YUV

YUV

YUV는 Video Data 형식으로 사용하며 디지털 비디오 스트림 전송 포멧이다. 영상에서 어둡고 밝은지 정도를 나타내는 성분인 Y( 휘도: Luminance ), 색상 정보를 가지는 ​U,V 성분(색차:chrominance)으로 구성되어 있습니다. YUV는 색과 빛이 따로 구성이 되어 있는 형식이다. YUV 는 RGB 표현법에 비해 적은 비트수로 같은 그림을 표현할 수 있는데, 이게 가능한 이유는 사람 눈이 색상 차보다는 명암 차에 더 민감하기 때문이다. 이에 기반해서 많은 영상 정보들은 Y와 UV 를 나눈 것이고, 색상 정보를 별도로 부호화 하도록 하여 필요에 따라 압축 효율을 높일 수 있다. 이를 서브샘플링(subsampling) 이라고 한다.

 

Y : 명암(밝음과 어두움)을 나타낸다.
U(Cb) : 명암에서 파란색(B) 성분.
V(Cr) : 명암에서 붉은색(R) 성분.

 

YUV 신호를 사용하는 이유는 RGB에 비해 압축률을 크게 향상 시킬 수 있기 때문이다. 흑백 만을 표현할 때도 RGB는 모든 색의 데이터가 필요하기 때문에 상대적으로 많은 저장 공간을 필요로 한다. 일반적으로 RGB에서 YUV로의 변환 만으로도 1/2정도의 데이터를 줄이게 된다.(서브샘플링을 했을 경우) 이러한 효율 차이가 나는 이유는 YUV 색 공간은 인간의 눈의 인지 원리를 응용했기 때문이다. 인간의 눈은 색상 신호가 밝기 신호보다 더 둔하다. 때문에 색상 정보보다 더 풍부한 RGB신호나 색상 정보가 더 떨어지는 YUV신호의 영상 차이를 잘 느끼지 못한다.

*서브샘플링 : 전체 데이터를 샘플링하지 않고 전체 데이터 중 몇 개를 추려서 샘플링한다는 의미다.

 

YUV format 은 Y, U(Cb), V(Cr)의 비율을 어떻게 하냐에 따라, 즉 샘플링 비율에 따라 YUV 422, YUV 420, YUV 444, YUV 411과 같이 이름을 명명한다.

 

YUV 는 Packed format 과 Planar format 의 종류가 있다. Packed format은 Y와 UV가 함께 섞여 Macropixel을 이루는 종류들을 말하며 이와 대조적으로 Planar format은 Y, UV 정보들이 서로 다른 영역에 분리되어 저장된 포맷들을 말한다.

 

자주 사용하는 포맷으로 Packed 포맷에는 YUYV(YUY2, YUNV,V422라고도 함)와 UYVY(Y422, UYNV라고도 함)가 있으며 Planar 포맷에는 YUV444, YUV420(NV12, NV21)가 있다.

 

YUV422 : Y가 4바이트 올 때, U와 V는 2바이트씩 가진다.

 

 

 

 

YUV2

 

UYVY

 

UYVU의 포맷은 위와 같이 2 image pixel을 표현하기 위해서 총 2개의 Y와 1개

씩의 U, V가 필요로 하다. 8bit 기준으로 2 image pixel을 표현하려면 32bit 가 필요한 포맷이다. 만약 이미지의 해상도가 Width x Height pixels 이라면 Y 는 W x H, U와 V는 각각 (WxH)/2 씩이 필요로 한다. YUYV 포맷도 UYVY와 동일한 포맷이며 단지  Y, U, V의 순서 차이만 있다.

 

 

YUV420 : 2x2배열 구조로 구성되며 Y가 4개가 오면 U와 V가 1바이트씩 위치하며 4개의 Y값이 U와 V값을 공유한다. 4가지 종류가 존재[YV12, NV12, IMC2, IMC4]

 

 

NV12

NV12 는 4 image pixel을 표현하기 위해서 총 4개의 Y와 1개씩의 U, V가 필요로 하다. 8bit 기준으로 4 pixel을 표현하기 위해서는 48bit가 필요로 한다. YUV420의 다른 종류인 NV21은 UV interleave 영역에서 NV12와 다르게 V,U 의 순서로 구성이 되어 있다.

 

 

 

 

 

YUV444 : Y가 4바이트 올 때 U도 4바이트, V도 4바이트 온다. 원본 YUV 색상이다.

 

 

 

YUV411 : Y가 4바이트 올 때, U와 V신호가 각각 1바이트씩 위치한다. 밝기에 비해서 색상의 해상도가 1/4로 떨어진다.

 

 

출처 : https://imagej.tistory.com/150

RGB와 YUV color format