RGB与YUV之间的转换

一．RGB模型与YUV模型

1.RGB模型

我们知道物理三基色分别是红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)。现代的显示器技术就是通过组合不同强度的红绿蓝三原色，来达成几乎任何一种可见光的颜色。在图像储存中，通过记录每个像素的红绿蓝强度，来记录图像的方法，称为RGB模型 (RGB Model)。常见的图片格式中，PNG和BMP这两种就是基于RGB模型的。

2.YUV模型

除了RGB模型外，还有一种广泛采用的模型，称为YUV模型，又被称为亮度-色度模型（Luma-ChromaModel）。它是通过数学转换，将RGB三通道转换为一个代表亮度的通道(Y,又称为Luma)，和两个代表色度的通道(UV，并称为Chroma)来记录图像的模型。

二．RGB与YUV之间的转换

1.为何要进行RGB与YUV之间的转换

我们实际传输的信号为YUV信号，而不是RGB信号，那么为什么要进行RGB与YUV之间的转换呢，这主要是考虑了以下几个方面：

a.为了与黑白电视系统兼容，因为在黑白电视系统中只需要传输亮度信号Y即可，而不需要传输色度信号；

b.转换成YUV信号可以节省信号的带宽；

c.恒定亮度原理告诉我们在传输过程中，若色差信号受到干扰，在最后还原三基色时，不会影响亮度；

d.混合高频原理告诉我们利用人眼对彩色细节分辨力较低的这一特点，在图像的高频部分中我们只需要传输亮度信号，而不必传送色度信号。

此外，现在基本所有的显示器都是通过组合RGB三原色来重现图像的，所以在显示端也必须将YUV信号转换成RGB信号，这就是我们要进行RGB信号与YUV信号相互转换的原因。

2．转换过程

1.RGB2YUV

在做RGB信号到YUV信号的转换时，一般是先转换到YUV444格式（参见色度信号取样格式），然后再将UV信号的分辨率降低，变成我们所需的格式。

2.YUV2RGB

在播放视频或显示图像的时候，我们需要将YUV信号转换为RGB信号。这个步骤称为渲染（Rendering）。

在做YUV到RGB的转换时，首先需要将缩水的UV信号的分辨率拉升到与Y信号相同的分辨率，然后再转换到RGB信号。

三.转换公式

下面是RGB与YUV之间的转换公式：

     

                      


一般这一步骤可通过编码矩阵来实现，写成矩阵的形式为：

      

              
  


上图中的两个矩阵即为编码矩阵。