目前，数字视频信号有RGB信号和YCbCr（YUV、亮彩、色差）信号两种，通常也叫做色彩空间，它们对色彩的表示方法有所区别。

我们可以在3维立方体中通过绘制三原色(即红色、绿色和蓝色，简写为RGB)的构成比率图以表示各种颜色，其中黑色位于原点，而白色则位于原点的斜对角。得到的立方体就是著名的RGB色彩空间，它主要用于计算机设备对色彩的描述（PC Level）。而另一种色彩空间YCbCr是采用一个亮度信号(Y)和两个色差信号(B-Y、R-Y)相组合，称为色差信号，主要由电视机等消费类产品（Studio Level）采用。因为当时在黑白画面过渡到彩色画面的历程中，为了兼容黑白画面(B-Y和R-Y信号为零)，电视台除了传送原来的亮度信号Y以外，再用次载波（3.58MHz）来传输色彩信号B-Y、R-Y，而不是RGB三原色信号。

而YCbCr和RGB空间是可以相互转换的，可用如下的方程将YCbCr空间中的色彩转换为RGB色彩空间中的色彩：

R’=1.164(Y-16)+1.596(Cr-128)

G’=1.164(Y-16)-0.813(Cr-128)-0.392*(Cb-128)

B’=1.164(Y-16)+1.596(Cr-128)

灰阶模式也有两种

Full Range

视频信号由模拟转换为数字信号的过程中涉及到了采样技术，RGB信号在处理图像时，每个像素的色彩由3个分别对应三原色的8位二进制数字来确定，28=256个灰阶。比如（255，255，255）代表白色，（255，0，0 ）代表红色，那么灰阶总共是0～255一共256个，通常被称作Full Range。

Limited Range

这种信号格式的每个像素记录需要24位，所需的存储空间和数据量毫无疑问比较大。而YCrCb信号如果采用13.5MHz采样频率得到的8位或10位PCM信号则称为4∶4∶4，也有256个灰阶。但是这样的话数据量太大了。研究表明，人眼察觉到的光亮度信息(Y)的60%至70%来自绿色光。红色和蓝色信道实际上只是亮度信息的复制，因此这些重复信息完全可以去除掉。为了减少数据储存空间和数据传输带宽，可以用较低的采样频率6.75MHz来采样B-Y和R-Y信号，称做4∶2∶2，也就是消费电子的Studio Level。

在Studio Level设备中，8位YCbCr系统都规定亮度的取值范围介于16至235之间，而B-Y和R-Y信号的取值范围介于16至240之间。YCbCr 4∶2∶2色差信号的灰阶是16～235，通常被称作Limited Range，而RGB信号也有两种采样频率和灰阶，在PC Level系统中是0～255，而在Studio Level消费电子中则是16～235。

灰阶出现问题

那么，视频信号有两种不同的色彩空间和灰阶模式，如果交叉互连时，灰阶就有可能出现问题。如果不同色彩空间的设备之间进行了连接，那么灰阶信号就可能因为不匹配而丢失，造成画面的细节缺失。而不同灰阶模式的设备相连也可能出现灰阶丢失的问题。我们平时所使用的显卡或者PC显示器，它们都是PC Level的设备，采用Full Range灰阶。而DVD播放器、投影机、平板电视等则是Sutio Level设备，采用Limited Range灰阶。不同设备之间的互相连接，对灰阶的处理情况可能会有不同。

PC对色彩空间的处理

如果你使用的是电脑显示器连接PC，那么毫无疑问，你的显示器是PC Level设备，可以显示完整的0～255灰阶。但是这个情况只是在使用桌面输出的时候，诸如DisplayX、Displaymate等测试软件时能够看到完整的灰阶，如果播放Studio Level的DVD影碟、高清视频文件时，灰阶又可能是另一回事。那么，Studio Level的视频素材在PC和PC显示器上播放的时候也要经过处理吗？答案是肯定的。Studio Level标准里，黑色为16，白色则为235，低于16的称为Blacker Than Black(BTB)，高于235的称为Peak White。编码时数字16对应视频电压0mV，是画面最黑的地方，这是日本NTSC制式采用的基准黑电平，235对应亮度电压714mV，这是最亮的地方。向下留有15级Footroom（下动态余量），向上留有19级Headroom（上动态余量）。如果DVD盘片记录的信号是16，那么在电视机中则被还原成黑色，低于16的信号则不被显示，高于235的Peak White信号则做削波处理，还原为白色。Studio Level的信号如果在PC中不处理，16～235信号就会出现发白的颜色。

PC在播放影片的时候，一共经过了以下四个流程：

来源影片→解码器→显卡→显示器

其实我们只需要一个步骤把灰阶从16～235转换到0～255就可以了。但是，为了解决Studio Level的灰阶问题，这四个部分都有可能出现在灰阶部分进行处理的混乱情况。所以，最后影片出来的播放效果就有可能惨不忍睹。

在为影片转码压制DVDrip的时候，很多压制软件就有“Extend to PC video" 的选项，将16～235灰阶扩展到0～255。

显卡在渲染视频画面时，也分Overlay和VMR9等模式。用Overlay（覆盖）模式渲染时，会把视频信号里的0～15和236～255丢弃，把16～235扩展为0～255，并输出到显示器上。与之配合的PC Level显示器把显卡输出的0对应于最黑，输出的255对应于最亮。在Overlay模式下，多余的BTB和Peak White信号都被忽略掉了。这样做可能会丢失部分场景的高光细节，而原本的219级灰阶扩展为256级灰阶后，也会出现某些灰阶图像过渡不够自然的情况。

而在VMR9渲染模式下时，显卡对视频信号不做任何变换，直接输出给显示器。如果显示器还是按PC Level调整的，0是最黑，255是最白，那么参考黑位在显示器上就是（16，16，16），结果看起来就是不那么黑，有点发白。 解决办法就是把显示器按照Studio Level调整，把亮度调低点。

现在，很多播放软件和视频插件也支持输出灰阶调整功能。以The KMPlayer播放软件为例，打开参数选项中的“模糊/色阶”，然后在“色阶控制”选项中选择开启，在输出幅度位置选择16～235替代默认的0～255。CoreAVC、gabest、ffdshow等解码器都有相关的灰阶扩展选项。

而在显示器方面，一般我们使用的是0～255灰阶的PC Level设备，但是我们也可能使用Studio设备的平板电视机。所以，在上述的几个步骤中，无数的混乱造成影片播放时灰阶的严重丢失。要调整好它们之间的关系，不下一番苦功夫是不行的。