YUV格式

“YUV(Y'CbCr)是一种像素格式,常见于视频编码与静态图像。与RGB格式(红-绿-蓝)相反,YUV 分别由一个称为Y(相当于灰度)的“亮度”分量(Luminance or Luma)和两个称为U(蓝色投影Cb)和V(红色投影Cr)的“色度”分量(Chrominance or Chroma)表示,由此得名

YUV格式

• 概念
  • YUV，是一种颜色编码方法。常使用在各个影像处理组件中。 YUV在对照片或影片编码时，考虑到人类的感知能力，允许降低色度的带宽。
  • YUV，分为三个分量：
    • YUV，分为三个分量： Y表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值； U(Cb)表示色度（Chrominance） V(Cr)表示浓度（Chroma） 通常UV一起描述影像色彩和饱和度，用于指定像素的颜色。 对于 YUV 图像来说，并不是每个像素点都需要包含了 Y、U、V 三个分量，根据不同的采样格式，可以每个 Y 分量都对应自己的 UV 分量，也可以几个 Y 分量共用 UV 分量。
    • Y表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值；
    • U(Cb)表示色度（Chrominance）
    • V(Cr)表示浓度（Chroma）
• YUV采样方式
  • YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量。 YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量。 YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量。
    • 一张 1280 * 720 大小的图片，在 YUV 4:4:4 采样时的大小为：
      • (1280*720*8 + 1280*720*8 + 1280*720*8)/8/1024/1024 = 2.64 MB
    • 一张 1280 * 720 大小的图片，在 YUV 4:2:2 采样时的大小为：
      • (1280*720*8 + (1280*720)/2*8 + (1280*720)/2*8)/8/1024/1024 = 1.76 MB
    • 一张 1280 * 720 大小的图片，在 YUV 4:2:0 采样时的大小为：
      • (1280*720*8 + (1280*720)/4*8 + (1280*720)/4*8)/8/1024/1024 = 1.32 MB
• YUV存储格式
  • packed(打包格式)：每个像素点的 Y,U,V 是连续交叉存储的（YUVYUVYUVYUV） planar(平面格式)：先连续存储所有像素点的 Y，紧接着存储所有像素点的 U，随后是所有像素点的V（YYYYUUVV） semi-planar(半平面格式)：先连续存储所有像素点的 Y，紧接着连续交叉存储所有像素点的U,V（YYYYUV）
  • packed，打包格式，每个像素点的Y,U,V是连续交错存储的，所有数据都存在data[0]中。
  • planar，平面格式，先连续存储所有像素点的Y，紧接着存储所有像素点的U，然后是所有像素点的V；将几个分量分开存，比如YUV420中，data[0]专门存Y，data[1]专门存U，data[2]专门存V
• 多种 YUV 格式
  • 根据采样方式和存储格式的不同，就有了多种 YUV 格式。这些格式主要是基于 YUV 4:2:2 和 YUV 4:2:0 采样。
  • 例子一：YUV422格式
    • # NV16、NV61 的存储格式为 Y 平面，UV 打包一个平面，共两个平面，即：先连续存储 Y，然后连续交叉存储 UV # 不同点在于 UV 的排列顺序，SP 为 Semi-Planar 的缩写 # NV16：先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h 长度的 UV（交叉存储），总长度为 w * h * 2 # NV61：先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h 长度的 VU（交叉存储），总长度为 w * h * 2 NV16: YYYYYYYY UVUVUVUV => YUV422SP NV61: YYYYYYYY VUVUVUVU => YUV422SP # I422、YV16 三个分量均为平面格式，共三个平面，即：先连续存储 Y，然后连续存储 U，最后连续存储 V # 不同点在于 U V 的排列顺序，P 为 Planar 的缩写 # I420：先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.5 长度的 U， 最后是 w * h * 0.5 长度的 V，总长度为 w * h * 2 # YV12：先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.5 长度的 V， 最后是 w * h * 0.5 长度的 U，总长度为 w * h * 2 I422: YYYYYYYY UUUU VVVV => YUV422P YV16: YYYYYYYY VVVV UUUU => YUV422P # YUVY、VYUY、UYVY 为打包格式：每个像素点的 Y,U,V 是连续交叉存储 # YUVY：在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 YUVY，两个 Y 共用一组 UV # VYUY：在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 VYUY，两个 Y 共用一组 UV # UYVY：在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 UYVY，两个 Y 共用一组 UV YUVY: YUVY YUVY YUVY YUVY => YUV422 VYUY: VYUY VYUY VYUY VYUY => YUV422 UYVY: UYVY UYVY UYVY UYVY => YUV422
    • Planar 平面模式
      • I422: YYYYYYYY UUUU VVVV => YUV422P
      • YV16: YYYYYYYY VVVV UUUU => YUV422P
    • Packed 打包模式
      • YUVY: YUVY YUVY YUVY YUVY => YUV422
      • VYUY: VYUY VYUY VYUY VYUY => YUV422
      • UYVY: UYVY UYVY UYVY UYVY => YUV422
  • 例子二：YUV420格式(重点)
    • Planar 平面模式
      • 
      • YUV 420P
        • YU12，又叫 I420
          • 先存 Y 分量，再存 U分量，最后V分量
            • Android 平台常用
        • YV12
          • 先存 Y 分量，再存 V 分量，最后U分量
      • YUV 420SP
        • NV12
          • 先存 Y 分量，再 UV 进行交替存储
            • iOS 平台常用
        • NV21
          • 先存 Y 分量，再 VU 进行交替存储
            • Android 平台常用
    • Packed 打包模式