LV010-YUV简介
其实这一节的笔记是为后面的视频学习做铺垫，视频数据也是由一帧一帧的图像组成，在国内，一般都是使用25fps，就是1秒钟25帧图像，由于人眼的视觉停留，所以我们看到的画面就是运动的了。在视频原始数据中，常见的采样格式有YUV444、YUV420、RGB等。
一、什么是YUV？
1. yuv简介
YUV，是一种颜色编码方法。常使用在各个影像处理元件中。之前了解的RGB 色彩空间更适合图像采集和显示， YUV 空间用于编码和存储则比较好。在存储和编码之前，RGB 图像要转换为 YUV 图像，而 YUV 图像在 显示之前通常有必要转换回 RGB。
YUV 色彩空间在音视频开发，编码压缩领域更加常用。常用的原因主要是涉及到 HVS （Human Visual System）人类视觉系统 对 色彩空间的感知能力。
视觉心理学研究表明，人的视觉系统对光的感知程度可以用两个属性来描述：**亮度（luminance）**跟 色度（chrominance），这里的色度也叫做 饱和度或彩度，总之 色度的叫法有很多，要注意上下文来区分语义。
然后 色度感知 包含两个维度：色调（Hue）和 色饱和度（saturation）。色调是由光波的峰值定义的，描述的是光的颜色。色饱和度是由光波的谱宽定义的，描述的是光的纯度。
因此 HVS 对色彩的感知主要有 3个属性：亮度（luminance），色调（Hue）和 色饱和度（saturation）。也就是 YUV 色彩空间，Y 代表 亮度，U代表色调，V代表色饱和度。
经过大量研究实验表明，视觉系统 对 色度 的敏感度 是远小于 亮度的。所以可以对 色度 采用更小的采样率来压缩数据，对亮度采用正常的采样率即可，这样压缩数据不会对视觉体验产生太大的影响。简单来说就是用更少的数据/信息来表达 色度（chroma），用更多的数据/信息来表达 亮度（luminance）。
2. HVS 是怎么感知 YUV？
首先我们需要一张YUV图片：meigui_yuv_444.rar，下载完毕后解压，我们会得到这样一张yuv格式的图片，但是是打不开的：
用什么打开？我们需要用支持YUV数据查看的软件，如YUVviewer: YUVviewer (gitee.com)、YUV Player和7yuv等，7yuv这个软件好像是要收费，功能比较多，网上随便找找，都有绿色版本，YUVviewer还带自己编译，YUV Player的话只能单独查看Y分量吧我记得，反正后来没有用。最后我用的是这个7zyuv:
打开meigui_yuv_444这个文件，打开后要配置一下，左边的Format中选择YUV444 planar，长宽选择650x487，右侧的YUV全部勾选，就可以看到彩色的图片啦。我们若是只勾选了 Y 分量显示，可以看到是一个黑白图像，Y 是亮度，黑色越亮就会变成灰色，灰色越亮就会变成白色。
然后我们只勾选 Y 跟 U 两个分量，注意看叶子跟花朵，可以看出来，已经能看到绿色跟红色了，但是他们非常原始，是暗红跟暗绿的颜色。
最后，把 V （色饱和度）也勾上，可以看到，暗红 变成了玫瑰红，暗绿 变成了 青绿色。
为什么 RGB 色彩空间不符合 HVS 的感知能力
我们来看一张图片juren.rar，里面是 RGB24 真彩色数据。然后同样用刚才的7yuv打开：
我们分别只勾选RGB，来看一下效果：
可以看到蓝色明显更暗，其他两个更亮一些，这 3 个 分量都跟 亮度密切相关，所以针对 HVS 的压缩技巧，在 RGB 色彩空间 不方便使用。
二、YUV的分类？
1. YCbCr简介
在网上还会看到一些其他的描述：Y'UV、YUV、YCbCr、YPbPr 等。由于历史关系，Y'UV、YUV 主要是用在彩色电视中，用于模拟信号表示。YCbCr 是用在数字视频、图像的压缩和传输，如 MPEG、JPEG。今天我们所讲的 YUV 其实就是指 YCbCr。其中 Y 表示亮度（luma），CbCr 表示色度（chroma）。其实 Y 是明亮度，用来表示像素的灰度值，U、V 分别是影像色彩与饱和度，用来表示像素的颜色。总的来说它其实与RGB一样表示一个像素点的颜色，RGB和YUV之间是可以互相转换的。
| 分量 | 说明 |
|---|---|
| Y | 表示亮度分量，如果只显示Y的话，图像看起来会是一张黑白照。 |
| U（Cb） | 表示蓝色色度分量：是照片蓝色部分去掉亮度（Y）。 |
| V（Cr） | 表示红色色度分量：是照片红色部分去掉亮度（Y）。 |
总的来说，YUV 其实目前有 三种分类：
- YIQ，适用于NTSC彩色电视制式
- YUV，适用于PAL和SECAM彩色电视制式
- YCbCr，适用于计算机用的显示器
互联网音视频开发中 一般说的 YUV 是 指 YCbCr ，U 就是 Cb，V 就是 Cr。我们会经常在一些音视频书籍看到 YCbCr ，把它当成是 YUV 就行。实际上 YCbCr 才是比较准确的术语，JPEG、MPEG 标准 用的也是 YCbCr 。后面学习的 YUV 也是指 YCbCr ，不是指 用于PAL和SECAM彩色电视 的 YUV。
2. YCbCr中的CbCr
我们来看一下CbCr 这两个通道信息。YUV 里面的 U 就是 Cb ，术语是 色调（Hue）。V 就是 Cr ，术语是 色饱和度（saturation）。实际上可以把 UV 看成是 ，colour difference （色彩的差异），可以看下面三个公式：
Cb = Blue - Y
Cr = Red - Y
Cg = Green - YCb 代表 蓝色 色度的分量，是通过 RGB 里面的 B 的值 减去 Y 的值得到的。Cr 代表 红色 色度的分量，是通过 RGB 里面的 R 的值 减去 Y 的值得到的。Cg 代表 绿色色 色度的分量，是通过 RGB 里面的 G 的值 减去 Y 的值得到的。Cb 跟 Cr 的颜色空间 如下图:
为了直观感受 CbCr 值的影响，需要使用一个 YUV 调色板来演示一下，如下图：
上图中，YUV 的值都是 1 ~ 255 ，所以 128 就是上图 x y轴的中心。可以试着把 Y 从 0 改成 255，会越来越亮 ，直到变成白色。调色板里面的 U 就是 Cb，这个值 就是 彩色空间 x 轴的偏移位置，也就是差值，偏移这么多就能达到想要的颜色。但是 还有 Y 轴，Y 轴是 Cr。Cb 跟 Cr 是组合的，会互相影响最后的颜色。所以， Cr 跟 Cb 在 X Y 轴的图片上看，就会很容易理解他们的作用。
- 调色板下载链接：YUV调色板
这个调色板是 岳麓吹雪 用MFC 写的（原文章在这里YUV调色板软件_yuv在线调色板-CSDN博客），需要安装 VS2017 跟 MFC 组件，因为这个项目比较旧，需要改一下配置，如下图，把 Platform Toolset 换成 v2017：
我没装这些组件，后面也没试，等有需要再说吧。
参考资料：