【儀器儀表商情網(wǎng) 技術(shù)分析】人們都知道，把大象放進(jìn)冰箱需要三步，而人眼把世界放進(jìn)大腦也可簡(jiǎn)單分為三步：眼球感應(yīng)到像（傳感器采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)）——轉(zhuǎn)成神經(jīng)信號(hào)傳到大腦（通過(guò)通訊系統(tǒng)將信號(hào)傳到處理器）——大腦處理并存放（處理器轉(zhuǎn)化成屏幕可顯示與存儲(chǔ)的格式）。

所以，人眼開始看到的圖像格式由光信號(hào)轉(zhuǎn)化成了神經(jīng)中的電信號(hào)與化學(xué)信號(hào)，傳播格式已經(jīng)不同了！

機(jī)器也是要轉(zhuǎn)換的。

       1.1 大腦里的格式——RGB圖像格式

首先，屏幕是由一個(gè)個(gè)像素點(diǎn)組成的，里面絢麗的色彩也就只是出自像素點(diǎn)上紅（Red）、綠（Green）、藍(lán)（Blue）三原色而已，這種色彩的表示方法稱為RGB色彩空間表示（它也是多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)中用得最多的一種色彩空間表示方法），如下圖所示：

圖1

       根據(jù)三基色原理，任意一種色光F都可以用不同分量的R、G、B三色相加混合而成。如公式 1.1所示。

     公式 1.1 三基色原理

     白光是多種光的混合，所以當(dāng)三基色系數(shù)最大時(shí)為白色，零時(shí)為黑色，而介于兩者間的就是世間百色了。

每個(gè)像素點(diǎn)就像一個(gè)顏料盒，盒子越大，裝的色彩種類越多，則這個(gè)像素點(diǎn)能表達(dá)的色彩越豐富，而這個(gè)盒子的大小在電腦里叫做存儲(chǔ)空間，調(diào)色的方式則是改變?nèi)?，下面的表越往下，所需要的存?chǔ)空間越大，但每個(gè)像素點(diǎn)能描述的顏色越準(zhǔn)確，屏幕的畫面也就越逼真。

       RGB常見的格式如表 1.1所示，不用詳細(xì)看，留著以后查就好。

表 1.1 RGB常見格式

      1.2 眼球上的格式——YUV圖像格式

與RGB視頻信號(hào)傳輸相比，YUV最大的優(yōu)點(diǎn)在于只需占用極少的帶寬（RGB要求三個(gè)獨(dú)立的視頻信號(hào)同時(shí)傳輸），兩種格式對(duì)帶寬的占用量噸位差異如下圖一般，RGB占用的帶寬要大得多。

圖2

        所以我們存儲(chǔ)的時(shí)候?yàn)榱斯?jié)約空間（偷工解料？）、方便打包就用了亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)R－Y（紅色－亮度，即U）、B－Y（藍(lán)色－亮度，即V）分別進(jìn)行編碼，然后發(fā)出去，到了顯示終端再轉(zhuǎn)換回RGB格式，這種色彩的表示方法就是所謂的YUV色彩空間表示。這時(shí)候也許你會(huì)問(wèn)“咦，G（綠色）哪去了”，其實(shí)兩種顏色加亮度也能通過(guò)算法大致表達(dá)出原本的顏色（果然偷工減料），所以就算是融合進(jìn)R和B里了。

難道只為了省點(diǎn)帶寬所以我們就義無(wú)反顧選擇了YUV格式嗎？

      當(dāng)然不是！好吧，雖然低帶寬也很重要。

     采用YUV色彩空間更重要在于它的亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)U、V是分離的，這樣分開的好處就是不但可以避免相互干擾，還可以降低色度的采樣率而不會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量影響太大。如果U、V為零，就沒有顏色，變成黑白電視了。當(dāng)然，Y也是一個(gè)重要參數(shù)，其實(shí)平時(shí)我們看一個(gè)顏色深淺是很不一樣的，而深淺取決于亮度Y，Y的影響如下圖示。

圖3

下面只介紹一種YUV格式，大家觸類旁通。

1) YUV 4:2:2

4代表存放流碼中有4個(gè)Y，2表示存放流碼中有2個(gè)U色差值，第二個(gè)2表示存放流碼中有2個(gè)V色差值。

下面的四個(gè)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(diǎn)為：[Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]

圖4

上圖是YUV4:2:2的采樣網(wǎng)絡(luò)，燈光樣例（Y）用叉表示，色度樣例（U、V）則用圈表示。每個(gè)點(diǎn)都有叉，而圈只有一半，所以這就是為什么上面的存放流碼四個(gè)Y齊全，而U、V只有一半。

       1.3 RGB/YUV格式轉(zhuǎn)換

由此可見，兩種兵器各有所長(zhǎng)，YUV長(zhǎng)于處理和傳輸，RGB長(zhǎng)于表達(dá)，都愛不釋手怎么辦？下附兩者鍛造秘籍！

YUV（YCrCb）與RGB的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可用公式 1.2來(lái)描述。

公式 1.2 YUV與RGB轉(zhuǎn)化關(guān)系

進(jìn)行轉(zhuǎn)化得公式 1.3。

公式 1.3 YUV與RGB簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換

其中RGB取值范圍均為0-255。