YUV小结

背景

一般视频采集芯片采集到数据都是按照YUV格式输出，包括很多现在很多的相机。所以对音视频开发者来说，掌握YUV知识非常必要的。

RGB

RGB是一种颜色空间，以红（R）绿（G）蓝（B）三基色为坐标。

YUV

YUV也是一种颜色空间，一种编码格式，当初是为了兼容黑白电视和彩色电视机设计的。

• Y 表示明亮度（Luminance、Luma），也就是灰阶值。
• U、V 表示色度（Chrominance 或 Chroma），描述的是色调和饱和度

YUV采样

YUV采样格式有3种:

• YUV444 采样: 每1个Y分量对应一组UV分量，一个像素共占用(8+8+8)bit = 3byte
• YUV422 采样: 每2个Y分量对应一组UV分量，一个像素共占用(8+81/2 + 81/2)bit = 2byte
• YUV420 采样: 每4个Y分量对应一组UV分量，一个像素共占用(8+81/4+81/4) = 1.5byte****

如下图所示：
实心圆点表示Y分量，空心圆点表示UV分量

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分别介绍一下这三种格式：
YUV444

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四个像素为：
[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
采样的码流为：
Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
映射出的像素点为：
[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
一张 1920 * 1280 大小的图片，如果按照YUV444采样，其存储占用共
(192012808 + 192012808 + 192012808)/8/1024/1024 = 7.03M
这种采样方式和RGB大小一样
YUV422

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四个像素为：
[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
采样的码流为：
Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 U3
映射出的像素点为：
[Y0 U0 V1]、[Y1 U0 V1]、[Y2 U2 V3]、[Y3 U2 V3]
一张 1920 * 1280 大小的图片，如果按照YUV444采样，其存储占用共
(192012808 + 1920128081/2 + 1920128081/2)/8/1024/1024 = 4.68M
相比于RGB，节省了1/3空间
YUV420

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图像像素为：
[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、 [Y2 U2 V2]、 [Y3 U3 V3] [Y5 U5 V5]、[Y6 U6 V6]、 [Y7 U7 V7] 、[Y8 U8 V8]
​
采样的码流为：
Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3 Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8
​
映射出的像素点为：
[Y0 U0 V5]、[Y1 U0 V5]、[Y2 U2 V7]、[Y3 U2 V7] [Y5 U0 V5]、[Y6 U0 V5]、[Y7 U2 V7]、[Y8 U2 V7]
一张 1920 * 1280 大小的图片，如果按照YUV444采样，其存储占用共
(192012808 + 1920128081/4 + 1920128081/4)/8/1024/1024 = 3.51M
相比于RGB，节省了1/2空间

YUV存储

YUV存储方式分成两种：

• packed格式: 打包格式，YUV分量交替存储。
• planar格式: 先连续存储所有像素点Y分量，再存储所有像素点的U分量，最后存储所有像素 点的V分量。

不同的采样方式和不同存储方式组合成很多格式，比如YUYV，UYVY,YUV420P,YUV420SP,YU12,YU21,NV12,NV21

YUYV
YUYV是YUV422打包格式，采用打包格式进行存储，Y 和 UV 分量按照 2:1 比例采样，每个像素都采集 Y 分量，每隔一个像素采集它的 UV 分量。
存储方式：
Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2
Y0 和 Y1 共用 U0 V0 分量，Y2 和 Y3 共用 U2 V2 分量。

UYVY
UYVY 也是 YUV422 采样的存储格式中的一种，只不过与 YUYV 排列顺序相反。
U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3

YUV422P
YUV422P 属于 YUV422 的一种，它是一种 planer 模式，即 Y、U、V 分别存储。

YUV420P 和 YUV420SP
YUV420P 是基于 planar 平面模式进行存储，先存储所有的 Y 分量，然后存储所有的 U 分量或者V 分量。

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同样，YUV420SP 也是基于 planar 平面模式存储，与 YUV420P 的区别在于它的 U、V 分量是按照 UV 或者 VU 交替顺序进行存储。

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YU12 和 YV12
YU12 和 YV12 格式都属于 YUV 420P 类型，即先存储 Y 分量，再存储 U、V 分量，区别在于：YU12 是先 Y 再 U 后 V，而 YV12 是先 Y 再 V 后 U 。

NV12 和 NV21
NV12 和 NV21 格式都属于 YUV420SP 类型。它也是先存储了 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。
NV12 是 IOS 中有的模式，它的存储顺序是先存 Y 分量，再 UV 进行交替存储。
NV21 是 安卓 中有的模式，它的存储顺序是先存 Y 分量，在 VU 交替存储。

RGB和YUV转换

RGB转YUV公式如下：

YUV转RGB公式如下：

矩阵表示法如下：