YCoCg颜色空间及屏幕内容编码

编解码 • 来源：手撕编解码 • 2023年10月22日下午7:53 • 技术文章

不知大家是否有接触过YCoCg颜色空间，它其实是对RGB颜色空间的无损转换，其中Cg是色度绿色Chroma green缩写，Co是色度橙色Chroma orange缩写。从压缩的角度来看，一个好的颜色空间它的各个分量之间应该是尽量不相关的，显然RGB颜色空间离这个目标有点远。

2003年5月H.264的JVT-H031提案中，由微软提出了RGB和YCoCg的转换，来提高编码RGB序列的性能。如下图，这个变换矩阵的系数都是简单分数(YUV和RGB转换是浮点数)，要更容易计算。

在2003年7月，微软在YCoCg的基础上，于JVT-I014提案中又提出了具有更低动态范围(取值范围)的YCoCg-R颜色空间，这里的R表示的是Reversible。

YCoCg-R相比YCoCg，有哪些改进呢？

YCoCg-R是YCoCg的可逆版本。大家可以观察上图中RGB和YCoCg之间转换的系数，最小系数的绝对值是1/4，这意味着在进行整数RGB到整数YCoCg转换时，由于整数除法的缘故会存在着精度损失。如果要实现像素整数的无损转换，可以给所有R,G,B像素值先乘以4再去处理。但这样就相当于把原像素值的取值范围给扩大了4倍。

而YCoCg-R可以在像素取值范围扩大小于4倍情况下，来实现RGB和YCoCg的无损转换。其依据的思想是S-transform，需要对Co和Cg分量右移除以2，整体的正向变换和反变换只要4次加减法和2次右移就可以实现无损变换。

虽然YCoCg这个颜色空间在视频编码里被提出是在20年前，但实际没怎么用起来，视频编码的颜色空间还是以YCrCb(YUV)为主，毕竟像编码RGB序列这种保证高端画质的事，似乎并不利于降本。

在后来HEVC-SCC和VVC标准中有了屏幕内容RGB/YUV444的编码场景以后，标准里都采用了YCoCg变换来提高视频压缩性能，对应工具的名字叫做自适应颜色空间变换ACT，对于RGB序列压缩性能收益还是很可观的。