RGB-YUV转换

编码方式

• YUV编码方式
• RGB编码方式

转换

YUV与RGB的转换公式

U和V可以被表示成原始的R、G、B(R,G,B为γ预校正后的)

$$\begin{array}{rl}Y& =0.299\ast R+0.587\ast G+0.114\ast B\\ U& =-0.169\ast R-0.331\ast G+0.5\ast B+128\\ V& =0.5\ast R-0.419\ast G-0.081\ast B+128\end{array}$$

如一般顺序，转移元件的范围可得到

$$\begin{array}{rl}& Y\in [0,255]\\ & U\in [0,255]\\ & V\in [0,255]\end{array}$$

再逆转关系上，从YUV到RGB，可得

$$\begin{array}{rl}R& =Y+1.13983\ast (V-128)\\ G& =Y-0.39465\ast (U-128)-0.58060\ast (V-128)\\ B& =Y+2.03211\ast (U-128)\end{array}$$

取而代之，以矩阵表示法，可得到公式

$$\begin{array}{rl}\left[\begin{array}{c}Y\\ U\\ V\end{array}\right]& =\left[\begin{array}{ccc}0.299& 0.587& 0.114\\ -0.169& -0.331& 0.5\\ 0.5& -0.419& -0.081\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ 128\\ 128\end{array}\right]\\ \left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]& =\left[\begin{array}{ccc}1& -0.00093& 1.401687\\ 1& -0.3437& -0.71417\\ 1& 1.77216& 0.00099\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}Y\\ U-128\\ V-128\end{array}\right]\end{array}$$

YUV转RGB

将YUV format转换成简单的RGB format可以用浮点运算

Y’UV444

大多数YUV格式平均使用的每像素位数都少于24bit

• YUV444，一格不删，即每4个Y，配上4个U还有4个V
• YUV422则是UV格式上减半，即每4个Y，配2个U和2个V
• YUV420则是UV上减1/4，即每4个Y，配1个U和1个V

这些公式都是NTSC standard

$$\begin{array}{rl}{Y}^{\prime }& =0.299\ast R+0.587\ast G+0.114\ast B\\ U& =-0.147\ast R-0.289\ast G+0.436\ast B\\ V& =0.615\ast R-0.515\ast G-0.100\ast B\end{array}$$

在早起的非SIMD（non-SIMD）构造中，floating point arithmetic会比fixed-point arithmetic稍慢，所有一个替代公式如下：

$$\begin{array}{rl}C& =Y^{\prime }-16\\ D& =U-128\\ E& =V-128\end{array}$$

使用前面的系数并且用clip()注明切割的值域是0至255，如下公式是从Y’UV到RGB（NTSC version）

$$\begin{array}{rl}& R=clip((298\ast C+409\ast E+128)>>8)\\ & G=clip((298\ast C-100\ast D-208\ast E+128)>>8)\\ & B=clip((298\ast C+516\ast D+128)>>8)\end{array}$$

注意：上述的公式多暗示为YCbCr，虽然成为YUV，但应该严格区分YUV和YCbCr这两个专有名词有时并非完全相同

https://zh.wikipedia.org/zh-hans/YUV