YUV Color Space

YUV Color Space

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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.

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RGB영상에서 YUV 영상으로 변환되는 원리는 간단합니다..

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우선 Y값은 R,G,B에 각각 가중치를 부여하여 더한 값으로 결정됩니다.

( Y = k1*R + k2*G + k3+B ) ( Y는 흑백화면을 생각하면 이해하기 쉽다)

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각각의 R,G,B성분들에서 Y를 빼서 색상정보가 얻어집니다.

U = B - Y ( 파란색 색차 성분) (Cb)

V = R - Y ( 빨간색 색차 성분) (Cr)

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여기서 뭔가 이상한 점이 있지 않나요?

Green값이 안보입니다. 이것은 다른 색상정보인 U,V를 사용하면 얻을수 있기 때문입니다.

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그럼 Y 에는 많은 비트를 할당해서 세분화 시키고 U, V에는 색깔 갯수를 줄이나요?

라고 생각 하신분은 정말 똑똑하지만 반 맞고 반 틀렸습니다...

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그렇게 색깔의 단계를 조절한건 아니고

색상 정보를 저장하는 픽셀의 갯수를 조절 합니다.

​대표적으로 밑에 4가지 종류가 있습니다.

YUV 4:4:4

YUV 4:2:2

YUV 4:1:1

YUV 4:2:0

4:2:2 는 가로로 두개의 Y신호에 공통된 U,V 색차신호를 가집니다

4:1:1 은 가로 네개의 Y에 U,V 가 공통되고

4:2:0은 2x2 칸을 공통으로 가지는거 보이시죠? (채도 부분만 해상도가 떨어진다고 생각하시면 쉬울지도)

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4:4:4 의 경우 y에8 u에8 v에8 8+8+8=24bit 고

4:2:2 역시 y8 u8 v8 이지만 u와 v가 갯수가 반으로 줄었으니 8+4+4=16bit 입니다

4:2:0 은 12bit 쉽죠?

( 어렵게 느껴진다면 Y는 무조건 8bit이며 Y가 가지는 UV가 공유되는 갯 수에 따라 8bit에서 나누어 주면됩니다.

예를들면 4:2:0 에서 4칸의 Y가 U,V를 1개씩 가지는데 Y를 8bit라고 보면 U는 8/4=2, V도 8/4=2 bit가 되는것)

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비트수는 절반으로 줄었지만

화질차이는 1픽셀짜리 날카로운 선들이 색상별로 막 엉켜있는 인위적인 영상만 아니면 거의 같습니다

yuv가 더 효율적이고 좋아 보이시나요?

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- 비디오계 에서 YUV 4:2:2 무압축은 화질 열화가 없는 무손상으로 정의합니다.

(그만큼 화질차이가 잘 안보입니다)

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- 엄밀하게 말하자면 u의 파란색성분 v의 빨간색성분 이라고 말할때 파란색 빨간색은

RGB의 블루 레드 도 아니고 CMYK의 사이안 마젠타도 아닙니다 포토샵에 나오는 Lab 와도 개념이 흡사하지만 역시 색깔은 다르다고 합니다.

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- 제가 설명할때도 YUV라고 설명 했지만 인코딩에서 YUV는 사실은 잘못된 용어이고 YCbCr 가 맞습니다 하지만 대부분 인코딩 프로그램에선 YUV로 나오니 헷갈리지 마세요.

 

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YUV 12비트까지 쭉 배웠지만

실제 YV12 동영상은 RGB888 동영상에 절반 용량일까요???

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전혀 아닙니다

워낙 코덱들이 좋아서 인코딩 하게되면 용량차이는 간에 기별도 안갑니다...

지금 YV12와 RGB는 그저 무압축때 이동되는 자료량의 대역폭을 줄여주는 역할밖에 없습니다

컴퓨터 좋은 지금 시대엔 쓸데 없다는거죠

인코딩에선 특히나 더 몰라도됩니다

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그럼 왜 굳이 YUV 라는걸 사용하게 됬을까요??

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우리 눈이 받아들이는 빛의 3원색은 RGB인데 RGB로 표시해야 훨씬더 정확할꺼같지 않나요?

거기다 요즘 흔히 쓰이는 LCD모니터들의 발광 방식도 RGB광원인데도 말이죠???

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이 이야기는 사실 19xx년대 티비라는 매체가 과연 대중화 될수있을까를 논하던 시대까지 거슬러 올라갑니다...

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그때 당시에는 티비들이 흑백 티비고 흑백방송을 했기 때문에 방송때 흰색과 검은색 화면

YUV 의 Y신호처럼 보냈었습니다

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그리고 또 시간이 흘러 칼라 텔레비전들이 나오기 시작 했는데요

방송국에서 어떻게 신호를 보내서 방송해야

흑백 티비도 잘 나오고 칼라 티비도 잘 나올수 있을까요?... 쉽죠?

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​그래서 덜컥 쭉 여기까지 와버린게 YUV입니다...

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흑백 티비는 Y만 받아 표시하고 UV는 버리고

칼라 티비는 YUV를 모두 사용하면 되니까