計(jì)算機(jī)彩色顯示器顯示色彩的原理與彩色電視機(jī)一樣，都是采用R（Red）、G（Green）、B（Blue）相加混色的原理：通過發(fā)射出三種不同強(qiáng)度的電子束，使屏幕內(nèi)側(cè)覆蓋的紅、綠、藍(lán)磷光材料發(fā)光而產(chǎn)生色彩。這種色彩的表示方法稱為RGB色彩空間表示（它也是多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)中用得最多的一種色彩空間表示方法）。
根據(jù)三基色原理，任意一種色光F都可以用不同分量的R、G、B三色相加混合而成。
F = r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]
其中，r、g、b分別為三基色參與混合的系數(shù)。當(dāng)三基色分量都為0（最弱）時(shí)混合為黑色光；而當(dāng)三基色分量都為k（最強(qiáng)）時(shí)混合為白色光。調(diào)整r、g、b三個(gè)系數(shù)的值，可以混合出介于黑色光和白色光之間的各種各樣的色光。
那么YUV又從何而來呢？在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝像機(jī)或彩色CCD攝像機(jī)進(jìn)行攝像，然后把攝得的彩色圖像信號經(jīng)分色、分別放大校正后得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個(gè)色差信號R－Y（即U）、B－Y（即V），最后發(fā)送端將亮度和色差三個(gè)信號分別進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這種色彩的表示方法就是所謂的YUV色彩空間表示。
采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號Y和色度信號U、V是分離的。如果只有Y信號分量而沒有U、V分量，那么這樣表示的圖像就是黑白灰度圖像。彩色電視采用YUV空間正是為了用亮度信號Y解決彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的兼容問題，使黑白電視機(jī)也能接收彩色電視信號。
YUV與RGB相互轉(zhuǎn)換的公式如下（RGB取值范圍均為0-255）：
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = -0.147R - 0.289G + 0.436B
V = 0.615R - 0.515G - 0.100B
R = Y + 1.14V
G = Y - 0.39U - 0.58V
B = Y + 2.03U
在DirectShow中，常見的RGB格式有RGB1、RGB4、RGB8、RGB565、RGB555、RGB24、RGB32、ARGB32等；常見的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV、Y41P、Y411、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等。作為視頻媒體類型的輔助說明類型（Subtype），它們對應(yīng)的GUID見表2.3。
表2.3 常見的RGB和YUV格式
GUID
格式描述
MEDIASUBTYPE_RGB1
2色，每個(gè)像素用1位表示，需要調(diào)色板
MEDIASUBTYPE_RGB4
16色，每個(gè)像素用4位表示，需要調(diào)色板
MEDIASUBTYPE_RGB8
256色，每個(gè)像素用8位表示，需要調(diào)色板
MEDIASUBTYPE_RGB565
每個(gè)像素用16位表示，RGB分量分別使用5位、6位、5位
MEDIASUBTYPE_RGB555
每個(gè)像素用16位表示，RGB分量都使用5位（剩下的1位不用）
MEDIASUBTYPE_RGB24
每個(gè)像素用24位表示，RGB分量各使用8位
MEDIASUBTYPE_RGB32
每個(gè)像素用32位表示，RGB分量各使用8位（剩下的8位不用）
MEDIASUBTYPE_ARGB32
每個(gè)像素用32位表示，RGB分量各使用8位（剩下的8位用于表示Alpha通道值）
MEDIASUBTYPE_YUY2
YUY2格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_YUYV
