音视频工程师 YUV 和 RGB 详解

色彩空间 Color Space

色彩空间色彩空间是对色彩的组织方式。借助色彩空间和针对物理设备的测试，可以得到色彩的固定模拟和数字表示。色彩空间可以只通过任意挑选一些颜色来定义，比如像彩通系统就只是把一组特定的颜色作为样本，然后给每个颜色定义名字和代码；也可以是基于严谨的数学定义，比如 Adobe RGB、sRGB。

色彩模型

RGB 是一种色彩模型（其实也可以叫做颜色编码方法），通过一组数字来描述颜色。它是一个加色模型，本身并不能表示绝对的色彩空间。 但是通过和标准色彩空间的描述 Adobe RGB 和 sRGB 的组合，就可以确定到一个像素点的颜色。通过这个过程，图像和文档中的色彩，就可以确定下来。（因此和不同的色彩空间的描述来组合，在显示器上就能看到不同的效果）。

YUV是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于PAL），是PAL和SECAM模拟彩色电视制式采用的颜色空间。

YUV通常用于彩色图像/视频处理的彩色空间。它编码彩色图像/视频，同时考虑到人眼的属性，这些属性允许在不感知失真的情况下减少色度组件的带宽。使用YUV色彩空间有助于图像/视频压缩。它最初用于模拟电视广播。颜色空间YUV、YIQ、YCbCr和YPbPr都属于YUV家族。Y’UV, YUV, YCbCr，YPbPr等專有名词都可以称为YUV，彼此有重叠。「Y」表示明亮度（Luminance、Luma），「U」和「V」则是色度、浓度（Chrominance、Chroma）。

为什么会有 YUV

Y’UV的发明是由于彩色电视与黑白电视的过渡时期。 黑白视讯只有Y（Luma，Luminance）视讯，也就是灰阶值。而彩色电视规格的定制是根据 YUV/YIQ 来处理彩色电视信号。把 UV 看做表示彩度。剩下 Y 讯号就和黑白电视的电视讯号相同，这样可以解决兼容问题。同时Y’UV最大的优点在于只需占用极少的频宽。

从历史的演变而言，其中YUV和Y’UV通常用于编码电视的类比讯号，而YCbCr则是用来描述数位的影像讯号，适合影片与图片压缩以及传输，例如MPEG，JPEG。

YUV 采样

YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量,一个YUV占8+8+8 = 24bits 3个字节。

YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量,一个YUV占8+4+4 = 16bits 2个字节。

YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量,一个YUV占8+2+2 = 12bits 1.5个字节。

YUV 格式

YUV格式分为两个格式： 紧缩格式（packed format）：将Y，U，V值存储成Macro Pixels阵列，和RGB的存放方式类似。 平面格式（planar format）：将Y，U，V的三个片断分别放置在不同的矩阵中。

展开讲讲就是：对于planar的YUV格式，先连续存储所有像素点的Y，紧接着存储所有像素点的U，随后是所有像素点的V。对于packed的YUV格式，每个像素点的Y,U,V是连续交叉存储的。

YUV420类型

1.YUV420p和YUV420sp区别

因为YUV420比较常用， 在这里就重点介绍YUV420。YUV420分为两种：YUV420p和YUV420sp。 我们先看一张脑图，对这些类型大致有个印象即可。

YUV420P

YUV420SP

2.YUV420p和YUV420sp具体分类和详情

YUV420p：又叫planer平面模式，Y ，U，V分别再不同平面，也就是有三个平面。

I420:又叫YU12，安卓的模式。存储顺序是先存Y，再存U，最后存V。YYYYUUUVVV
YV12:存储顺序是先存Y，再存V，最后存U。YYYVVVUUU

UV420sp：又叫bi-planer或two-planer双平面，Y一个平面，UV在同一个平面交叉存储。

NV12:IOS只有这一种模式。存储顺序是先存Y，再UV交替存储。YYYYUVUVUV

NV21:安卓的模式。存储顺序是先存Y，再存U，再VU交替存储。YYYYVUVUVU

RGB 和 YUV 之间的转化

HDTV（BT.601）的RGB和YUV之间的转换。

HDTV（BT.709）的RGB和YUV之间的转换。

YIQ是NTSC彩色电视使用的彩色空间

YDbDr，是SÉCAM中使用的颜色空间

YCbCr是YUV色彩空间的缩放和偏移版本。Y的8位范围从16位到235。Cb和Cr的范围为16-240。YCbCr用于JPEG压缩。
如果RGB数据的范围为0-255（黑白），就像PC中常见的那样，则应使用以下方程来保持正确的黑白水平：

标准制定机构–国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）

ITU-R 原 CCIR，在 1982 年制订了 BT.601 标准（也叫做 Rec.601）。

该标准确认的颜色编码系统被称为 YCbCr 4:2:2，用于将隔行数位视讯模拟信号号进行数位化编码。

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