2020-05-23 18:49:58

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YCbCr或Y'CbCr有的时候会被写作:YCBCR或是Y'CBCR,是色彩空间的一种,通常会用于影片中的影像连续处理,或是数字摄影系统中。Y'为颜色的亮度(luma)成分、而CB和CR则为蓝色和红色的浓度偏移量成份。Y'和Y是不同的,而Y就是所谓的亮度(luminance),表示光的浓度且为非线性,使用伽马修正(gamma correction)编码处理。

基本信息

  • 中文名

    YCbCr

  • 外文名

    YCbCr

  • 写作

    YCBCR或是Y'CBCR

  • 功能

    视频输入的预处理

  • 存放的码流为

     Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 

目录

折叠 编辑本段 区别

正如几何上用坐标空间来描述坐标集合,色彩空间用数学方式来描述颜色集合。常见的3 个基本色彩模型是RGB,CMYKYUV

YCbCr 则是在世界数字组织视频标准研制过程中作为ITU - R BT.601 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,Cr 同样都指色彩,只是在表示方法上不同而已。在YUV 家族中,YCbCr 是在计算机系统中应用最多的成员,其应用领域很广泛,JPEGMPEG均采用此格式。一般人们所讲的YUV大多是指YCbCr。YCbCr 有许多取样格式,如4∶4∶4,4∶2∶2,4∶1∶1 和4∶2∶0。

折叠 YUV

视频编解码器功能

视频编码器要求YUV4:2:0格式的视频输入,因此可能根据应用需要进行视频输入的预处理,即对YUV4:2:2隔行扫描(例如从摄像机)到YUV 4:2:0非隔行扫描转换,仅抽取但不过滤UV分。对视频解码器而言,还需要进行后处理,以将解码的YUV 4:2:0数据转换为RGB进行显示,包括:YUV 4:2:0到RGB转换;16位或12位RGB显示格式;0到90度旋转,实现横向或纵向显示。此外,视频编解码器通常还要求具有以下功能和特性:

支持MPEG-4简单类 0、1 与 2 级;

兼容H.263与 MPEG-4 编解码标准;

MPEG-4视频解码器支持的可选项有:AC/DC预测、可逆可变长度编码(RVLC)、再同步标志(RM)、数据分割(DP)、错误隐藏专利技术、支持每个宏块4个运动矢量(4MV)、自由运动补偿、解码VOS层;

MPEG-4视频编码器选项有:RVLC、RM、DP、支持每个宏块4个运动矢量(4MV)、报头扩展码、支持编码期间码率改变、支持编码期间编码帧率改变、插入或不插入可视对象序列起始码;

支持编码期间序列中插入I帧;

支持编码器自适应帧内刷新(AIR);

支持多编解码器,可用相同代码运行多个编解码器实例。

折叠 YCbCr

YCbCr其中Y是指亮度分量,Cb指蓝色色度分量,而Cr指红色色度分量。人的肉眼对视频的Y分量更敏感,因此在通过对色度分量进行子采样来减少色度分量后,肉眼将察觉不到的图像质量的变化。主要的子采样格式有 YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2 和 YCbCr 4:4:4。

4:2:0表示每4个像素有4个亮度分量,2个色度分量 (YYYYCbCr),仅采样奇数扫描线,是便携式视频设备(MPEG-4)以及电视会议(H.263)最常用格式;4:2:2表示每4个像素有4个亮度分量,4个色度分量(YYYYCbCrCbCr),是DVD、数字电视、HDTV 以及其它消费类视频设备的最常用格式;4:4:4表示全像素点阵(YYYYCbCrCbCrCbCrCbCr),用于高质量视频应用、演播室以及专业视频产品。

