RGB,YUV计算机彩色显示器显示色彩的原理与彩色电视机一样，都是采用R（Red）、G（Green）、B（Blue）相加

一、RGB

计算机彩色显示器显示色彩的原理与彩色电视机一样，都是采用R（Red）、G（Green）、B（Blue）相加混色的原理：通过发射出三种不同强度的电子束，使屏幕内侧覆盖的红、绿、蓝磷光材料发光而产生色彩。这种色彩的表示方法称为RGB色彩空间表示（它也是多媒体计算机技术中用得最多的一种色彩空间表示方法）。

根据三基色原理，任意一种色光F都可以用不同分量的R、G、B三色相加混合而成。 F = r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]

其中，r、g、b分别为三基色参与混合的系数。当三基色分量都为0（最弱）时混合为黑色光；而当三基色分量都为k（最强）时混合为白色光。调整r、g、b三个系数的值，可以混合出介于黑色光和白色光之间的各种各样的色光。

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。

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。

互相转换

YUV与RGB相互转换的公式如下（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

常见的RGB和YUV格式

在DirectShow中，常见的RGB格式有RGB1、RGB4、RGB8、RGB565、RGB555、RGB24、RGB32、ARGB32等；常见的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV、Y41P、Y411、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、 YUV411、YUV420等。

GUID	格式描述
MEDIASUBTYPE_RGB1	2色，每个像素用1位表示，需要调色板
MEDIASUBTYPE_RGB4	16色，每个像素用4位表示，需要调色板
MEDIASUBTYPE_RGB8	256色，每个像素用8位表示，需要调色板
MEDIASUBTYPE_RGB565	每个像素用16位表示，RGB分量分别使用5位、6位、5位
MEDIASUBTYPE_RGB555	每个像素用16位表示，RGB分量都使用5位（剩下的1位不用）
MEDIASUBTYPE_RGB24	每个像素用24位表示，RGB分量各使用8位
MEDIASUBTYPE_RGB32	每个像素用32位表示，RGB分量各使用8位（剩下的8位不用）
MEDIASUBTYPE_ARGB32	每个像素用32位表示，RGB分量各使用8位（剩下的8位用于表示Alpha通道值）
MEDIASUBTYPE_YUY2	YUY2格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_YUYV	YUYV格式（实际格式与YUY2相同）
MEDIASUBTYPE_YVYU	YVYU格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_UYVY	UYVY格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_AYUV	带Alpha通道的4:4:4 YUV格式
MEDIASUBTYPE_Y41P	Y41P格式，以4:1:1方式打包
MEDIASUBTYPE_Y411	Y411格式（实际格式与Y41P相同）
MEDIASUBTYPE_Y211	Y211格式
MEDIASUBTYPE_IF09	IF09格式
MEDIASUBTYPE_IYUV	IYUV格式
MEDIASUBTYPE_YV12	YV12格式
MEDIASUBTYPE_YVU9	YVU9格式

RGB1、RGB4、RGB8

RGB1、RGB4、RGB8都是调色板类型的RGB格式，在描述这些媒体类型的格式细节时，通常会在BITMAPINFOHEADER数据结构后面跟着一个调色板（定义一系列颜色）。它们的图像数据并不是真正的颜色值，而是当前像素颜色值在调色板中的索引。以RGB1（2色位图）为例，比如它的调色板中定义的两种颜色值依次为0x000000（黑色）和0xFFFFFF（白色），那么图像数据001101010111…（每个像素用1位表示）表示对应各像素的颜色为：黑黑白白黑白黑白黑白白白…。

RGB565

RGB565使用16位表示一个像素，这16位中的5位用于R，6位用于G，5位用于B。程序中通常使用一个字（WORD，一个字等于两个字节）来操作一个像素。当读出一个像素后，这个字的各个位意义如下：

高字节	低字节
RRRRRGGG	GGGBBBBB
可以组合使用屏蔽字和移位操作来得到RGB各分量的值：

#define RGB565_MASK_RED    0xF800
#define RGB565_MASK_GREEN  0x07E0
#define RGB565_MASK_BLUE   0x001F
R = (wPixel & RGB565_MASK_RED) >> 11;   // 取值范围0-31
G = (wPixel & RGB565_MASK_GREEN) >> 5;  // 取值范围0-63
B =  wPixel & RGB565_MASK_BLUE;         // 取值范围0-31

RGB555

RGB555是另一种16位的RGB格式，RGB分量都用5位表示（剩下的1位不用）。使用一个字读出一个像素后，这个字的各个位意义如下（X表示不用，可以忽略）：

高字节	低字节
XRRRRRGG	GGGBBBBB
可以组合使用屏蔽字和移位操作来得到RGB各分量的值：

#define RGB555_MASK_RED    0x7C00
#define RGB555_MASK_GREEN  0x03E0
#define RGB555_MASK_BLUE   0x001F
R = (wPixel & RGB555_MASK_RED) >> 10;   // 取值范围0-31
G = (wPixel & RGB555_MASK_GREEN) >> 5;  // 取值范围0-31
B =  wPixel & RGB555_MASK_BLUE;         // 取值范围0-31

