YUV 格式

YUV 格式

Y为0.5时，UV的色彩对应RGB色域

原图与Y、U、V的效果

上图从上到下分别是：原图，Y向量图片，U向量图片，V向量图片。

YUV 格式有两大类：Planar（平面格式） 和 Packed（打包格式）。

• Planar：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。相当于将 YUV 拆分成三个平面 (plane) 存储。
• Packed：每个像素点的 Y, U, V 是连续交替存储的。

YUV 分为三个分量，Y 表示亮度（Luminance），即灰度值；UV 表示色度（Chrominance），描述色彩和饱和度。

与我们熟知的 RGB 类似，YUV 也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，它将亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有 UV 信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。并且，YUV 不像 RGB 那样要求三个独立的视频信号同时传输，所以用 YUV 方式传送占用极少的频宽。

YUV 的存储格式与其采样方式密切相关。

主流的采样方式有 4 种：YUV(4:4:4), YUV(4:2:2), YUV(4:2:0), YUV(4:1:1)

• YUV 4:4:4 采样：每一个 Y 对应一组 UV 分量（4 个 Y 采样就对应 4 个 Cb 和 4 个 Cr 采样）。平均一个像素占用 8+8+8 = 24 位。
• YUV 4:2:2 采样：每两个 Y 共用一组 UV 分量（4 个 Y 采样就对应 2 个 Cb 和 2 个 Cr 采样）。平均一个像素占用 8+4+4 = 16 位。
• YUV 4:2:0 采样：每四个 Y 共用一组 UV 分量（4 个 Y 采样就对应 2 个 Cb 或 2 个 Cr 采样）。平均一个像素占用 8+4+0 = 12 位。
• YUV 4:1:1 采样：每四个 Y 共用一组 UV 分量（4 个 Y 采样就对应 1 个 Cb 和 1 个 Cr 采样）。平均一个像素占用 8+2+2 = 12 位。

YUV411 这个格式很少使用，这里就不介绍了。

YUV444 格式

YUV444P

Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8
Y9	Y10	Y11	Y12	Y13	Y14	Y15	Y16
Y17	Y18	Y19	Y20	Y21	Y22	Y23	Y24
Y25	Y26	Y27	Y28	Y29	Y30	Y31	Y32
U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8
U9	U10	U11	U12	U13	U14	U15	U16
U17	U18	U19	U20	U21	U22	U23	U24
U25	U26	U27	U28	U29	U30	U31	U32
V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8
V9	V10	V11	V12	V13	V14	V15	V16
V17	V18	V19	V20	V21	V22	V23	V24
V25	V26	V27	V28	V29	V30	V31	V32

YUV422 格式 （ YCbYCr / YUYV ，CbYCrY / UYVY / I422 ，422P , 422SP ）

打包格式 （Packed） ：YCbYCr / YUYV ，CbYCrY / UYVY / I422

平面格式 （Planar） ：422P , 422SP

YCbYCr / YUYV

Y	U	Y	V	Y	U	Y	V
Y1	U1	Y2	V1	Y3	U2	Y4	V2
Y5	U3	Y6	V3	Y7	U4	Y8	V4
Y9	U5	Y10	V5	Y11	U6	Y12	V6
Y13	U7	Y14	V7	Y15	U8	Y16	V8
Y17	U9	Y18	V9	Y19	U10	Y20	V10
Y21	U11	Y22	V11	Y23	U12	Y24	V12
Y25	U13	Y26	V13	Y27	U14	Y28	V14
Y29	U15	Y30	V15	Y31	U16	Y32	V16

CbYCrY / UYVY / I422

U	Y	V	Y	U	Y	V	Y
U1	Y1	V1	Y2	U2	Y3	V2	Y4
U3	Y5	V3	Y6	U4	Y7	V4	Y8
U5	Y9	V5	Y10	U6	Y11	V6	Y12
U7	Y13	V7	Y14	U8	Y15	V8	Y16
U9	Y17	V9	Y18	U10	Y19	V10	Y20
U11	Y21	V11	Y22	U12	Y23	V12	Y24
U13	Y25	V13	Y26	U14	Y27	V14	Y28
U15	Y29	V15	Y30	U16	Y31	V16	Y32

