YUV

YUVやYCbCrやYPbPrとは、輝度信号Yと、2つの色差信号を使って表現される色空間。
概要.
ソニーのベータカムVTRで使用されて以来、高画質アナログ映像信号の伝送や、デジタルビデオの記録方式として使用されている。
U, Cb, Pb はB信号(青)から輝度Yを差し引いた (B - Y) に特定の定数を掛けた値であり、同じくV, Cr, Pr はR信号(赤)から輝度Yを差し引いた (R - Y) に特定の定数を掛けた値である。
YUVおよびYCbCrの表記.
YCbCrをYUVと表記される例を見かけるが、YUVはPAL信号やSECAM信号を得るためのコンポーネント信号であり、YCbCr や YPbPr とは似ていながらも異なるため、DVDやHD映像の記録に使われるデータ表記として、YUVを用いるのは誤りである。ただし、U, Vの値域を[-0.5, 0.5]に変換するとCb, Crになる。
現在では YUV を色空間モデルの総称とし、RGB との色空間変換におけるカラーマトリックスの違いやサンプリング仕様を定義した信号の呼称として YCbCr および YPbPr を使用するのが主流となっている。
YCbCrとYPbPrの使い分け.
YCbCr と YPbPr の使い分けについて、
の2説があり、明確には統一されていない。
規格によっても用法が異なり、ARIB (日本) ではPb, Prを、SMPTE (米国) ではアナログにPb, Prを、デジタルにCb, Crを使用している。デジタル伝送のHDMIではCb, Crを使用している。
一般的なビデオ機器には後者が採用されているようである。GBR成分からのカラーマトリックスがSD用とHD用で異なることを考慮すると、後者の使い方が望ましいと考えられる。
ケーブル.
YCbCr信号の伝送には、業務用ビデオ機器のアナログ伝送の場合は、BNC端子（ケーブル）で接続された3本の信号線を用いる。デジタル伝送ではBNC端子で接続される1本のケーブルを用いるSDIか、パラレルインターフェースを用いる。
家庭用ビデオ機器では、アナログ信号の場合、RCA端子（ケーブル）で接続された3本の信号線であるコンポーネント端子を用いるか、ケーブルをまとめたD端子ケーブルを用いる。デジタル伝送では、IEEE 1394やHDMIを用いる。
なお、コンポジット端子やS端子から伝送されるNTSC信号（コンポジット映像信号）は、輝度, 色相, 彩度の成分を持っており、色差コンポーネント信号とは根本的に異なる。
色差成分を間引く方法.
YCbCrで帯域を減らす際に、色差成分を間引く方法も併せて使用される。人間の目は色の変化よりも明るさの変化に敏感なので、色差成分を減らしても不自然だと感じにくいためである。ビデオフォーマットとして採用されているものには、以下の種類がある。
動画フォーマット.
尚、同様の概念がPCやネットで使用する動画フォーマットにも見られる。
RGBからの変換.
以下、R, G, B, Yの値域は[0, 1]。Cb, Crの値域は[-0.5, 0.5]。U = 0.872 × Cb, V = 1.23 × Cr。
RGBからの変換式は
逆にRGBに変換するときは
MPEG の場合.
MPEG用の整数演算は以下の方法で行う。RGBの値域は0〜255の8ビット。YCbCrに基づいているが、8ビット整数に変換する際、Yの値域として16〜235、UやVの値域としては16〜240を使用する。Yの値域の中心は128になっていない。また、値域として0〜255を使ってないことから証明できるように、RGB → YUV → RGBの変換を行うと、元の色に戻らない場合がある。
1. 基本的な変形
2. 8ビットへ丸め処理を行う（四捨五入）
3. 値域をずらす
コンピュータではYUVとRGBの相互変換は、は整数演算で行われることが多かったが、はSIMDを使い内積計算するのが一般的。