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) 分离。颜色信息由红色和蓝色色差信号组成，通过这种方式，绿色分量可以通过从亮度分量中减去来重建。有关转换示例，请参阅色彩空间。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，增加了一个新的信号载波来传输色差信号。

2.7.1. 子采样

YUV 格式通常以低于亮度分量的分辨率对色度分量进行编码。这种压缩技术利用了人眼对亮度比对色差更敏感的特点，被称为色度子采样。

虽然在水平和垂直方向上存在多种子采样因子组合，但常见的因子有 1（无子采样）、2 和 4，其中水平子采样始终大于或等于垂直子采样。常见组合命名如下：

  • 4:4:4：无子采样

  • 4:2:2：水平方向子采样 2 倍，无垂直子采样

  • 4:2:0：水平方向子采样 2 倍，垂直方向子采样 2 倍

  • 4:1:1：水平方向子采样 4 倍，无垂直子采样

  • 4:1:0：水平方向子采样 4 倍，垂直方向子采样 4 倍

对色度分量进行子采样会有效地创建可以位于不同空间位置的色度值

  • 子采样后的色度值可以通过简单地对两个连续像素的色度值求平均来计算。它有效地模拟了位于两个原始像素之间的像素的色度。这被称为居中或交错定位的色度。

  • 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进行子采样。这可以通过跳过每一个色度样本（产生混叠伪影），或者使用奇数抽头滤波器来完成。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，交错定位

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，水平交错定位，垂直同位

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，水平和垂直交错定位

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