一、YUV

YUV，是一种颜色编码方法，跟RGB是同一个级别的概念，广泛应用于多媒体领域中。

二、YUV vs RGB

体积更小

如果使用RGB
- 比如RGB888（R、G、B每个分量都是8bit）
- 1个像素占用24bit（3字节）
如果使用YUV
- 1个像素可以减小至平均只占用12bit（1.5字节）
- 体积为RGB888的一半

组成不同

RGB数据由R、G、B三个分量组成。

YUV数据由Y、U、V三个分量组成，现在通常说的YUV指的是YCbCr。

Y：表示亮度（Luminance、Luma），占8bit（1字节）
Cb、Cr：表示色度（Chrominance、Chroma）
- Cb（U）：蓝色色度分量，占8bit（1字节）
- Cr（V）：红色色度分量，占8bit（1字节）

兼容性

Y分量对呈现出清晰的图像有着很大的贡献
Cb、Cr分量的内容不太容易识别清楚

YUV的发明处在彩色电视与黑白电视的过渡时期。

YUV将亮度信息（Y）与色度信息（UV）分离，没有UV信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的
这样的设计很好地解决了彩色电视与黑白电视的兼容性问题，使黑白电视也能够接收彩色电视信号，只不过它只显示了Y分量
彩色电视有Y、U、V分量，如果去掉UV分量，剩下的Y分量和黑白电视相同

三、相互转换

公式1

Y = 0.257R + 0.504G + 0.098B + 16
U = -0.148R - 0.291G + 0.439B + 128
V = 0.439R - 0.368G - 0.071B + 128
 
R = 1.164(Y - 16) + 2.018(U - 128)
G = 1.164(Y - 16) - 0.813(V - 128) - 0.391(U - 128)
B = 1.164(Y - 16) + 1.596(V - 128)

RGB的取值范围是[0,255]
Y的取值范围是[16,235]
UV的取值范围是[16,239]

公式2

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = 0.564(B - Y) = -0.169R - 0.331G + 0.500B
V = 0.713(R - Y) = 0.500R - 0.419G - 0.081B
 
R = Y + 1.403V
G = Y - 0.344U - 0.714V
B = Y + 1.770U

RGB的取值范围是[0, 1]
Y的取值范围是[0, 1]
UV的取值范围是[-0.5, 0.5]

公式3

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = -0.169R - 0.331G + 0.500B + 128
V = 0.500R - 0.419G - 0.081B + 128
 
R = Y + 1.403(V - 128)
G = Y - 0.343(U - 128) - 0.714(V - 128)
B = Y + 1.770(U - 128)

RGB的取值范围是[0, 255]
YUV的取值范围是[0, 255]

四、色度二次采样

人眼对亮度的敏感程度要高于对色度的敏感程度，人眼对于亮度的分辨要比对颜色的分辨精细一些。

如果把图像的色度分量减少一些，人眼也丝毫感觉不到变化和差异。

色度二次采样（Chroma Subsampling）：如果在色度分量上进行（相对亮度分量）较低分辨率的采样，也就是存储较多的亮度细节、较少的色度细节，这样就可以在不明显降低画面质量的同时减小图像的体积。

采样格式

采样格式通常用A:B:C的形式来表示，比如4:4:4、4:2:2、4:2:0等，其中我们最需要关注的是4:2:0。

A：一块A*2个像素的概念区域，一般都是4
B：第1行的色度采样数目
C：第2行的色度采样数目。C的值一般要么等于B，要么等于0

色度二次采样

不管是哪种采样格式，Y分量都是全水平、全垂直分辨率采样的，每一个像素都有自己独立的Y分量。

4:4:4

第1行采集4组CbCr分量，第2行采集4组CbCr分量
每1个像素都有自己独立的1组CbCr分量
- Y分量与CbCr分量的水平方向比例是1:1（每1列都有1组CbCr分量）
- Y分量与CbCr分量的垂直方向比例是1:1（每1行都有1组CbCr分量）
- Y分量与CbCr分量的总比例是1:1
1个像素占用24bit（3字节），跟RGB888的体积一样
- 24bpp（bits per pixel）
这种格式是没有进行色度二次采样的

4:2:2

第1行采集2组CbCr分量，第2行采集2组CbCr分量
水平方向相邻的2个像素（1行2列）共用1组CbCr分量
- Y分量与CbCr分量的水平方向比例是2:1（每2列就有1组CbCr分量）
- Y分量与CbCr分量的垂直方向比例是1:1（每1行都有1组CbCr分量）
- Y分量与CbCr分量的总比例是2:1
1个像素平均占用16bit（2字节）
- 16bpp
- 因为2个像素共占用32bit（4字节 = 2个Y分量 + 1个Cb分量 + 1个Cr分量）

4:2:0

第1行采集2组CbCr分量，第2行共享第1行的CbCr分量
相邻的4个像素（2行2列）共用1组CbCr分量
- Y分量与CbCr分量的水平方向比例是2:1（每2列就有1组CbCr分量）
- Y分量与CbCr分量的垂直方向比例是2:1（每2行就有1组CbCr分量）
- Y分量与CbCr分量的总比例是4:1
1个像素平均占用12bit（1.5字节）
- 12bpp
- 因为4个像素共占用48bit（6字节 = 4个Y分量 + 1个Cb分量 + 1个Cr分量）