YUVとは？カラーモデルの仕組みや種類をわかりやすく解説
ITの初心者
YUVってどんなものなんですか？
IT･PC専門家
YUVは、色を表現する方法の一つで、輝度信号（Y）と色差信号（U、V）を使って色を示すものだよ。人間の視覚特性を考慮して、輝度に多くの情報を割り当てているんだ。
ITの初心者
IT･PC専門家
その通り。『YCbCr』はJPEGやMPEGなどのデジタルフォーマットで使われ、対して『YPbPr』はアナログテレビの映像信号に用いられているんだ。
YUVとは。
「YUV」は、色を表現する方法の一つで、輝度（Y）、青色との差（U）、赤色との差（V）を使って色を示します。
この「YUV」には、デジタル画像で利用される「YCbCr」と、アナログテレビの高画質ビデオ信号などに使われる「YPbPr」という二つの主要な形式があります。
どちらの形式も、人間の視覚が色より明るさの変化に敏感である特性を活かしており、輝度信号に多くのデータが割り当てられるため、画質の劣化を抑える効果があります。
さらに、「YUV」は「YUVカラースペース」、「YUVカラーモデル」、「YUV色空間」とも呼ばれます。
YUVとは？仕組みと特徴を解説
YUVは、ビデオ信号に広く用いられるカラーモデルの一つです。このYUVは、輝度成分（Y）と色差成分（U、V）から成り立っています。輝度成分は明るさや暗さを示し、色差成分は色の特徴を表します。
YUVは人間の視覚特性に基づいて設計されており、輝度の変化には非常に敏感ですが、色の変化にはそれほど敏感ではない傾向があります。このため、YUVでは輝度成分を高解像度で送信し、色合いの分解能は比較的低く設定されています。この効率的な表現方法は、YUVが帯域幅を節約し、ビデオ信号の伝送を効率的に行うことを可能にします。
YUVの形式：YCbCrとYPbPrの違い
YUVは、ビデオ信号内で色情報を表現するためのカラーモデルであり、輝度データ（Y）と色差データ（Cb、Cr）に分けて処理します。YUVにはさまざまな形式がありますが、特に重要な二つの形式がYCbCrとYPbPrです。
YCbCrは主にデジタルビデオで使用され、輝度成分（Y）と色差成分（Cb、Cr）から構成されています。一方、YPbPrはアナログビデオに使用され、輝度成分（Y）と色差成分（Pb、Pr）で成り立っています。これら二つの形式の違いは、色差成分の表現方法にあります。CbとCrは青と赤の差を示すのに対し、PbとPrは青と黄の差を表しています。
YUVのメリット：画質劣化の防止
YUV形式の大きな利点の一つは、画質劣化の防止です。YUVは、輝度情報（Y）と色情報（UV）を個別に管理するため、圧縮や変換の過程で色ずれや階調の崩れが発生しにくくなっています。また、輝度情報は解像度を維持しつつ、品質が低下しても人間の目にはあまり影響しません。これにより、YUV形式を用いることでデータ量が増えても鮮明な映像を保つことができるのです。
YUVの応用例：JPEGや高画質アナログTV
YUVは、JPEGや高画質アナログテレビなど、画像や動画の圧縮や表示に幅広く利用されています。JPEGはデジタル画像の圧縮に広く用いられる規格で、YUVを活用して画像データを効率的にエンコードします。高画質アナログテレビでは、YUVが映像信号の伝送に用いられ、鮮明で高品質な画像の表示を実現しています。さらに、YUVは医療画像処理やデジタル放送など、さまざまな分野で重要な役割を果たしています。
YUVの関連用語：カラーモデルとカラースペース
YUVはカラーモデルの一つで、色を表現する際に輝度信号（Y）と二つの色差信号（U、V）を使用しています。このカラーモデルは「カラースペース」と呼ばれ、カラースペースは色を数学的に表現するための座標系です。 例えば、YUVカラースペースでは、輝度を縦軸、色差を横軸として二次元空間で表現されます。カラーモデルとカラースペースは密接に関連しており、カラーモデルが色の表現方法を定義する一方、カラースペースはその表現の具体化のための数学的な枠組みを提供しています。