RGB24

RGB24使用24位来表示一个像素，RGB分量都用8位表示，取值范围为0-255。注意在内存中RGB各分量的排列顺序为：BGR BGR BGR…。通常可以使用RGBTRIPLE数据结构来操作一个像素，它的定义为：

typedef struct tagRGBTRIPLE { 
BYTE rgbtBlue;    // 蓝色分量
BYTE rgbtGreen;   // 绿色分量
BYTE rgbtRed;     // 红色分量
} RGBTRIPLE;

RGB32、ARGB32

使用32位来表示一个像素，RGB分量各用去8位，剩下的8位用作Alpha通道或者不用。（ARGB32就是带Alpha通道的 RGB32。）注意在内存中RGB各分量的排列顺序为：BGRA BGRABGRA…。通常可以使用RGBQUAD数据结构来操作一个像素，它的定义为：

typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE    rgbBlue;      // 蓝色分量
BYTE    rgbGreen;     // 绿色分量
BYTE    rgbRed;       // 红色分量
BYTE    rgbReserved;  // 保留字节（用作Alpha通道或忽略）
} RGBQUAD;

二、YUV

关于YUV格式

摘自维基百科，YUV，是一种颜色编码方法。 YUV是编译true-color颜色空间（color space）的种类，Y'UV, YUV, YCbCr，YPbPr等专有名词都可以称为YUV，彼此有重叠。“Y”表示明亮度（Luminance、Luma），“U”和“V”则是色度、浓度（Chrominance、Chroma），Y'UV, YUV, YCbCr, YPbPr 常常有些混用的情况，其中 YUV 和 Y'UV 通常用来描述类比讯号，而相反的 YCbCr 与 YPbPr 则是用来描述数位的影像讯号，例如在一些压缩格式内 MPEG、JPEG 中，但在现今，YUV 通常已经在电脑系统上广泛使用。YUV Formats分成两个格式：

紧缩格式（packed formats）：将Y、U、V值储存成Macro Pixels阵列，和RGB的存放方式类似。
平面格式（planar formats）：将Y、U、V的三个份量分别存放在不同的矩阵中。

紧缩格式（packed format）中的YUV是混合在一起的，对于YUV4:4:4格式而言，用紧缩格式很合适的，因此就有了UYVY、YUYV等。平面格式（planar formats）是指每Y份量，U份量和V份量都是以独立的平面组织的，也就是说所有的U份量必须在Y份量后面，而V份量在所有的U份量后面，此一格式适用于采样（subsample）。平面格式（planar format）有I420（4:2:0）、YV12、IYUV等。像是一个三维平面一样。

常见的YUV格式

为节省带宽起见，大多数YUV格式平均使用的每像素位数都少于24位元。主要的抽样（subsample）格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和YCbCr 4:4:4。YUV的表示法称为A:B:C表示法：

4:4:4表示完全取样。表示色度值(UV)没有减少采样。即Y,U,V各占一个字节，加上Alpha通道一个字节，总共占4字节.这个格式其实就是24bpp的RGB格式了。
4:2:2表示2:1的水平取样，垂直完全采样。表示UV分量采样减半,比如第一个像素采样Y,U,第二个像素采样Y,V,依次类推,这样每个点占用2个字节.二个像素组成一个宏像素。
4:2:0表示2:1的水平取样，垂直2：1采样。这种采样并不意味着只有Y，Cb而没有Cr分量，这里的0说的U，V分量隔行才采样一次。比如第一行采样 4:2:0 ,第二行采样 4:0:2 ,依次类推…在这种采样方式下，每一个像素占用16bits或10bits空间。
4:1:1表示4:1的水平取样，垂直完全采样。可以参考4:2:2分量，是进一步压缩，每隔四个点才采一次U和V分量。一般是第0点采Y,U,第1点采Y,第3点采YV,第四点采Y,依次类推。

除了4:4:4采样，其余采样后信号重新还原显示后,会丢失部分UV数据，只能用相临的数据补齐，但人眼对UV不敏感，因此总体感觉损失不大。

用三个图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。

先记住下面这段话，以后提取每个像素的YUV分量会用到。

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。

最常用Y:UV记录的比重通常1:1或2:1，DVD-Video是以YUV 4:2:0的方式记录，也就是我们俗称的I420。至于其他常见的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV、Y41P、Y411、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等。

