RGB、YUV以及YCbCr颜色空间基础

1、前言

RGB、YUV以及YCbCr是人为规定的彩色模型或颜色空间，它的用途是在某些标准下用通常可接受的方式对彩色加以说明，本质上，彩色模型是坐标系统和子空间的阐述。

 

2、各种颜色空间

（1）RGB

RGB代表红绿蓝，它是依据人眼识别的颜色定义出的空间，可以用来表示大部分颜色，在科学研究一般不采用RGB颜色空间，它的细节难以进行数字化的调整，将色调、亮度以及饱和度三个量放在一起表示，很难分开，但是它是最通用的面向硬件的彩色模型，该模型多用于彩色监视器和一大类彩色视频摄像。

（2）YUV

在YUV颜色空间中，每一个颜色有一个亮度信号Y和两个色度信号U和V，亮度信号是强度的感觉，它和色度信号分开，这样的话就可以在不影响颜色的情况下进行改变，YUV使用RGB的信息，但是它从全彩色图像中产生一个黑白图像，然后提取出三个主要的颜色变成两个额外的信号来描述颜色，把这三个信号组合回来就可以产生一个全彩色图像，Y通道描述Luma信号，它与亮度信号有一点不同，值的范围介于亮和暗之间，Luma信号是黑白电视可以识别的信号，U（Cb）和V（Cr）通道从红（U）和蓝（V）中提取亮度值来减少颜色信息量，这些值可以从新组合来决定RGB的混合信号。

YUV和RGB的转换：

Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B

U = -0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128

V = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128

 

R = Y + 1.402 (V-128)

G = Y - 0.34414 (U-128) - 0.71414 (V-128)

B = Y + 1.772 (U-128)

（3）YCbCr

YCbCr是在世界数字组织视频标准研制过程中作为ITU-R BT1601建议的一部分，其实是YUV经过缩放和偏移的翻版，其中Y与YUV中的Y含义一致，Cb和Cr同样都是表示色彩，只是在表示方法上不同而已，在YUV家族中，YCbCr是计算机系统中应用最多的成员，其应用领域很广泛，JPEG以及MPEG均采用此格式，一般人们所讲的YUV大多是指YCbCr。

YCbCr与RGB的相互转换：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

Cb = 0.564(B-Y)

Cr = 0.713(R-Y)

 

R = Y + 1.402Cr

G = Y - 0.344Cb - 0.714Cr

B = Y + 1.772Cb