常用视频像素格式NV12、NV2、I420、、Yv12、YUYV

近期由于项目需要,开始接触视频像素格式,因此在这里做一个小结;

像素格式描述了像素数据存储所用的格式,定义了像素在内存中的编码方式。RGB和YUV为两种经常使用的像素格式。

RGB格式
一般较为熟悉,RGB图像具有三个通道R、G、B,分别对应红、绿、蓝三个分量,由三个分量的值决定颜色;通常,会给RGB图像加一个通道alpha,即透明度,于是共有四个分量共同控制颜色。

YUV格式
(YCrCb)是指将亮度参量Y和色度参量U/V分开表示的像素格式,主要用于优化彩色视频信号的传输。
YUV像素格式来源于RGB像素格式,通过公式运算,YUV三分量可以还原出RGB,YUV转RGB的公式如下:

R = Y + 1.403V
G = Y - 0.344U - 0.714V
B = Y + 1.770U

一般,将RGB和YUV的范围均限制在[0, 255]间,则有如下转换公式:

R = Y + 1.403(V - 128)
G = Y - 0.344(U - 128) - 0.714(V - 128)
B = Y + 1.770(U - 128)

鉴于RGB格式已经见得见多,本文主要总结YUV常见的几种像素格式。

YUV采样

YUV相比于RGB格式最大的好处是可以做到在保持图像质量降低不明显的前提下,减小文件大小。TUV格式之所以能够做到,是因为进行了采样操作。

YUV码流的存储格式与其采样方式密切相关,主流的采样方式有三种:YUV 4:4:4**(YUV444),YUV 4:2:2(YUV422),YUV 4:2:0(YUV420)**。

若以以黑点表示采样该像素点的Y分量,以空心圆圈表示采用该像素点的UV分量,则这三种采样方式如下:
YUV采样
即:

  • 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。

YUV存储格式

YUV存储可以分为两种:packed(打包)和planar(平面);

  • packed:Y、U、V分量穿插着排列,三个分量存在一个Byte型数组里;

  • planar:Y、U、V分量分别存在三个Byte型数组中;

常见的像素格式

1.YUV422:YUYV、YVYU、UYVY、VYUY

这四种格式每一种又可以分为2类(packed和planar),以YUYV为例,一个6*4的图像的存储方式如下:

Y Y Y Y Y Y                   
Y Y Y Y Y Y                  
Y Y Y Y Y Y                   
Y Y Y Y Y Y                    
U U U U U U                  Y U Y V Y U Y V Y U Y V
U U U U U U                  Y U Y V Y U Y V Y U Y V
V V V V V V                  Y U Y V Y U Y V Y U Y V
V V V V V V                  Y U Y V Y U Y V Y U Y V
- Planar -                          - Packed - 

2. YUV420

  • YUV420p: I420、YV12
  • YUV420sp: NV12、NV21

同样,对于一个6*4的图像,这四种像素格式的存储方式如下:

Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y
Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y
Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y
Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y      Y Y Y Y Y Y
U U U U U U      V V V V V V      U V U V U V      V U V U V U
V V V V V V      U U U U U U      U V U V U V      V U V U V U
 - I420 -          - YV12 -         - NV12 -         - NV21 -

注:

  • I420、YV12三个分量均为平面格式,即分别存在三个Byte型数组中;
  • NV12、NV21的存储格式为Y平面,UV打包,即Y信息存储在一个数组中,UV信息存储在一个矩阵中。

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