【音视频】RGB、YUV基础
一、RGB与YUV基础
RGB和YUV都是表示图像的两种格式
- RGB：红（Red）绿（Green）蓝（Blue）
- YUV：Y表示亮度（Luminance），也就是灰阶值，和V表示的则是色度（Chrominance）
1.1 RGB
这里我们介绍一下RGB的排列方式。通常的图像像素是按照RGB的顺序进行排序的，但有些图像处理要转成其他顺序，比如OpenCV中经常要转换为BGR格式的排列方式。
- 这里的一个像素就是三个色度表示，按照相应的排列方式循环下去。
1.2 YUV
与RGB类似，YUV也是一种颜色编码方式，它是指将亮度参量（Y，Luminance）和色度参量UV（Chrominance）分开进行表示的像素编码格式。
- 这样分开的好出手不但可以避免相互干扰，没有UV信息也一样可以显示完整的图像，因而解决了彩色电视与黑白电视的兼容问题；还可以降低色度的采样率而不会对图像的质量影响太大，降低了视频信号传输时对频宽（带宽）的要求。
1.2.1 YUV排列方式
YUV是一个比较笼统的说法，针对它的具体排列方式，可以分为很多种具体的格式：
- 打包（packed）格式：将每个像素点的Y、U、V分量交叉排列并以像素点为单元连续的存放在一组数组中，通常几个相邻的像素组成一个宏像素（macro-pixel）
- 平面（planar）格式：使用三个数组分开连续的存放Y、U、V三个分量，即Y、U、V三个分量存放在各自的数组中。
1.2.2 YUV采样表示法
YUV采用A:B:C表示法来描述YUV采样频率比例，下图黑点表示采样像素点Y分量，空心圆表示采样像素点UV分量。主要是YUV4:4:4、YUV4:2:2和YUV4:2:0这几种常用的类型
- YUV4:4:4表示色度频道没有下采样，即一个Y分量对应着一组UV分量。
- YUV4:2:2表示2:1的水平下采样，没有垂直下采样，即每两个Y分量共用一组UV分量
- YUV4:2:0表示2:1的水平下采样，2:1的垂直下采样，即四个Y分量共用一组UV分量
1.2.3 YUV数据存储
1.2.3.1 YUV数据存储-4:4:4格式
- 比如I444（YUV444）格式，对应ffmpeg像素表示AV_PIX_FMT_YUV444
1.2.3.2 YUV数据存储-4:2:2格式
- 比如I422（YUV422）格式，对应ffmpeg像素表示AV_PIX_FMT_YUV422
1.2.3.3 YUV数据存储-4:2:0格式
- 比如I420（YUV420）格式，对应ffmpeg像素表示AV_PIX_FMT_YUV420
1.2.3.4 YUV数据存储-4:2:0格式排列
YUV420格式常见有以下几种排列方式，主要是UV分量排列方式的差别：
1.3 RGB和YUV的转换
通常情况下，RGB和YUV可以直接相互转换，一般可以直接调用ffmpeg的swscale函数或者libyuv库来进行转换。
主要转换标准是BT601和BT709。
- BT601 TV Range转换公式，计算RGB和YUV的互转
从YUV转换为RGB如果值小于0要取0，同样，大于255要取255
- 在RGB和YUV转换的时候，如果出现转换失败，则YUV所有分量都是0，因此，转换为RGB的分量数值如下：
如图，只有G通道有数值，因此，在转换失败后，会显示绿屏
1.4 YUV Stride对齐问题
比如分辨率638*480的YUV图像，我们在内存处理的时候要以16字符对齐，则638不能被16整除，我们需要在每行尾部填充2个字节，也就是640，以Y分量为例，此时该图片的Y stride为640字节。
即如下：
- YYYYYY
UUUU
VVVV
同样U、V分量也有同样的对齐要求。