单介绍几个RGB格式

  • RGB_565:每个像素点由2个字节(16位)组成,其中前5位表示红色,中间16为表示绿色,后5位表示蓝色

  • ARGB_4444:每个像素点由2个字节(16位)组成,其中前4位为透明度(Alpha),后面4位为红色,接着4位为绿色,最后4位蓝色。由于图像质量低,目前已被标记为弃用

  • ARGB_8888:每个像素点由4个字节(32位)组成,组成方式和ARGB_4444类似,只是每个变量均有8位

  • RGB_888:每个像素点由3个字节(24位)组成,红绿蓝各占8位

YUV

YUV模式是利用人眼对亮度敏感而对色度相对不敏感的特点,通过缩减色度采样以减少数据量,并且图像质量不会明显下降的色彩模式,其在采样时会保留每个像素的Y分量,但会适当丢弃UV分量,数据量通常会比RGB要小,因此常用于视频传输。YUV按照采样方式通常分为YUV444、YUV422、YUV420、YUV411,按照存储方式可分为Planar、Packed、SemiPlanar,而Y、U、V每个通道变量通常可以为8位、10位、16位,不同的组合方式也使YUV出现了各种各样的类型。

采样模式

  • YUV444:没有缩减色度采样,每4个像素中有4个Y分量、4个U分量、4个V分量;平均每个像素3个字节(24位),相比于RGB几乎没有压缩

  • YUV422:每4个像素中有4个Y分量、2个U分量、2个V分量,在采样时相邻两个像素一个丢弃U分量,一个丢弃V分量;平均每个像素2个字节(16位)

  • YUV420:每4个像素中有4个Y分量、1个U分量、1个V分量,在采样时相邻两个元素丢弃一个U分量,下一行的该位置的两个元素丢弃一个V分量;平均每个像素大小为1.5个字节(12位)

  • YUV411:和YUV420一样,每4个像素中有4个Y分量、1个U分量、1个V分量,在采样时每行相邻4个元素丢弃3个U分量和3个V分量;大小和YUV420相同,使用该模式的很少因此后面不再赘述

存储方式

  • Packed:连续存储每个像素点的Y、U、V分量,丢弃的分量不存储
    • YUV422形如YUYV YUYV YUYV YUYV
    • YUV420形如YUYYUY YVYYVY
  • Planar:先存储所有像素点的Y分量,再存储所有像素点的U分量,最后存储所有像素点的V分量,
    • YUV422形如YYYYYYYY UUUU VVVV
    • YUV420形如YYYYYYYY UU VV
  • SemiPlanar:先存储所有像素点的Y分量,再交错存储U、V分量
    • YUV422形如YYYYYYYY UVUVUVUV
    • YUV420形如YYYYYYYY UVUV

PS:微软文档中只看到了Planar和Packed,Android中有见到SemiPlanar,出处暂时不得而知,这里暂时将其加入到存储模式分类表格中

YUV色彩模式汇总
色彩模式 采样方式 存储方式 单通道占据位数 示意
AYUV 4:4:4 Packed 8
Y410 4:4:4 Packed 10
Y416 4:4:4 Packed 16
YUY2 4:2:2 Packed 8
Y210 4:2:2 Packed 10
Y216 4:2:2 packed 16
P210 4:2:2 Planar 10
P216 4:2:2 Planar 16
I422(YUV422P) 4:2:2 Planar 8 YYYY UU VV
YV16 4:2:2 Planar 8 YYYY VV UU
NV16(YUV422SP) 4:2:2 SemiPlanar 8 YYYY UV UV
NV61 4:2:2 SemiPlanar 8 YYYY VU VU
NV11 4:1:1 Planar 8
P010 4:2:0 Planar 10
P016 4:2:0 Planar 16
YU12(I420/YUV420P) 4:2:0 Planar 8 YYYYYYYY UU VV
YV12 4:2:0 Planar 8 YYYYYYYY VV UU
NV12(YUV420SP) 4:2:0 SemiPlanar 8 YYYYYYYY UV UV
NV21 4:2:0 SemiPlanar 8 YYYYYYYY VU VU

由于经常会被YUV的各种格式名字搞混,因此整理了该表格,如有问题欢迎批评指正。

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