RGB , CMYK和YUV。
YCbCr 則是在世界數字組織視頻標準研制過程中作為ITU - R BT1601 建議的壹部分, 其實是YUV經過縮放和偏移的翻版。其中Y與YUV 中的Y含義壹致, Cb , Cr 同樣都指色彩, 只是在表示方法上不同而已。在YUV 家族中, YCbCr 是在計算機系統中應用最多的成員, 其應用領域很廣泛,JPEG、MPEG均采用此格式。壹般人們所講的YUV大多是指YCbCr。YCbCr 有許多取樣格式, 如4∶4∶4 , 4∶2∶2 , 4∶1∶1 和4∶2∶0。
YUV
視頻編解碼器功能
視頻編碼器要求YUV4:2:0格式的視頻輸入,因此可能根據應用需要進行視頻輸入的預處理,即對YUV4:2:2隔行掃描(例如從攝像機)到YUV 4:2:0非隔行掃描轉換,僅抽取但不過濾UV分。對視頻解碼器而言,還需要進行後處理,以將解碼的YUV 4:2:0數據轉換為RGB進行顯示,包括:YUV 4:2:0到RGB轉換;16位或12位RGB顯示格式;0到90度旋轉,實現橫向或縱向顯示。此外,視頻編解碼器通常還要求具有以下功能和特性:
支持MPEG-4簡單類 0、1 與 2 級;
兼容H.263與 MPEG-4 編解碼標準;
MPEG-4視頻解碼器支持的可選項有:AC/DC預測、可逆可變長度編碼(RVLC)、再同步標誌(RM)、數據分割(DP)、錯誤隱藏專利技術、支持每個宏塊4個運動矢量(4MV)、自由運動補償、解碼VOS層;
MPEG-4視頻編碼器選項有:RVLC、RM、DP、支持每個宏塊4個運動矢量(4MV)、報頭擴展碼、支持編碼期間碼率改變、支持編碼期間編碼幀率改變、插入或不插入可視對象序列起始碼;
支持編碼期間序列中插入I幀;
支持編碼器自適應幀內刷新(AIR);
支持多編解碼器,可用相同代碼運行多個編解碼器實例。
YCbCr
在DVD、攝像機、數字電視等消費類視頻產品中,常用的色彩編碼方案是YCbCr,其中Y是指亮度分量,Cb指藍色色度分量,而Cr指紅色色度分量。人的肉眼對視頻的Y分量更敏感,因此在通過對色度分量進行子采樣來減少色度分量後,肉眼將察覺不到的圖像質量的變化。主要的子采樣格式有 YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2 和 YCbCr 4:4:4。
4:2:0表示每4個像素有4個亮度分量,2個色度分量 (YYYYCbCr),僅采樣奇數掃描線,是便攜式視頻設備(MPEG-4)以及電視會議(H.263)最常用格式;4:2:2表示每4個像素有4個亮度分量,4個色度分量(YYYYCbCrCbCr),是DVD、數字電視、HDTV 以及其它消費類視頻設備的最常用格式;4:4:4表示全像素點陣(YYYYCbCrCbCrCbCrCbCr),用於高質量視頻應用、演播室以及專業視頻產品。
YUV主要的采樣格式
主要的采樣格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。其中YCbCr 4:1:1 比較常用,其含義為:每個點保存壹個 8bit 的亮度值(也就是Y值), 每 2x2 個點保存壹個 Cr 和Cb 值, 圖像在肉眼中的感覺不會起太大的變化。所以, 原來用 RGB(R,G,B 都是 8bit unsigned) 模型, 4 個點需要 8x3=24 bites(如下圖第壹個圖). 而現在僅需要 8+(8/4)+(8/4)=12bites, 平均每個點占12bites(如下圖第二個圖)。這樣就把圖像的數據壓縮了壹半。
上邊僅給出了理論上的示例,在實際數據存儲中是有可能是不同的,下面給出幾種具體的存儲形式:
(1) YUV 4:4:4
YUV三個信道的抽樣率相同,因此在生成的圖像裏,每個象素的三個分量信息完整(每個分量通常8比特),經過8比特量化之後,未經壓縮的每個像素占用3個字節。
下面的四個像素為: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
(2) YUV 4:2:2
每個色差信道的抽樣率是亮度信道的壹半,所以水平方向的色度抽樣率只是4:4:4的壹半。對非壓縮的8比特量化的圖像來說,每個由兩個水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用4字節內存。
下面的四個像素為: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為: Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
映射出像素點為:[Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]
(3) YUV 4:1:1
4:1:1的色度抽樣,是在水平方向上對色度進行4:1抽樣。對於低端用戶和消費類產品這仍然是可以接受的。對非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個由4個水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節內存
下面的四個像素為: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為: Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3
映射出像素點為:[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]
(4)YUV4:2:0
4:2:0並不意味著只有Y,Cb而沒有Cr分量。它指得是對每行掃描線來說,只有壹種色度分量以2:1的抽樣率存儲。相鄰的掃描行存儲不同的色度分量,也就是說,如果壹行是4:2:0的話,下壹行就是4:0:2,再下壹行是4:2:0...以此類推。對每個色度分量來說,水平方向和豎直方向的抽樣率都是2:1,所以可以說色度的抽樣率是4:1。對非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個由2x2個2行2列相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節內存。
下面八個像素為:[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
[Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7U7 V7] [Y8 U8 V8]
存放的碼流為:Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3
Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8
映射出的像素點為:[Y0 U0 V5] [Y1 U0 V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7]
[Y5 U0 V5] [Y6 U0 V5] [Y7U2 V7] [Y8 U2 V7]