色彩空间

颜色是对图像视觉感知最核心的要素，所以对图像进行数学描述，最重要的是建立『颜色模型（色彩空间）』。

CIE_RGB 色彩模型

基于人眼视觉感知三原色理论，CIE 通过大量实验数据建立了 RGB 颜色模型，标准化了 RGB 表示。

从原点到最大值点的连线，就是灰度表示

PAL_YUV 色彩模型

为了解决 NTSC YIQ 的组合模拟视频信号中分配给色度信息的带宽较低而影响了图像颜色质量的问题，PAL 引入了 YUV 颜色模型，支持用不同的采样格式来调整传输的色度信息量。

Y 表示亮度通道，U 和 V 则表示色度通道。如果只有 Y 信息，没有 U、V 信息，那么表示的图像就是灰度图像

ITU-R_YCbCr 色彩模型

进入数字电视时代，YCbCr 是目前广泛使用的一种 YUV 变体，其实是YUV经过缩放和偏移的翻版，它是为数字视频转换而设计的颜色模型。YCbCr 由 ITU-R（国际电信联盟无线电通信部门，前身是国际无线电咨询委员会 CCIR）在 ITU-R BT.601 首次制定。

Y通道：亮度（luminance)

Cb通道：蓝色 色度（chrominance）

Cr通道： 红色 色度（chrominance）

YCbCr三维可视化如下图所示。两个面中间还有n个面。每个面表示不同的强度（灰度），每个面中又可以由CbCr轴表示

相比于色彩，人眼对亮度更加敏感，因此如果保证亮度不变，轻微减少色彩通道的信息，人眼感官上图像质量并不会下降。因此可以通过减少色彩信息的方式来减少存储空间。

  • 黑点：采样该像素点的Y分量

  • 空心圈：采用该像素点的UV分量

  1. YUV444采样：每一个Y对应一组UV分量

  2. YUV422采样：每两个Y共用一组UV分量

  3. YUV420采样：每四个Y共用一组UV分量

4:2:0并不意味着只有Y,Cb而没有Cr分量。它指得是对每行扫描线来说，只有一种色度分量以2:1的抽样率存储。

相邻的扫描行存储不同的色度分量，也就是说，如果一行是4:2:0的话，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0...以此类推。

YCbCr与RGB的相互转换

如果要显示YCbCr图片，还是需要转化为RGB来显示

Y=0.299R+0.587G+0.114B
Cb=0.564(B-Y)
Cr=0.713(R-Y)
R=Y+1.402Cr
G=Y-0.344Cb-0.714Cr
B=Y+1.772Cb

其他市场使用场景

4K/UHD蓝光碟

现在的UHD BD其实就是采用YCbCr 4:2:0，等于色彩的信号量已经被减化了，然后有些厂商会标榜播放机或电视机具备“支援YCbCr 4:4:4输出”的能力

其实就是利用数字演算方式，将影像信号还原成YCbCr 4:4:4的完整形态。

其实不只是色取样，现在也有不少器材能提升色彩的“色深“，将8bit提升成10bit，甚至是12bit，优化色彩的层次表现。