YUYV格式（實(shí)際格式與YUY2相同）
MEDIASUBTYPE_YVYU
YVYU格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_UYVY
UYVY格式，以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_AYUV
帶Alpha通道的4:4:4 YUV格式
MEDIASUBTYPE_Y41P
Y41P格式，以4:1:1方式打包
MEDIASUBTYPE_Y411
Y411格式（實(shí)際格式與Y41P相同）
MEDIASUBTYPE_Y211
Y211格式
MEDIASUBTYPE_IF09
IF09格式
MEDIASUBTYPE_IYUV
IYUV格式
MEDIASUBTYPE_YV12
YV12格式
MEDIASUBTYPE_YVU9
YVU9格式
下面分別介紹各種RGB格式。
¨ RGB1、RGB4、RGB8都是調(diào)色板類型的RGB格式，在描述這些媒體類型的格式細(xì)節(jié)時(shí)，通常會(huì)在
BITMAPINFOHEADER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后面跟著一個(gè)調(diào)色板（定義一系列顏色）。它們的圖像數(shù)據(jù)并不是真正
的顏色值，而是當(dāng)前像素顏色值在調(diào)色板中的索引。以RGB1（2色位圖）為例，比如它的調(diào)色板中
定義的兩種顏色值依次為0x000000（黑色）和0xFFFFFF（白色），那么圖像數(shù)據(jù)001101010111…
（每個(gè)像素用1位表示）表示對應(yīng)各像素的顏色為：黑黑白白黑白黑白黑白白白…。
¨ RGB565使用16位表示一個(gè)像素，這16位中的5位用于R，6位用于G，5位用于B。程序中通常使用一
個(gè)字（WORD，一個(gè)字等于兩個(gè)字節(jié)）來操作一個(gè)像素。當(dāng)讀出一個(gè)像素后，這個(gè)字的各個(gè)位意義如
下：
高字節(jié) 低字節(jié)
R R R R R G G G G G G B B B B B
可以組合使用屏蔽字和移位操作來得到RGB各分量的值：
#define RGB565_MASK_RED 0xF800
#define RGB565_MASK_GREEN 0x07E0
#define RGB565_MASK_BLUE 0x001F
R = (wPixel & RGB565_MASK_RED) >> 11; // 取值范圍0-31
G = (wPixel & RGB565_MASK_GREEN) >> 5; // 取值范圍0-63
B = wPixel & RGB565_MASK_BLUE; // 取值范圍0-31
¨ RGB555是另一種16位的RGB格式，RGB分量都用5位表示（剩下的1位不用）。使用一個(gè)字讀出一個(gè)
像素后，這個(gè)字的各個(gè)位意義如下：
高字節(jié) 低字節(jié)
X R R R R G G G G G B B B B B （X表示不用，可以忽略）
可以組合使用屏蔽字和移位操作來得到RGB各分量的值：
#define RGB555_MASK_RED 0x7C00
#define RGB555_MASK_GREEN 0x03E0
#define RGB555_MASK_BLUE 0x001F
R = (wPixel & RGB555_MASK_RED) >> 10; // 取值范圍0-31
G = (wPixel & RGB555_MASK_GREEN) >> 5; // 取值范圍0-31
B = wPixel & RGB555_MASK_BLUE; // 取值范圍0-31
¨ RGB24使用24位來表示一個(gè)像素，RGB分量都用8位表示，取值范圍為0-255。注意在內(nèi)存中RGB各分
量的排列順序?yàn)椋?strong>BGR BGR BGR…。通?？梢允褂肦GBTRIPLE數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來操作一個(gè)像素，它的定義
為：
typedef struct tagRGBTRIPLE {BYTE rgbtBlue; // 藍(lán)色分量
BYTE rgbtGreen; // 綠色分量
BYTE rgbtRed; // 紅色分量
} RGBTRIPLE;
