图像的RGB表示和YUV表示及亮度和色度的转换关系_rgb亮度

1、RGB表示方式

1.1、浮点表示

归一化表示，取值范围0.0~1.0，如openGL对每个子像素点的表示方式。

1.2、整数表示

取值范围0～255或者00～FF，8bit表示一个子像素。
如图像格式RGBA_8888，表示4*8bit表示一个像素，
而RGB_565用5 + 6 + 5 bit表示一个像素。
一张1280 * 720， RGBA_8888格式的图片的大小 = 1280 * 720 * 32bit = 1280 * 720 * 32 / 8 byte，也是位图bitmap在内存中占用的大小。

2、YUV表示方式

视频的裸数据一般使用YUV数据格式表示。Y表示明亮度（Luminance/Luma），也称灰度值（灰阶值）。UY表示色度（Chrominance/Chroma），均表示影响的色彩和饱和度，用于指定像素的颜色。
亮度需要透过RGB输入信号建立，方式为将RGB信号的特定部分（g分量信号）叠加到一起。
色度定义了颜色的色调和饱和度，分别用Cr、Cb表示。(C代表分量(是component的缩写))
Cr反映RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。
Cb反映RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异。
视频帧裸数据之所以采用YUV色彩空间，使用为亮度信号Y和色度信号UV是分离的。当无UV色度信号，只有Y亮度信号时，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视正是使用YUV空间使用Y亮度信号解决彩色电视与黑白电视的兼容问题、使黑白电视也能接收彩色电视信号。最常用的YUV都使用8个字节来表示，所以取值范围就是0～255。但是广播电视系统不传输很低或很高的值，为了防止信号变动造成过载，因而把过高或过低这两边的数值作为“保护带”，在Rec.601和BT.709的广播标准中，Y的取值范围16～235，UV的取值范围都是16～240。

2.1、YUV的采样格式

YUV最常用的采样格式是4:2:0，还有4:2:2、4:4:4等格式，一般灰度（也就是亮度）的采样是不会减少的，因为人眼对亮度的敏感度高于色度，因此会选择适当地减少对色度的采样，节约空间。
4:4:4表示色度值(UV)没有减少采样。即Y，U，V各占一个字节，加上Alpha通道一个字节，总共占4字节这个格式其实就是24bpp(bitperpixel)的RGB格式了。
4:2:2表示UV分量采样减半,比如第一个像素采样Y，U，第二个像素采样Y，V，依次类推每个点占用2个字节，由两个相邻的像素组成一个宏像素（macro-pixel）。
4:2:0这种采样并不意味着只有Y，Cb而没有Cr分量，这里的0说的U，V分量隔行才采样一次。比如第一行采样 4:2:0，第二行采样 4:0:2，依次类推...在这种采样方式下，每一个像素占用16bits或10bits空间。
4:1:1可以参考4:2:2分量，是进一步压缩，每隔四个点才采一次U和V分量。一般是第0点采Y，U，第1点采Y，第3点采YV，第四点采Y，依次类推。

2.2、YUV码流的存储格式（与采样格式密切相关）。

YUV存储格式分为两类：planar和packed。
对于packed（打包格式）的YUV格式，每个像素点的Y，U，V是连续交叉存储的。将YUV分量存放在同一个数组中，通常是几个相邻的像素组成一个宏像素（macro-pixel）
如YUV422采样的存储格式YUYV：
Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2....
其中Y0 U0 Y1 V0 这个像素组成一个宏像素。（Y0和Y1亮度分量共用U0，V0色度分量）。

对于planar（平面格式）的YUV格式，先连续存储所有像素点的Y，紧接着存储所有像素点的U，随后是所有像素点的V。使用三个数组分开存放YUV三个分量，就像是一个三维平面一样。
如YUV422采样的存储格式YUV422P。

                                                        YUV420p数据格式

3、YUV和RGB之间的转化

RGB 转换成 YUV的标准公式：
Y = (0.257 * R) + (0.504 * G) + (0.098 * B) + 16
Cr = V = (0.439 * R) - (0.368 * G) - (0.071 * B) + 128
Cb = U = -( 0.148 * R) - (0.291 * G) + (0.439 * B) + 128
YUV 转换成 RGB的标准公式：
B = 1.164(Y - 16) + 2.018(U - 128)
G = 1.164(Y - 16) - 0.813(V - 128) - 0.391(U - 128)
R = 1.164(Y - 16) + 1.596(V - 128)
///当然，可以对标准公式做适当的简化，降低运算量

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