一、YUV和YCbCr的關(guān)系
正如幾何上用坐標(biāo)空間來(lái)描述坐標(biāo)集合，色彩空間用數(shù)學(xué)方式來(lái)描述顏色集合。常見的3個(gè)基本色彩模型是RGB，CMYK和YUV。
YCbCr則是在世界數(shù)字組織視頻標(biāo)準(zhǔn)研制過(guò)程中作為ITU - R BT.601建議的一部分，其實(shí)是YUV經(jīng)過(guò)縮放和偏移的翻版。其中Y與YUV中的Y含義一致，Cb、Cr同樣都指色彩，只是在表示方法上不同而已。在YUV家族中，YCbCr是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用最多的成員，其應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，JPEG、MPEG均采用此格式。一般人們所講的YUV大多是指YCbCr。YCbCr有許多取樣格式，如4:4:4、4:2:2、4:1:1和4:2:0。
1.1 YUV
YUV，是一種顏色編碼方法。常使用在各個(gè)視頻處理組件中。 YUV在對(duì)照片或視頻編碼時(shí)，考慮到人類的感知能力，允許降低色度的帶寬。
YUV是編譯true-color顏色空間（color space）的種類，Y'UV, YUV, YCbCr，YPbPr等專有名詞都可以稱為YUV，彼此有重疊。“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰階值，“U”和“V”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。
Y′UV,YUV,YCbCr,YPbPr所指涉的范圍，常有混淆或重疊的情況。從歷史的演變來(lái)說(shuō)，其中YUV和Y'UV通常用來(lái)編碼電視的模擬信號(hào)，而YCbCr則是用來(lái)描述數(shù)字的視頻信號(hào)，適合視頻與圖片壓縮以及傳輸，例如MPEG、JPEG。但在現(xiàn)今，YUV通常已經(jīng)在電腦系統(tǒng)上廣泛使用。
1.2 YCbCr
YCbCr其中Y是指亮度分量，Cb指藍(lán)色色度分量，而Cr指紅色色度分量。人的肉眼對(duì)視頻的Y分量更敏感，因此在通過(guò)對(duì)色度分量進(jìn)行子采樣來(lái)減少色度分量后，肉眼將察覺(jué)不到的圖像質(zhì)量的變化。主要的子采樣格式有 YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2 和 YCbCr 4:4:4。
4:2:0表示每4個(gè)像素有4個(gè)亮度分量、2個(gè)色度分量 (YYYYCbCr)，僅采樣奇數(shù)掃描線，是便攜式視頻設(shè)備(MPEG-4)以及電視會(huì)議(H.263)最常用格式；4:2:2表示每4個(gè)像素有4個(gè)亮度分量、4個(gè)色度分量(YYYYCbCrCbCr)，是DVD、數(shù)字電視、HDTV以及其它消費(fèi)類視頻設(shè)備的最常用格式；4:4:4表示全像素點(diǎn)陣(YYYYCbCrCbCrCbCrCbCr)，用于高質(zhì)量視頻應(yīng)用、演播室以及專業(yè)視頻產(chǎn)品。
二、主要采樣格式
主要的采樣格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和YCbCr 4:4:4。其中YCbCr 4:1:1比較常用，其含義為：每個(gè)點(diǎn)保存一個(gè)8bit的亮度值(也就是Y值)，每2x2個(gè)點(diǎn)保存一個(gè)Cr和Cb值，圖像在肉眼中的感覺(jué)不會(huì)起太大的變化。所以，原來(lái)用RGB(R,G,B 都是8bit unsigned)模型，每個(gè)點(diǎn)需要8x3=24bits，而僅需要8+(8/4)+(8/4)=12bits，平均每個(gè)點(diǎn)占12bits，這樣就把圖像的數(shù)據(jù)壓縮了一半。
上邊僅給出了理論上的示例，在實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中是有可能是不同的，下面給出幾種具體的存儲(chǔ)形式：
1、YUV 4:4:4
YUV三個(gè)信道的抽樣率相同，因此在生成的圖像里，每個(gè)象素的三個(gè)分量信息完整(每個(gè)分量通常8比特)，經(jīng)過(guò)8比特量化之后，未經(jīng)壓縮的每個(gè)像素占用3個(gè)字節(jié)。
下面的四個(gè)像素為：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為：Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
2、YUV 4:2:2
每個(gè)色差信道的抽樣率是亮度信道的一半，所以水平方向的色度抽樣率只是4:4:4的一半。對(duì)非壓縮的8比特量化的圖像來(lái)說(shuō)，每個(gè)由兩個(gè)水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用4字節(jié)內(nèi)存。
下面的四個(gè)像素為：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為：Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
映射出像素點(diǎn)為：[Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]
3、YUV 4:1:1
4:1:1的色度抽樣，是在水平方向上對(duì)色度進(jìn)行4:1抽樣。對(duì)于低端用戶和消費(fèi)類產(chǎn)品這仍然是可以接受的。對(duì)非壓縮的8比特量化的視頻來(lái)說(shuō)，每個(gè)由4個(gè)水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內(nèi)存。
下面的四個(gè)像素為：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為：Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3
映射出像素點(diǎn)為：[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]
4、YUV 4:2:0
4:2:0并不意味著只有Y、Cb而沒(méi)有Cr分量。它指得是對(duì)每行掃描線來(lái)說(shuō)，只有一種色度分量以2:1的抽樣率存儲(chǔ)。相鄰的掃描行存儲(chǔ)不同的色度分量，也就是說(shuō)，如果一行是4:2:0的話，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0...以此類推。對(duì)每個(gè)色度分量來(lái)說(shuō)，水平方向和豎直方向的抽樣率都是2:1，所以可以說(shuō)色度的抽樣率是4:1。對(duì)非壓縮的8比特量化的視頻來(lái)說(shuō)，每個(gè)由2x2個(gè)2行2列相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內(nèi)存。
下面八個(gè)像素為：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
[Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7 U7 V7] [Y8 U8 V8]
存放的碼流為：Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3
Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8
映射出的像素點(diǎn)為：[Y0 U0 V5] [Y1 U0 V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7]
[Y5 U0 V5] [Y6 U0 V5] [Y7 U2 V7] [Y8 U2 V7]