数字媒体压缩

为缩小数字媒体文件的大小，我们需要对其使用压缩技术，一般来说我们所欣赏的媒体内容都进行过一定程度的压缩，无论在电视上的视频还是网页上的视频流，其实都是和这些内容的原始文件的压缩格式打交道，对数字媒体进行压缩可以大幅度缩小文件的尺寸，但是通常会在资源的质量上有小幅可见的衰减。

色彩的二次采样

视频数据是使用称之为YCbCr颜色模式，它也是常称为YUV,虽然YUV术语并不准确，但是读起来比较方便，大部分的软件开发者都更熟悉RGB颜色模式，即每个像素点都由红，绿，蓝三个颜色组合而成，YCbCr或者是YUV则使用色彩（颜色）通道UV替换了像素的亮度通道.

RGB的颜色编码
RGB三个字母分别代表了红（red）、绿（green）、蓝（blue），这三种颜色称为三原色，将它们以不同的比例相加，可以产生多种多样的颜色。

一个像素点的RGB

在图像显示中，一张1280 * 720 大小的图片，就代表着它有1280 * 720 个像素点。其中每⼀个像素点的颜⾊显示都采⽤RGB 编码⽅法，将RGB 分别取不同的值，就会展示不同的颜⾊。
RGB 图像中，每个像素点都有红、绿、蓝三个原⾊，其中每种原⾊都占⽤8 bit，也就是⼀个字节，那么⼀个像素点也就占⽤24 bit，也就是三个字节。

⼀张1280 * 720 ⼤⼩的图⽚，就占⽤1280 * 720 * 3 / 1024 / 1024 = 2.63 MB 存储空间

YUV的颜色编码

YUV颜色编码采用的是明亮度和色度来指定像素的颜色。其中，Y代表明亮度（Luminance、Luma）,而U和V表示色度（Chrominance、Chroma）。而色度又定义了颜色的两个方面：色调和饱和度

YUV表示一个像素点

和RGB表示图像类似，每个像素点包含了Y、U、V分量。但是它的Y和UV分量是可以分离的，如果没有UV分量一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的。对应YUV图像来说，并不是每个像素点都需要包含Y、U、V三个分量，根据不同的采样格式，可以每个分量Y都对应自己的UV分量，也可以结果Y分量公用UV分量

YUV4：4：4

在4：4：4的模式下，色彩的全部信息被保存下来，如图：

相邻的四个像素点

可以简单理解为：原始像素原样输出，没有任何压缩，如下图所示

YUV4:4:4采样格式图

相邻的四个像素点ABCD，每个像素点有自己的YUV，在色彩的二次采样的过程中，分别保留自己的YUV，每个分量占用8bit，一个像素点占用1个字节。与RGB颜色编码相比，并没有节省带宽，占用的存储空间也没有减少，称为4：4：4。可以加简单理解为：原始像素原样输出，没有任何压缩。

YUV4：2：2

YUV4：2：2采样，意味着UV分量是Y分量采样的一半，Y分量和UV分量按照2：1的比例采样。举例说明：如果水平方向有10个像素点，通过这种采样格式，最终采样了10个Y分量，5个UV分量
可以通俗的理解为：每采样一个像素点都会采样Y分量，而U、V分量则会间隔一个采集一个
如图所示：

YUV4:2:2采样格式图

假设原始图像的像素为（一对[]表示一个像素点）：
[Y0, U0, V0]; [Y1, U1, V1]; [Y2, U2, V2]; [Y3, U3, V3];

将原始图像像素按照YUV4:2:2采样的码流为：
Y0, U0, Y1, V1, Y2, U2, Y3, V3
其中，每采样过⼀个像素点，都会采样其 Y 分量，⽽ U、V 分量就会间隔⼀个采集⼀个。
最后映射还原的像素点为：
[Y0, U0, V1]; [Y1, U0, V1]; [Y2, U2, V3]; [Y3, U2, V3];

结论：1、YUV4:2:2采样格式中是两个Y分量共用一套UV分量
2、相比RGB颜色编码格式节省了1/3的存储空间。在传送时占用的宽带也会随之减少
一张1280 * 720大小的图片在YUV4:2:2采样时的大小为：
Y的字节数=1280 * 720 * 8
UV的字节数 = 1280 * 720 * （2/4） 8 * 2
（Y的字节数 + UV的字节数）/ 8 /1024 /1024 = 1.76MB 存储空间*

YUV4：2：0

YUV4:2:0采样，并不是只采样U分量而不采样V分量.而是指,在每一行扫描时,只扫描一种色度分量(U或者V)，和Y分量按照2:1的方式采样。比如，第一行扫描时，YU按照2:1的方式采样，那么第⼆⾏扫描时，YV 分量按照2:1 的⽅式采样。对于每个⾊度分量来说，它的⽔平⽅向和竖直⽅向的采样和Y 分量相⽐都是2:1 。假设第⼀⾏扫描了U 分量，第⼆⾏扫描了V 分量，那么需要扫描两⾏才能够组成完整的UV 分量，可以简单的理解为：在田字格的4个像素点中，4个Y分量共用了一套UV分量，如图所示：

YUV4:2:0采样格式图

假设原始图像的像素为（一对[]表示一个像素点）：
[Y0, U0, V0]; [Y1, U1, V1]; [Y2, U2, V2]; [Y3, U3, V3];
[Y5, U5, V5]; [Y6, U6, V6]; [Y7, U7, V7]; [Y8, U8, V8];

其中，每采样过⼀个像素点，都会采样其 Y 分量，⽽ U、V 分量就会间隔⼀⾏按照 2 : 1 进⾏采样。
将原始图像像素按照YUV4:2:0采样的码流为：
Y0, U0, Y1, Y2, U2, Y3,
Y5, V5, Y6, Y7, V7, Y8,

最后映射还原的像素点为：
[Y0, U0, V5]; [Y1, U0, V5]; [Y2, U2, V7]; [Y3, U2, V7];
[Y5, U0, V5]; [Y6, U0, V5]; [Y7, U2, V7]; [Y8, U2, V7];

从映射出的像素点中可以看到，四个Y 分量是共⽤了⼀套UV 分量，⽽且是按照2*2 的⼩⽅格的形式分布的，相⽐YUV 4:2:2 采样中两个Y 分量共⽤⼀套UV 分量，这样更能够节省空间。⼀张1280 * 720 ⼤⼩的图⽚，在YUV 4:2:0 采样时的⼤⼩为：

（1280 * 720 * 8 + 1280 * 720 * 0.25 * 8 * 2）/ 8 / 1024 / 1024 = 1.32 MB 相对于2.63M节省了一半的空间

RGB 与 YUV 颜色编码转换

对于图像显示器（即屏幕）来说，是通过RGB模型来展示图像的
而传输时的图像数据使用的是YUV模型，主要是因为YUV可以节省带宽
所以在图像采集时需要将RGB模型转换到YUV模型，显示时将YUV模型转换到RGB模型

RGB 到 YUV的转换，其实就是将图像所有像素点的R、G、B分量转换到 Y、U、V分量，其对应的转换公式如下（这个并不需要死记硬背）：

//YUV和RGB的转换:
Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
U = -0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128
V = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128

R = Y + 1.402 (V-128)
G= Y - 0.34414 (U-128) - 0.71414 (V-128)
B= Y + 1.772 (U-128)

YUV与RGB格式详解