¨ RGB32使用32位來表示一個(gè)像素，RGB分量各用去8位，剩下的8位用作Alpha通道或者不用。（ARGB32
就是帶Alpha通道的RGB32。）注意在內(nèi)存中RGB各分量的排列順序?yàn)椋築GRA BGRA BGRA…。通?？梢?/pre>使用RGBQUAD數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來操作一個(gè)像素，它的定義為：typedef struct tagRGBQUAD {BYTE rgbBlue; // 藍(lán)色分量BYTE rgbGreen; // 綠色分量BYTE rgbRed; // 紅色分量BYTE rgbReserved; // 保留字節(jié)（用作Alpha通道或忽略）} RGBQUAD;下面介紹各種YUV格式。YUV格式通常有兩大類：打包（packed）格式和平面（planar）格式。前者將YUV分量存放在同一個(gè)數(shù)組中，通常是幾個(gè)相鄰的像素組成一個(gè)宏像素（macro-pixel）；而后者使用三個(gè)數(shù)組分開存放YUV三個(gè)分量，就像是一個(gè)三維平面一樣。表2.3中的YUY2到Y(jié)211都是打包格式，而IF09到Y(jié)VU9都是平面格式。（注意：在介紹各種具體格式時(shí)，YUV各分量都會(huì)帶有下標(biāo)，如Y0、U0、V0表示第一個(gè)像素的YUV分量，Y1、U1、V1表示第二個(gè)像素的YUV分量，以此類推。）¨ YUY2（和YUYV）格式為每個(gè)像素保留Y分量，而UV分量在水平方向上每兩個(gè)像素采樣一次。一個(gè)宏像素為4個(gè)字節(jié)，實(shí)際表示2個(gè)像素。（4:2:2的意思為一個(gè)宏像素中有4個(gè)Y分量、2個(gè)U分量和2個(gè)V分量。）圖像數(shù)據(jù)中YUV分量排列順序如下：Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2 …¨ YVYU格式跟YUY2類似，只是圖像數(shù)據(jù)中YUV分量的排列順序有所不同：Y0 V0 Y1 U0 Y2 V2 Y3 U2 …¨ UYVY格式跟YUY2類似，只是圖像數(shù)據(jù)中YUV分量的排列順序有所不同：U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3 …¨ AYUV格式帶有一個(gè)Alpha通道，并且為每個(gè)像素都提取YUV分量，圖像數(shù)據(jù)格式如下：A0 Y0 U0 V0 A1 Y1 U1 V1 …¨ Y41P（和Y411）格式為每個(gè)像素保留Y分量，而UV分量在水平方向上每4個(gè)像素采樣一次。一個(gè)宏像素為12個(gè)字節(jié)，實(shí)際表示8個(gè)像素。圖像數(shù)據(jù)中YUV分量排列順序如下：U0 Y0 V0 Y1 U4 Y2 V4 Y3 Y4 Y5 Y6 Y8 …¨ Y211格式在水平方向上Y分量每2個(gè)像素采樣一次，而UV分量每4個(gè)像素采樣一次。一個(gè)宏像素為4個(gè)字節(jié)，實(shí)際表示4個(gè)像素。圖像數(shù)據(jù)中YUV分量排列順序如下：Y0 U0 Y2 V0 Y4 U4 Y6 V4 …¨ YVU9格式為每個(gè)像素都提取Y分量，而在UV分量的提取時(shí)，首先將圖像分成若干個(gè)4 x 4的宏塊，然后每個(gè)宏塊提取一個(gè)U分量和一個(gè)V分量。圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，首先是整幅圖像的Y分量數(shù)組，然后就跟著U分量數(shù)組，以及V分量數(shù)組。IF09格式與YVU9類似。¨ IYUV格式為每個(gè)像素都提取Y分量，而在UV分量的提取時(shí)，首先將圖像分成若干個(gè)2 x 2的宏塊，然后每個(gè)宏塊提取一個(gè)U分量和一個(gè)V分量。YV12格式與IYUV類似。¨ YUV411、YUV420格式多見于DV數(shù)據(jù)中，前者用于NTSC制，后者用于PAL制。YUV411為每個(gè)像素都提取Y分量，而UV分量在水平方向上每4個(gè)像素采樣一次。YUV420并非V分量采樣為0，而是跟YUV411相比，在水平方向上提高一倍色差采樣頻率，在垂直方向上以U/V間隔的方式減小一半色差采樣。