折叠 编辑本段 采样格式

主要的采样格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。其中YCbCr 4:1:1 比较常用,其含义为:每个点保存一个 8bit 的亮度值(也就是Y值),每 2x2 个点保存一个 Cr 和Cb 值,图像在肉眼中的感觉不会起太大的变化。所以,原来用 RGB(R,G,B 都是 8bit unsigned) 模型,每个点需要 8x3=24 bits(如下图第一个图). 而仅需要 8+(8/4)+(8/4)=12bits,平均每个点占12bits。这样就把图像的数据压缩了一半。

上边仅给出了理论上的示例,在实际数据存储中是有可能是不同的,下面给出几种具体的存储形式:

折叠 YUV4:4:4

YUV三个信道的抽样率相同,因此在生成的图像里,每个象素的三个分量信息完整(每个分量通常8比特),经过8比特量化之后,未经压缩的每个像素占用3个字节。

下面的四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

存放的码流为: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3

折叠 YUV4:2:2

每个色差信道的抽样率是亮度信道的一半,所以水平方向的色度抽样率只是4:4:4的一半。对非压缩的8比特量化的图像来说,每个由两个水平方向相邻的像素组成的宏像素需要占用8字节内存。

下面的四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

存放的码流为: Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3

映射出像素点为:[Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]

折叠 YUV4:1:1

4:1:1的色度抽样,是在水平方向上对色度进行4:1抽样。对于低端用户和消费类产品这仍然是可以接受的。对非压缩的8比特量化的视频来说,每个由4个水平方向相邻的像素组成的宏像素需要占用6字节内存

下面的四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

存放的码流为: Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3

映射出像素点为:[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]

折叠 YUV4:2:0

4:2:0并不意味着只有Y,Cb而没有Cr分量。它指得是对每行扫描线来说,只有一种色度分量以2:1的抽样率存储。相邻的扫描行存储不同的色度分量,也就是说,如果一行是4:2:0的话,下一行就是4:0:2,再下一行是4:2:0...以此类推。对每个色度分量来说,水平方向和竖直方向的抽样率都是2:1,所以可以说色度的抽样率是4:1。对非压缩的8比特量化的视频来说,每个由2x2个2行2列相邻的像素组成的宏像素需要占用6字节内存。

下面八个像素为:[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

[Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7U7 V7] [Y8 U8 V8]

存放的码流为:Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3

Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8

映射出的像素点为:[Y0 U0 V5] [Y1 U0 V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7]

[Y5 U0 V5] [Y6 U0 V5] [Y7U2 V7] [Y8 U2 V7]

YCbCr与RGB的相互转换

Y = 0.257*R+0.504*G+0.098*B+16

Cb = -0.148*R-0.291*G+0.439*B+128

Cr = 0.439*R-0.368*G-0.071*B+128

R = 1.164*(Y-16)+1.596*(Cr-128)

G = 1.164*(Y-16)-0.392*(Cb-128)-0.813*(Cr-128)

B = 1.164*(Y-16)+2.017*(Cb-128)

折叠 模拟分量部分

YCbCr 有时会称为YCC. Y'CbCr 在模拟分量视频(analog component video)中也常被称为YPbPr。

Y'CbCr讯号(prior to scaling and offsets to place the signals into digital form)被称为YPbPr ,而且产生时必须合乎gamma-adjusted RGB source有二个不同的常数Kb和Kr如下:YPbPr (analog version of Y'CbCr) from R'G'B' YPbPr (analog version of Y'CbCr) from R'G'B' ==================================================== ================================================== ==

Y' = Kr * R'+ (1 - Kr - Kb) * G' + Kb * B'

Pb = 0.5 * (B' - Y') / (1 - Kb) Pb = 0.5 * (B' - Y') / (1 - Kb)

Pr = 0.5 * (R' - Y') / (1 - Kr) Pr = 0.5 * (R' - Y') / (1 - Kr)

.................................................... .................................................. ..

R',G',B' in [0; 1] R',G',B' in [0; 1]

Y' in [0; 1] Y' in [0; 1]

Pb in [-0.5; 0.5] Pb in [-0.5; 0.5]

Pr in [-0.5; 0.5] Pr in [-0.5; 0.5]

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