2.7. YUV 格式

YUV 是电视广播和复合视频信号的原生格式。它将亮度信息 (Y) 与颜色信息 (U 和 V 或 Cb 和 Cr) 分开。颜色信息由红色和蓝色色差信号组成，这样可以通过从亮度分量中减去来重建绿色分量。有关转换示例，请参阅颜色空间。选择 YUV 是因为早期电视只传输亮度信息。为了以与现有接收器兼容的方式添加颜色，添加了一个新的信号载波来传输色差信号。

2.7.1. 子采样

YUV 格式通常对色度分量使用比亮度分量更低的分辨率来编码图像。这种压缩技术利用人眼对亮度比对色差更敏感的特点，称为色度子采样。

虽然在水平和垂直方向上可以有多种子采样因子的组合，但常见的因子是 1（无子采样）、2 和 4，水平子采样始终大于或等于垂直子采样。常见的组合命名如下。

  • 4:4:4：无子采样

  • 4:2:2：水平子采样为 2，无垂直子采样

  • 4:2:0：水平子采样为 2，垂直子采样为 2

  • 4:1:1：水平子采样为 4，无垂直子采样

  • 4:1:0：水平子采样为 4，垂直子采样为 4

对色度分量进行子采样有效地创建了可以位于不同空间位置的色度值。

  • 子采样的色度值可以通过简单地平均两个连续像素的色度值来计算。它有效地模拟了位于两个原始像素之间的像素的色度。这被称为中心或间隙定位的色度。

  • 另一种选择是以将色度值放置在与像素相同的空间位置的方式对色度值进行子采样。这可以通过跳过每隔一个色度样本（产生混叠伪影）或使用奇数抽头的滤波器来实现。这被称为同位色度。

以下示例显示了 4x4 图像中色度定位的不同组合。

4:2:2 子采样，间隙定位

0

1

2

3

0

Y

C

Y

Y

C

Y

1

Y

C

Y

Y

C

Y

2

Y

C

Y

Y

C

Y

3

Y

C

Y

Y

C

Y
4:2:2 子采样，同位

0

1

2

3

0

Y/C

Y

Y/C

Y

1

Y/C

Y

Y/C

Y

2

Y/C

Y

Y/C

Y

3

Y/C

Y

Y/C

Y
4:2:0 子采样，水平方向间隙定位，垂直方向同位

0

1

2

3

0

Y

C

Y

Y

C

Y

1

Y

Y

Y

Y

2

Y

C

Y

Y

C

Y

3

Y

Y

Y

Y
4:1:0 子采样，水平和垂直方向间隙定位

0

1

2

3

0

Y

Y

Y

Y

1

Y

Y

Y

Y

C

2

Y

Y

Y

Y

3

Y

Y

Y

Y