颜色空间是一个三维坐标系统，每一种颜色由一个点表示。在 RGB 颜色空间中，红，绿，蓝是基本元素。RGB 格式是显示器通常使用的格式。在 YUV 空间中，每一个颜色有一个亮度信号 Y，和两个色度信号 U 和 V。亮度信号是强度的感觉，它和色度信号断开，这样的话强度就可以在不影响颜色的情况下改变。YUV 格式通常用于 PAL制，即欧洲的电视传输标准，而且缺省情况下是图像和视频压缩的标准。

大多数的计算机图形工作者熟悉 RGB，而大多数的具有图像背景的则熟悉 YUV。RGB可以认为是三个分别表示红，绿，蓝颜色的灰度图像。把它们组合在一起就可以产生各种各样的颜色。

YUV 使用RGB的信息，但它从全彩色图像中产生一个黑白图像，然后提取出三个主要的颜色变成两个额外的信号来描述颜色。把这三个信号组合回来就可以产生一个全彩色图像。

那么 YUV 是怎么产生的呢？当时，工程师们需要找到一种办法来使彩色电视广播可以兼容黑白电视。他们使用的彩色信号也需要保全带宽因为 RGB 数据不能适合信号空间的限制。通过合并颜色信息，YUV 使用比 RGB 更小的带宽，并且与黑白电视兼容。

YUV 使用红，绿，蓝的点阵组合来减少信号中的信息量。Y 通道描述 Luma 信号，它与亮度信号有一点点不同，值的范围介于亮和暗之间。 Luma 是黑白电视可以看到的信号。U (Cb) 和 V (Cr) 通道从红 (U) 和蓝 (V) 中提取亮度值来减少颜色信息量。这些值可以从新组合来决定红，绿和蓝的混合信号。

一些对 YUV 的较深的研究揭示了当从视频图像中提取时，为什么蓝色总是看起来不很舒服的两个原因。U 通道的范围是从红到黄，V 通道的范围是从蓝到黄。因为黄色其实是红和绿，红色基本上被传输三次， 绿色是两次而蓝色只有一次。重建亮度部份揭示了另外一个原因，蓝色通道只有11%的亮度。下图显示了在亮度混合信号中每一个通道的比重。

      Luma = 30% 红 + 59% 绿 + 11% 蓝

下面简介一下YUV和RGB的转换。

VGA卡通过设置红，蓝，绿三色的强度来显示颜色。这三种颜色形成笛卡尔坐标系统的轴线。如下图1。任何一种颜色都是这个颜色空间的一点。你不需要使用这个坐标来定义颜色空间的一点。一个灰度图像只使用颜色空间中那些有着相同红，蓝，绿强度的点。

我们可以作一个坐标，其中红，蓝，绿是相等的。如图2。这个坐标叫做亮度坐标。我们还可以通过从亮度中提取红和蓝部份作两个新的坐标。新的坐标是红和蓝的色度值，用于添加颜色到图像中。亮度坐标标识为 Y，蓝的色度坐标标识为 U，红的色度坐标标识为 V。如图3。我们建立的这三个新坐标形成了JPEG图像中使用的三个部份。以下的公式用于在这两个坐标系统之间互相转换。

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114 B
U = -0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128
V = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128
R = Y + 1.402 (V-128) G
   = Y - 0.34414 (U-128) - 0.71414 (V-128) B
   = Y + 1.772 (U-128)

需要注意的是我们只使用RGB颜色空间中三个坐标都为正的象限。当我们从YUV转换到RGB时，我们必须确保坐标不是负数而且它们没有超过允许的最大值。那么为什么我们要使用YUV颜色空间呢？那时因为人的眼睛对亮度的敏感高于对色度的敏感。通常 JPEG 在进行其它任何压缩前会丢掉 3/4 的色度信息。这可以减少图像所要存储信息的1/2。如果三个部份全部存储的话，4 pixels就需要3 x 4 = 12个值。如果两个部份的 3/4 的信息可以丢掉不要的话，我们就只需要 1 x 4 + 2 x 1 = 6 个值。