YUV采样方式和存储格式

什么是YUV

YUV，是一种颜色编码方法。“Y”表示明亮度（Luminance、Luma），UV表示色度和饱和度（Chrominance、Chroma）。

主要的采样方式

YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量。 （3/1）
YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量。 （4/2）
YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量。 （6/4）

采样方式即如何表现一个像素，现在主流的有三种采样方式，4：4：4、4：2：2、4：2：0,这三种比例是YUV三种分量的比例，像素是用YUV三个分量控制显示的，所以一个像素应该包含一个Y，一个U，一个V，如果要完全存储，那一个一个像素点就要存储YUV三个分量，这种形式就是4：4：4。但是因为人的眼睛对色度和饱和度不是特别敏感，所以一定程度上丢失一部分UV并不影响我们分辨颜色，所以为了节省存储空间，在存储时就故意丢掉部分UV分量，用两个Y分量共用一组UV分量，这种形式就是4：2：2,或用四个Y分量共用一组UV，这种形式就是4：2：0，Y:U:V=4:2:0并不是没有V分量,也可以是Y:U:V=4:0:2。

下图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

下图更直观的展示了三种方式中YUV三种分量的关系：



如上图8x4的图片示例，在存储时Y、U、V各占一个字节Byte，如果4：4：4方式，那一个8X4分辨率的图片要占用8×4×3=96Byte，4：2：2方式要占用8×4×2=64Byte，4：2：0方式要占用8×4×2/3=21.3Byte，可以看到采用4：2：0方式存储空间整整减少了很多。
存储空间的计算方法是先算出平均一个像素点存储时所需要的字节数，再乘以像素个数（宽x高）。
YUV444每个像素都需要3/1=3个字节的存储空间。YUV422每个像素需要4/2=2个字节的存储空间。YUV420每个像素需要6/4=1.5个字节的存储空间。

YUV的存储格式

planar（YUV顺序存储）
I420：YYYYYYYY UU VV =>YUV420P
YV12: YYYYYYYY VV UU => YUV420P

packed（先存储Y，U、V交叉存储）
NV12: YYYYYYYY UVUV => YUV420SP
NV21: YYYYYYYY VUVU => YUV420SP

依据不同的存储格式来读取视频数据进行编码。