音视频 yuv视频格式详解（一）

引论
Yuv在流媒体领域是一个既熟悉又陌生的概念，在转码过程中需要将视频解码成yuv再重新编码以便更改一些参数， 也需要在yuv上做一些处理比如添加水印， 提升亮度，等等。之前也是使用没用重视这个格式， 但现在需要着重处理图片信息就需要深入了解yuv格式，这时候发现对yuv不了解， 这些是怎么存储的，怎么做测试， 怎么对应坐标。Yuv倒底是一个什么格式呢。以此为契机， 着重看了不少文章， 形成了自己的理解， 有不对的地方望指正。
概述
Yuv是一种视频格式， 指亮度和色度分开表示的像素格式， 但这是一个笼统的提法， 它包含了很多不同的格式。本文所有的讲述都是基于8位yuv格式
定义
Yuv分为三个分量， Y 表示亮度 也就是灰度值；uv表示的是色度，描述影像的色彩及饱和度。
显示
Yuv这种格式是一种颜色编码方法， 主要用于电视系统以及模拟视频领域， 没有uv分量一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的， 这种是有时播放yuv视频时会出现颜色的闪烁。但是yuv格式不能直接用屏幕进行渲染。手机播放器解码出yuv格式时是通过opengl将yuv格式转换成RGB格式再进行渲染。
Yuv三个主要方面
存储分类
Yuv存储方式有两大分类
1） Packed
每个像素点的y u v是连续交叉存储的， 即将yuv分量连续存储打包成一个宏像素存放在一个数组中
2） Planar
每个像素的y u v 三个分量用三个数组分别存放，也可以在一个数组中， 先连续存储所有的像素的y 紧接着存储所有像素点的u， 再是所有像素点的v 。yuv分别连续存储就像分别放在三个平面上
FOURCC码
要理解yuv格式， 必须要理解FOURCC码， 这是一个什么东东呢
FOURCC是 four character code的缩写， 用于媒体文件中的视频编解码器、压缩格式、颜色或像素格式的标识符，character大小为1byte或者8bit。所以一个FOURCC占用32bits或者4byte， bit和byte区别就不说了。代码中FOURCC是一个32位无符号整数， 由四个ASCII字符连接而成。详细在下面分类中详解。
采样
Yuv的采样有这么几种 444 、422、420 、411等， 平常最常的就是420。
444、420又是什么东西呢， 这就涉及A:B:C表示法
A:B:C表示法
因为yuv这种格式， 拿到所有y值就可以显示整幅画面，但仅是黑白的即灰度图。色度饱合度的采样率比y低， 同时又不会明显降低视觉质量， 这也就是yuv比rgb的优势所在
4：4：4
表示色度没有下采样， 每一个Y对应一组UV分量 即每一个像素都有 y u v 分量， 没有下采样， 跟rgb一样，用的较少。

如图， 圆圈为uv分量，叉为y分量， 它们的对应关系为一对一， 这图好多博客里有， 源自微软对yuv的官方说明， 我看这图也蒙了好久， 这是怎么存的呢， 想了好久这图跟存储没有任何关系，就是代表对应关系，如何存储就是看FOURCC和packed、planar。
4：2：2
表示2：1的水平下采样，没有竖直下采样。每条扫描线包含4个y对应2个u或者v。即每两个Y共用一组UV分量

4：2：0
表示2：1的水平下采样， 2：1的竖直下采样，每四个Y共用一组UV分量， 这4个y不是一条线上的4个是一个正方形的4个，
它有两种对应关系， 一种是mpeg1 一种是mpeg2

上图为mpeg1规定的对应方式

上图为mpeg2规定的对应方式

是不是觉得这两个图是什么鬼啊， 有啥子区别。等等， 别急， 这先按下， 下面对应FOURCC
类型就能懂了， 我也是想了好久。请看下一篇

Yuv重要概念
原点
（0，0）一直是在画布的左上角
跨距
画布的间距， 就是画布的宽度是多少bytes。 以原点算， 跨距是正数

对齐
画布的对齐跟根不同的显示硬件定， 但画布必须是用DWORD对齐

格式资源：
FOURCC格式说明
http://www.fourcc.org/yuv.php
微软格式说明
https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/aa904813(v=vs.80)?redirectedfrom=MSDN

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/medfound/recommended-8-bit-yuv-formats-for-video-rendering