4:2:2示例如果原始数据三个像素是 Y0 U0 V0 ,Y1 U1 V1,Y2 U2 V2,Y3 U3 V3 经过4:2:2采样后，数据变成了 Y0 U0 ,Y1 V1 ,Y2 U2,Y3 V3 如果还原后，因为某一些数据丢失就补成 Y0 U0 V1,Y1 U0 V1,Y2 U2 V3 ,Y3 U3 Y2
4:1:1示例原来四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3] 存放的码流为: Y0 U0 ,Y1 , Y2 V2, Y3 还原出像素点为：[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]
4:2:0示例下面八个像素为：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3] [Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7U7 V7] [Y8 U8 V8] 存放的码流为： Y0 U0 ,Y1, Y2 U2, Y3 ,Y5 V5, Y6, Y7 V7, Y8 映射出的像素点为：[Y0 U0 V5] [Y1 U0 V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7] [Y5 U0 V5] [Y6 U0 V5] [Y7U2 V7] [Y8 U2 V7]

YUY2、YUYV

YUY2（和YUYV）格式为每个像素保留Y分量，而UV分量在水平方向上每两个像素采样一次。一个宏像素为4个字节，实际表示2个像素。（4:2:2的意思为一个宏像素中有4个Y分量、2个U分量和2个V分量。）图像数据中YUV分量排列顺序如下： Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2 …

YVYU

YVYU格式跟YUY2类似，只是图像数据中YUV分量的排列顺序有所不同： Y0 V0 Y1 U0 Y2 V2 Y3 U2 …

UYVY

UYVY格式跟YUY2类似，只是图像数据中YUV分量的排列顺序有所不同： U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3 …

AYUV

AYUV格式带有一个Alpha通道，并且为每个像素都提取YUV分量，图像数据格式如下： A0 Y0 U0 V0 A1 Y1 U1 V1 …

Y41P、Y411

Y41P（和Y411）格式为每个像素保留Y分量，而UV分量在水平方向上每4个像素采样一次。一个宏像素为12个字节，实际表示8个像素。图像数据中YUV分量排列顺序如下： U0 Y0 V0 Y1 U4 Y2 V4 Y3 Y4 Y5 Y6 Y8 …

Y211

Y211格式在水平方向上Y分量每2个像素采样一次，而UV分量每4个像素采样一次。一个宏像素为4个字节，实际表示4个像素。图像数据中YUV分量排列顺序如下： Y0 U0 Y2 V0 Y4 U4 Y6 V4 …

YVU9

YVU9格式为每个像素都提取Y分量，而在UV分量的提取时，首先将图像分成若干个4 x 4的宏块，然后每个宏块提取一个U分量和一个V分量。图像数据存储时，首先是整幅图像的Y分量数组，然后就跟着U分量数组，以及V分量数组。IF09格式与YVU9类似。

IYUV

IYUV格式为每个像素都提取Y分量，而在UV分量的提取时，首先将图像分成若干个2 x 2的宏块，然后每个宏块提取一个U分量和一个V分量。YV12格式与IYUV类似。

YUV411、YUV420

YUV411、YUV420格式多见于DV数据中，前者用于NTSC制，后者用于PAL制。YUV411为每个像素都提取Y分量，而UV分量在水平方向上每4个像素采样一次。YUV420并非V分量采样为0，而是跟YUV411相比，在水平方向上提高一倍色差采样频率，在垂直方向上以U/V间隔的方式减小一半色差采样。

YUV转UYVY格式

void YUVtoUYVY(uint8_t *y_plane, uint8_t *u_plane, uint8_t *v_plane, 
			   int y_stride, int uv_stride,
			   OUT uint8_t *pDstBuf, int width, int height)
{
    for (int row = 0; row < height; row = row + 1) 
    {
        for (int col = 0; col < width; col=col + 2)
        {
            pDstBuf[0] = u_plane[row/2 * uv_stride + col/2];
            pDstBuf[1] = y_plane[row * y_stride + col];
            pDstBuf[2] = v_plane[row/2 * uv_stride + col/2];
            pDstBuf[3] = y_plane[row * y_stride + col + 1];
            pDstBuf += 4;
        }
    }
}

三、FOURCC

FourCC全称Four-Character Codes，代表四字符代码 (four character code), 它是一个32位的标示符，其实就是typedef unsigned int FOURCC;是一种独立标示视频数据流格式的四字符代码。

VC++转换方法：
DWORD fccYUY2 = MAKEFOURCC('Y','U','Y','2');
DWORD fccYUY2 = FCC('YUY2');
DWORD fccYUY2 = '2YUY';  // Declares the FOURCC 'YUY2'.

GUID：
FOURCCMap fccMap(FCC('YUY2'));
GUID g1 = (GUID)fccMap;

//Equivalent:
GUID g2 = (GUID)FOURCCMap(FCC('YUY2'));