【音视频基础】RGB 与 YUV

数字图像编码方法

指的是图像中每一个像素点在计算机中用什么编码方法表示。

RGB

基本三原色：红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）。根据可见光的波长识别颜色。

RGB16：RGB565、RGB555

RGB565

每个像素16位，2字节。RGB分量分别使用5位、6位、5位。

RGB555

每个像素16位，2字节。RGB分量分别使用5位、5位、5位(最高位不用)。

RGB24

每个像素24位，3字节。RGB分量分别使用8位。

注：内存中RGB各分量的排列顺序为：BGR BGR BGR …

RGB32

每个像素32位，4字节。RGB分量分别使用8位，最后保留8个字节。

注：内存中RGB各分量的排列顺序为：BGRA BGRA BGRA …

ARGB32

本质就是带alpha通道的RGB24，与RGB32的区别在与，保留的8个bit用来表示透明度，也就是alpha的值。
注：内存中RGB各分量的排列顺序为：BGRA BGRA BGRA …

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YUV

“Y”表示明亮度（Luminance），"U"和"V"则是色度、浓度（Chrominance、Chroma）。

优点：

1. R、G、B三个分量的相关性很强，存在冗余，使用YUV后可进行数据压缩
2. 人眼对亮度信号较敏感，对色度信号较不敏感，可通过较少UV分量进行数据压缩
3. 彩色信号能很好兼容黑白电视，黑白视频只有Y分量

YUV、YCbCr

YUV：针对模拟信号。
YCbCr：针对数字信号，是YUV压缩和偏移的版本。
一般俗称的YUV大多是指YCbCr。如下是某YCbCr图像的三个分量组成，其中其中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量。

YUV采样

• YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量。24 Bits per Pixel。

• YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量。16 Bits per Pixel。

• YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量。12 Bits per Pixel。

• 总大小：width * height * 3 / 2

上图中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。

YUV 存储格式

YUV的存储格式有两大类：

• 紧缩格式（packed formats）：将Y、U、V值存储成Macro Pixels数组，和RGB的存放方式类似。YUV4:4:4格式而言，用紧缩格式最合适。大概格式为：YUVYUVYUVYUV
• 平面格式（planar formats）：将Y、U、V的三个分量分别存放在不同的矩阵中。大概格式为：YYYYUV。

YUV常见表示方法

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。

常见的几乎都是基于YUV4:2:0:

• YU12。先存储 Y 分量，再存储 U、V 分量。例如：YYYYYYYYUUVV。
• YV12 ，又称作 I420 格式。它的存储格式就是把 V 和 U 反过来了。例如：YYYYYYYYVVUU。
• NV12。先存储了Y分量，但接下来并不是再存储所有的U或者V分量，而是把UV分量交替连续存储。例如：YYYYYYYYUVUV。NV12在硬件编解码中用的比较多。

如下图所示，为YUV420的存储格式，每4个Y对应一组UV：