在此之前,对YUV的认知是这样的: YUV是一种颜色编码系统,通常用于数字视频和图像处理。它将颜色信息与亮度信息分开进行编码,使得图像处理更加高效。Y表示亮度(Luminance),U和V分别表示色度(Chrominance)的两个分量。YUV编码系统在视频压缩、传输和显示中被广泛应用,例如在电视、摄像机、视频播放器和计算机图形处理中使用。
但是有一天发现,这张图完全看不懂,不得不深入去理解一下YUV与RGB的关系,以及怎么去理解这张图
YUV不同采样率对应的画质:
4:4:4、4:2:2、4:2:0表示的是色度采样的方式,当对模拟分量视频或者YUV信号进行数字抽样时,会用到色度采样。平时我们也可以在相机参数看到这些数值。
其对应的结果就是画质上的体现就是,4:4:4 > 4:2:2 > 4:2:0;4:4:4为无损采样,4:2:2采样的图像信息损失一半, 4:2:0采样的图像信息损失四分之三。
RGB颜色空间:
我们来了解一下,这些参数是怎样影响影像画质的。我们都知道,影像都是由最小单元像素组合而成,而每个像素信息也都是由不同亮度的RGB信息组合而成。
早在很久以前(那时我还小),黑白电视升级彩色电视的技术迭代时。研究发现,如果直接使用RGB信号进行图像信号传输,是无法兼容黑白电视,且占用的宽带成本高。所以将图像信息分成亮度信息和色度信息进行传输,成为了彩色电视传输的主要技术。
我们可以发现当亮度信息和色度信同时在时,为彩色信息。只有亮度信息没有色度信息时为黑白信号,没有亮度信息时,画面全黑没有信息。这相比于RGB模式传输信号,可以更好的兼顾黑白电视,没有色度信号,只有亮度信号就是黑白电视。第二个好处就是,亮度信号和色度信号可以共用一个传输通道,这就大大节省了传输宽带成本。
YUV颜色空间:
而色度信息是由色相和饱和度组成。所以一个图像信息分为一个亮度信息和两个色度信息,亮度信息用Y表示,色相和饱和度信息用UV表示,这就是目前主流的YUV颜色空间。
4 : 4 : 4
当进行图像信号传输时,需对模拟分量视频或者YUV信号进行数字抽样时,也就是需要对亮度信息和色度信息进行采样。 关于4:4:4采样,我们先来了解一下这些数字分别代表着什么,第一个“4”代表4列像素信息,第二个“4”代表第一像素信息,第三“4”代表第二行像素信息。
4:4:4采样是这样的,每采样4个亮度信息对应采样4个色度信息。效果如下:
可以看出,通过4:4:4采样的图像信息与原始信息一样,没有信息损耗。画质也是最好。
YUV 4:4:4: 每一个 Y 分量对于一对 UV 分量,每像素占用 (Y + U + V = 8 + 8 + 8 = 24bits)3 字节;
4 : 2 : 2
基于人眼对亮度信号的敏感低于色度信号,可以不需要全部采集色度信息,研究发现多个像素可以共用一个色度值。 于是4:2:2采样就有了,亮度信息全采样,色度信息第一行采样两个,第二行采样两个;每采样4个亮度信息对应采样2个色度信息,其他未采样的色度信息共用采样的色度信息。
可以看出,通过4:2:2采样的图像信息相比原始信息,损耗了一半信息。即便损耗了一半图像信息,画质依旧很好,很多专业级相机都是采用4:2:2的色度采样。
YUV 4:2:2: 每两个 Y 分量共用一对 UV 分量,每像素占用 (Y + 0.5U + 0.5V = 8 + 4 + 4 = 16bits)2 字节;
4 : 2 : 0
4:2:0就不难理解了,色度信息第一行采样两个,第二行不采样;每采样4个亮度信息对应采样1个色度信息,每采样4个亮度信息对应采样1个色度信息。
可以看出,通过4:2:0采样的图像信息相比原始信息,损耗了四分之三图像信息。即便是这样,市场主流相机依旧采用的4:2:0色度采样。
YUV 4:2:0: 每四个 Y 分量共用一对 UV 分量,每像素占用 (Y + 0.25U + 0.25V = 8 + 2 + 2 = 12bits)1.5 字节。
到这里,了解了YUV采样是怎么实现的了,下篇文章再去讲解开头那张图该如何理解