YUV 與 RGB 顏色格式
最近在學習視訊的顏色空間轉換，由於攝像機拍出來的視訊很多都是用YUV格式儲存的，而顏色空間的轉換必須在RGB顏色模型上才能完成，所以第一步自然就是將YUV顏色模型轉成RGB顏色模型。在網上查到了許多的YUV與RGB互轉的公式，但是總覺得有些雜亂，沒有系統的總結。
首先說一說YUV顏色模型，單單就YUV顏色模型來說，就有很多中叫法，而且總是讓人頗感困惑。一般來講，我們把YUV、Y`UV、YCbCr, YPbPr包含在YUV顏色模型的範圍內，其中Y都表示亮度，UV表示兩個色度分量，但是具體的顏色模型的用途又各不相同，當然，他們與RGB的互轉公式也就不盡相同。那就先說說這些不同叫法的YUV的用途和由來。在電視系統發展的早期，YUV和Y`UV都是顏色資訊的模擬訊號編碼形式，雖然Y和Y`都表示亮度，但是兩種亮度的意義卻天差地別，Y用來代指luminance,表示的是自然顏色的亮度，而Y`代指luma，表示的是經過伽馬壓縮之後電訊號的強度。在現在的計算機系統中，YUV一般用來代指YCbCr,用來表示檔案的編碼格式，用於數字視訊的編碼，而YPbPr顏色模型常常用在模擬分量視訊中。所以YUV顏色模型到RGB顏色模型的轉換，應該對應兩種方式，分別是模擬YUV->模擬RGB、數字YUV->數字RGB。不過因為標清、高清、以及超清幅面，YUV轉RGB的權重值各不相同，需要將模擬訊號和數字訊號再做一次幅面劃分，就出現了2*3 = 6，6中轉換公式。
1.模擬YUV->模擬RGB
1) BT601(標清國際定義)
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//*********************BT601***********************************//// Y = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B //
// Pb =-0.169 * R - 0.331 * G + 0.500 * B //
// Pr = 0.500 * R - 0.439 * G - 0.081 * B //// R = Y + 1.402* Pr //
// G = Y - 0.344 * Pb - 0.792* Pr //
// B = Y + 1.772 * Pb //
//*********************BT601***********************************//
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2)BT709(高清)
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//*********************BT601***********************************//
// Y = 0.213 * R + 0.715 * G + 0.072 * B //
// Pb =-0.115 * R - 0.385 * G + 0.500 * B //
// Pr = 0.500 * R - 0.454 * G - 0.046 * B //
// R = Y + 1.402* Cr //
// G = Y - 0.344 * Cb - 0.792* Cr //
// B = Y + 1.772 * Cb //
//*********************BT601***********************************//
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2 數字YUV->數字RGB
1)BT601
| 1 2 3 4 5 6 7 8 |
//*********************BT601***********************************//
// Y = 16 + 0.257 * R + 0.504 * g + 0.098 * b //
// Cb = 128 - 0.148 * R - 0.291 * g + 0.439 * b //
// Cr = 128 + 0.439 * R - 0.368 * g - 0.071 * b //
// R = 1.164 *(Y - 16) + 1.596 *(Cr - 128) //
// G = 1.164 *(Y - 16) - 0.392 *(Cb - 128) - 0.812 *(Cr - 128)//
// B = 1.164 *(Y - 16) + 2.016 *(Cb - 128) //
//*********************BT601***********************************//
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2)BT709
| 1 2 3 4 5 6 7 8 |
//*********************BT709***********************************//
// Y = 16 + 0.183 * R + 0.614 * g + 0.062 * b //
// Cb = 128 - 0.101 * R - 0.339 * g + 0.439 * b //
// Cr = 128 + 0.439 * R - 0.399 * g - 0.040 * b //
// R = 1.164 *(Y - 16) + 1.792 *(Cr - 128) //
// G = 1.164 *(Y - 16) - 0.213 *(Cb - 128) - 0.534 *(Cr - 128)//
// B = 1.164 *(Y - 16) + 2.114 *(Cb - 128) //
//*********************BT709***********************************//
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至於超清幅面的計算公式，大家可以按照下面的推導方式自己推導一下。
模擬RGB轉YUV的推導公式 ：
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Wr + Wg + Wb = 1; UMax = 0.5; VMax = 0.5
Y = Wr * R + Wg * G + Wb * B;
Pb = Umax * (B - Y) / (1 - Wb);
Pr = Vmax * (R - Y) / (1 - Wr);
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數字RGB轉YUV的推導公式：
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Wr + Wg + Wb = 1; Umax = Vmax = 0.5;
Y = 16 + 219 * (Wr * R + Wg * G + Wb * B) / 255;
Cb = 128 + 224 * (Umax * (B - Y) / (1 - Wb)) / 255;
Cr = 128 + 224 * (Vmax * (R - Y) / (1 - Wr)) / 255;
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BT601 Wr = 0.299 Wg = 0.587 Wb = 0.114
BT709 Wr = 0.2126 Wg = 0.7152 Wb = 0.0722
BT2020 Wr = 0.2627 Wg = 0.678 Wb = 0.0593