YUV（亦稱YCrCb）是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法（屬于 PAL），是PAL 和 SECAM 模擬彩色電視制式采用的顏色空間。那么，究竟什么是YUV色彩空間呢？本文簡單介紹了YUV色彩空間及其應(yīng)用。
什么是YUV色彩空間
YUV色彩空間是一種常用于視頻壓縮和傳輸?shù)纳士臻g。Y代表亮度，UV 代表色差，U和V是構(gòu)成彩色的兩個(gè)分量。在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝影機(jī)或彩色 CCD攝影機(jī)進(jìn)行取像，然后把取得的彩色圖像信號(hào)經(jīng)分色、分別放大校正后得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號(hào)丫和兩個(gè)色差信號(hào)B-Y（即U）、R-Y（即V），最后發(fā)送端將亮度和色差三個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這種色彩的表示方法就是所謂的YUV色彩空間表示。采用 YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)U、V是分離的。如果只有Y信號(hào)分量而沒有U、V信號(hào)分量，那么這樣表示的圖像就是黑白灰度圖像。彩色電視采用YUV 空間正是為了用亮度信號(hào)Y解決彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的相容問題，使黑白電視機(jī)也能接收彩色電視信號(hào)。
YUV主要用于優(yōu)化彩色視頻信號(hào)的傳輸，使其向后相容老式黑白電視。與RGB視頻信號(hào)傳輸相比，它最大的優(yōu)點(diǎn)在于只需占用極少的頻寬（RGB要求三個(gè)獨(dú)立的視頻信號(hào)同時(shí)傳輸）。其中“Y”表示明亮度（Luminance或 Luma），也就是灰階值；而“”和“”表示的則是色度（Chrominance 或Chroma），作用是描述
影像色彩及飽和度，用于指定像素的顏色。“亮度”是透過RGB輸入信號(hào)來建立的，方法是將RGB信號(hào)的特定部分疊加到一起。“色度”則定義了顏色的兩個(gè)方面一色調(diào)與飽和度，分別用Cr 和Cb來表示。其中，Cr反映了GB輸入信號(hào)紅色部分與RGB信號(hào)亮度值之間的差異。而Cb反映的是RGB輸入信號(hào)藍(lán)色部分與RGB信號(hào)亮度值之同的差異。
采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號(hào)丫和色度信號(hào)U、V是分離的。如果只有Y信號(hào)分量而沒有U、V分量，那么這樣表示的圖像就是黑白灰度圖像。彩色電視采用YUV空間正是為了用亮度信號(hào)Y解決彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的兼容問題，使黑白電視機(jī)也能接收彩色電視信號(hào)。YUV的部分取樣，廣播、視頻和成像標(biāo)準(zhǔn)使用YUV色彩空間還有一個(gè)重要的原因，就是與人的視覺系統(tǒng)很有關(guān)系。人類的眼睛對(duì)低頻信號(hào)比對(duì)高頻信號(hào)具有更高的敏感度。事實(shí)上，人類的眼睛對(duì)明視度的改變也比對(duì)色彩的改變要敏感的多。因此對(duì)人類而言，Y分量比U分量重要，根據(jù)人眼的這一特征，在不使用任何復(fù)雜算法的前提下，可以適當(dāng)?shù)貟仐塙和V分量以達(dá)到壓縮的目的，這就是部分取樣。
部分取樣的常見方式有YUV444（無壓縮）、YUV422（33.3%壓縮）、YUV411（50%壓縮）、YUV420（50%壓縮）等，其中的數(shù)字表明了Y、U、V3個(gè)分量的取樣比例，即各分量水平取樣因子與垂直取樣因子乘積的比例。本次設(shè)計(jì)不考慮YUV的取樣方式，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中再根據(jù)要求選取適當(dāng)?shù)娜臃绞?。其中?：2：0并非是色差信號(hào)采樣為0，而是和4：1：1相比，在水平方向上提高1倍色差采樣頻率，在垂直方向上以.Cr/Cb間隔的方式減小一半色彩采樣。
YUV色彩空間的應(yīng)用
YUV色彩空間有多種不同的格式，其中最常見的是YUV420、YUV422和YUV444。YUV420是一種最常見的格式，它采用4:2:0的采樣率，即每個(gè)像素點(diǎn)包含一個(gè)亮度分量Y和兩個(gè)色度分量U和V。YUV422格式采用4:2:2的采樣率，即每個(gè)像素點(diǎn)包含一個(gè)亮度分量Y和兩個(gè)色度分量U和V。YUV444格式則采用4:4:4的采樣率，即每個(gè)像素點(diǎn)都包含一個(gè)亮度分量和兩個(gè)色度分量。
在圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，通常使用RGB色彩空間來表示顏色信息。但是，在視頻壓縮和傳輸領(lǐng)域，通常使用YUV色彩空間來表示顏色信息。這是因?yàn)槿搜蹖?duì)亮度的敏感度要高于對(duì)顏色的敏感度，因此通過將顏色信息與亮度信息分開，可以更有效地去除冗余信息并壓縮圖像或視頻。
在計(jì)算機(jī)視覺中，可以從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)UV色彩空間，也可以從YUV色彩空間轉(zhuǎn)換到RGB色彩空間。轉(zhuǎn)換公式如下：
1. 從RGB到Y(jié)UV的轉(zhuǎn)換公式：
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = -0.169R - 0.331G + 0.5B
V = 0.5R - 0.419G - 0.081B
2. 從YUV到RGB的轉(zhuǎn)換公式：
R = Y + 1.139V
G = Y - 0.392U - 0.581V
B = Y + 2.032U
在轉(zhuǎn)換過程中，需要保持精度和穩(wěn)定性，以避免出現(xiàn)顏色失真或閃爍等問題。此外，還需要注意在不同的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)中可能存在不同的轉(zhuǎn)換公式和參數(shù)。