HDR转SDR实践之旅（四）：揭秘YUV转RGB矩阵推导背后的秘密

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2023-07-28 21:35:34

YUV转RGB：揭秘色彩转换的神秘面纱

色彩空间的魔力

在数字视频的世界里，色彩空间就像一块神奇的调色板，定义了图像的颜色表现方式。其中，YUV和RGB是两种广泛应用的色彩空间，分别用于视频编码和显示。当我们想要在不同色彩空间之间转换时，就需要借助YUV转RGB矩阵这把钥匙。

YUV：亮度与色度的完美融合

YUV是一种亮度-色度分离的色彩空间，它将图像分解成三个分量：

Y：代表图像的明暗度，也就是亮度信息。
U：表示图像中蓝色与黄色的色度差。
V：表示图像中红色与蓝色的色度差。

这种分离的好处在于，它可以独立处理亮度和色度信息，从而简化视频的压缩和传输。

RGB：人眼感知颜色的方式

RGB是一种基于三原色（红、绿、蓝）的色彩空间，它模仿人眼感知颜色的方式。RGB色彩空间中的每个分量代表图像中相应原色的强度，范围从0（黑色）到255（白色）。

YUV转RGB矩阵：色彩转换的桥梁

要将YUV色彩空间中的颜色值转换为RGB色彩空间中的颜色值，我们就需要使用YUV转RGB矩阵。这个矩阵充当一个转换公式，将YUV分量映射到RGB分量。

推导YUV转RGB矩阵的秘密

推导YUV转RGB矩阵需要考虑以下因素：

YUV的色域：通常是YCbCr或YPbPr。
YUV的位深：通常是8位或10位。
YUV的取值范围：通常是0-255或16-235。

根据这些因素，我们可以使用以下公式推导出YUV转RGB矩阵：

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

代码实战：Java中的YUV转RGB

为了加深理解，让我们用Java代码来实现YUV转RGB：

public class YuvToRgbConverter {

    public static void main(String[] args) {
        // YUV分量（范围：0-255）
        int y = 128;
        int u = 128;
        int v = 128;

        // YUV转RGB矩阵
        double[][] yuvToRgbMatrix = {
                {1.0, 0.0, 1.402},
                {1.0, -0.34414, -0.71414},
                {1.0, 1.772, 0.0}
        };

        // 将YUV分量转换为RGB分量
        double[] rgbValues = MatrixUtil.multiply(yuvToRgbMatrix, new double[]{y, u, v});

        // RGB分量（范围：0-255）
        int r = (int) Math.round(rgbValues[0]);
        int g = (int) Math.round(rgbValues[1]);
        int b = (int) Math.round(rgbValues[2]);

        // 输出转换后的RGB值
        System.out.println("R: " + r);
        System.out.println("G: " + g);
        System.out.println("B: " + b);
    }
}