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顏色空間的分類

YIQ色彩空間屬於NTSC系統。這裏Y是指顏色的明視度,即亮度。其實Y就是圖像灰度值,I和Q都指的是指色調,即描述圖像色彩與飽和度的屬性。YIQ顏色空間具有能將圖像中的亮度分量分離提取出來的優點,並且YIQ顏色空間與RGB顏色空間之間是線性變換的關系,計算量小,聚類特性也比較好,可以適應光照強度不斷變化的場合,因此能夠有效地用於彩色圖像處理。

RGB和YIQ的對應關系用下面的方程式表示:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

I = 0.596R - 0.275G - 0.321B

Q = 0.212R - 0.523G + 0.311B YUV是通過亮度-色差來描述顏色的顏色空間。

亮度信號經常被稱作Y,色度信號是由兩個互相獨立的信號組成。視顏色系統和格式不同,兩種色度信號經常被稱作UV或PbPr或CbCr。這些都是由不同的編碼格式所產生的,但是實際上,他們的概念基本相同。在DVD中,色度信號被存儲成Cb和Cr(C代表顏色,b代表藍色,r代表紅色)。 在十年中,視頻工程師發現人眼對色度的敏感程度要低於對亮度的敏感程度。在生理學中,有壹條規律,那就是人類視網膜上的視網膜桿細胞要多於視網膜錐細胞,說得通俗壹些,視網膜桿細胞的作用就是識別亮度,而視網膜錐細胞的作用就是識別色度。所以,妳的眼睛對於亮和暗的分辨要比對顏色的分辨精細壹些。正是因為這個,在我們的視頻存儲中,沒有必要存儲全部顏色信號。既然眼睛看不見,那為什麽要浪費存儲空間(或者說是金錢)來存儲它們呢?

像Beta或VHS之類的消費用錄像帶就得益於將錄像帶上的更多帶寬留給黑—白信號(被稱作“亮度”),將稍少的帶寬留給彩色信號(被稱作“色度”)。

在MPEG2(也就是DVD使用的壓縮格式)當中,Y、Cb、Cr信號是分開儲存的(這就是為什麽分量視頻傳輸需要三條電纜)。其中Y信號是黑白信號,是以全分辨率存儲的。但是,由於人眼對於彩色信息的敏感度較低,色度信號並不是用全分辨率存儲的。

YUV 4:4:4

色度信號分辨率最高的格式是4:4:4,也就是說,每4點Y采樣,就有相對應的4點Cb和4點Cr。這種格式主要應用在視頻處理設備內部,避免畫面質量在處理過程中降低。當圖像被存儲到Master Tape,比如D1或者D5,的時候,顏色信號通常被削減為4:2:2。

YUV 4:2:2

其次就是4:2:2,每4點Y采樣,就有2點Cb和2點Cr。在這裏,每個象素都有與之對應的亮度采樣,同時壹半的色度采樣被丟棄,所以我們看到,色度采樣信號每隔壹個采樣點才有壹個。就像上面提到的那樣,人眼對色度的敏感程度不如亮度,大多數人並不能分辨出4:2:2和4:4:4顏色構成的畫面之間的不同。

YUV 4:2:0

概念上4:2:0顏色格式非交錯畫面中亮度、色度采樣信號的排列情況。同4:2:2格式壹樣,每條掃描線中,只有壹半的色度采樣信息。同時,YUV 4:2:0是所有采樣方式中顏色分辨率最低的壹種。

請註意,在4:2:0顏色格式中,色度采樣被放在了兩條掃描線中間。為什麽會這樣呢?很簡單:DVD盤上的顏色采樣是由其上下兩條掃描線的顏色信息“平均”而來的。比如,圖三中,第壹行顏色采樣(Line 1和Line 2中間夾著的那行)是由Line 1和Line 2“平均”得到的,第二行顏色采樣(Line 3和Line 4中間夾著的那行)也是同樣的道理,是由Line 3和Line 4得到的。

雖然文章中多次提到“平均”這個概念,但是這個“平均”可不是我們通常意義上的(a+B)/2的平均。顏色的處理有極其復雜的算法保證其最大限度地減少失真,接近原始質量。

事實上4:2:0是壹個混亂的稱呼,按照字面上理解,4:2:0應該是每4點Y采樣,就有2點Cb和0點Cr,但事實上完全不是這樣。舉個例子,如果整張畫面的尺寸是720*480,那麽亮度信號是720*480,色度信號只有360*240。誠然,4:4:4的效果很棒,但是如果要用4:4:4存儲壹部電影,我們的DVD盤的直徑至少要有兩英尺(六十多厘米)! 在個人計算機上,這些YUV讀出來以後會以壹些格式包裝起來,送給軟件或硬件處理。包裝的方式分成兩種,壹種是Packed format,把Y和相對應的UV包在壹起。另壹種是Planar format,把Y和U和V三種分別包裝,拆成三個plane(平面)。

其中YV12和YUY2都是壹種YUV的包裝格式,YV12是Planar format,YUY2則是Packed format。

YV12和YUY2的不同,在於YV12是YUV 4:2:0格式,也就是DVD/VCD上原本儲存的格式。YUY2則是YUV 4:2:2格式。

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