YUV422P

Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8
Y9	Y10	Y11	Y12	Y13	Y14	Y15	Y16
Y17	Y18	Y19	Y20	Y21	Y22	Y23	Y24
Y25	Y26	Y27	Y28	Y29	Y30	Y31	Y32
U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8
U9	U10	U11	U12	U13	U14	U15	U16
V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8
V9	V10	V11	V12	V13	V14	V15	V16

YUV422SP

Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8
Y9	Y10	Y11	Y12	Y13	Y14	Y15	Y16
Y17	Y18	Y19	Y20	Y21	Y22	Y23	Y24
Y25	Y26	Y27	Y28	Y29	Y30	Y31	Y32
U1	V1	U2	V2	U3	V3	U4	V4
U5	V5	U6	V6	U7	V7	U8	V8
U9	V9	U10	V10	U11	V11	U12	V12
U13	V13	U14	V14	U15	V15	U16	V16

YUV420 格式（ I420 / YU12 ， YV12 ， NV12 ， NV21 ）

分为：YUV420P （ I420 / YU12 , YV12 ），YUV420SP （ NV12 , NV21 ）

YU12 是 I420 的别称，YV12 与之是 UV 顺序不同。

NV12 和 NV21 则是 UV 交织顺序不同。

I420 / YU12 （YUV420P）

又称 YU12 （ Y 后面紧跟着 V，位深为 12 ）

Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8
Y9	Y10	Y11	Y12	Y13	Y14	Y15	Y16
Y17	Y18	Y19	Y20	Y21	Y22	Y23	Y24
Y25	Y26	Y27	Y28	Y29	Y30	Y31	Y32
U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8
V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8

YV12 （YUV420P）

与 I420（YUV420P） 的 UV 存储顺序相反

Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8
Y9	Y10	Y11	Y12	Y13	Y14	Y15	Y16
Y17	Y18	Y19	Y20	Y21	Y22	Y23	Y24
Y25	Y26	Y27	Y28	Y29	Y30	Y31	Y32
V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8
U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8

NV12 （YUV420SP）

UV 分量交织存储

Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8
Y9	Y10	Y11	Y12	Y13	Y14	Y15	Y16
Y17	Y18	Y19	Y20	Y21	Y22	Y23	Y24
Y25	Y26	Y27	Y28	Y29	Y30	Y31	Y32
U1	V1	U2	V2	U3	V3	U4	V4
U4	V4	U5	V5	U7	V7	U8	V8

NV21 （YUV420SP）

VU 分量交织存储。与 YUV420P(NV12) 的 UV 交织存储顺序相反

Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8
Y9	Y10	Y11	Y12	Y13	Y14	Y15	Y16
Y17	Y18	Y19	Y20	Y21	Y22	Y23	Y24
Y25	Y26	Y27	Y28	Y29	Y30	Y31	Y32
v1	U1	V2	U2	V3	U3	V4	U4
v4	U4	V5	U5	V7	U7	V8	U8

YUV 转 RGB

不管 YUV 的格式如何，最终得到的就是 Y、U、V 三个向量的值。

那么 Y、U、V 的数据如何转为 RGB 图片呢？毕竟 RGB 图片上有很多强大的算法。

YUV 与 RGB 的转换公式：

U 和 V 组件可以被表示成原始的 R、G，和 B:

从 RGB 到 YUV

如一般顺序，转移组件的范围可得到：

YUV范围

在逆转关系上，从 YUV 到 RGB，可得：

从 YUV 到 RGB

取而代之，以矩阵表示法（matrix representation），可得到公式：

RGB 转 YUV 的转换矩阵

YUV 转 RGB 的转换矩阵