【金秋打卡】第24天 YUV的常见数据采集格式和存储格式

课程名称：音视频基础+ffmpeg原理 入门音视频技术开发
课程章节：视频基础知识
课程讲师：李超

课程内容

1.什么是 YUV

YUV（也称 YCbCr），是一种颜色编码，其中Y表示明亮度，U和V表示的则是色度，作用是描述影像色彩及饱和度。

“色度”定义了颜色的两个方面─色调与饱和度，分别用Cr和Cb来表示。其中Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异。

与RGB视频信号传输相比，它最大的优点在于只需占用极少的频宽。YUV 的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色电视信号。

RGB 与 YUV 的关系

RGB 通常用于屏幕图像的展示，YUV 用于视频的采集和编码。

RGB 转 YUV：

    Y = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B
    U = -0.147*R - 0.289*G +0.436*B = 0.492*(B-Y)
    V = 0.615*R - 0.515*G - 0.100*B = 0.877*(R-Y)

YUV 转 RGB：

    R = Y + 1.140*V
    G = Y - 0.394*U - 0.581*V
    B = Y + 2.032*U

2.YUV 的常见采集格式

YUV 的常见采样方式有三种：YUV4:4:4、YUV4:2:2、YUV4:2:0，其中YUV4:2:0 是最常用的格式。

4:2:0并不意味着只有 Y、Cb 两个分量，而没有 Cr 分量。它实际指的是对每行扫描线来说，只有一种色度分量，它以 2:1 的抽样率存储。相邻的扫描行存储不同的色度分量，也就是说，如果一行是 4:2:0的话，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0……以此类推。

• 4:4:4，表示完全取样。
• 4:2:2，表示2:1的水平取样，垂直完全采样。
• 4:2:0，表示2:1的水平取样，垂直2:1采样。

可以这样理解：

• 4:4:4，每一个Y对应一组UV分量，一个YUV占8+8+8 = 24bits 3个字节。
• 4:2:2，每两个Y共用一组UV分量，一个YUV占8+4+4 = 16bits 2个字节。
• 4:2:0，每四个Y共用一组UV分量，一个YUV占8+2+2 = 12bits 1.5个字节。

3.YUV 的存储格式

YUV 的存储格式有两种：planar模式和 packed模式。

planar 模式

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。

• I420（又称 YU12）,首先存储所有Y值，然后是所有U值，最后是所有V值。
• YV12 iOS手机从摄像头采集的预览数据一般都是YV12。首先是所有Y值，然后是所有V值，最后是所有U值。

I420: YYYYYYYY UU VV => YUV420P
YV12: YYYYYYYY VV UU => YUV420P

packed 模式

对于packed的YUV格式，每个像素点的Y、U、V都是连续交叉存储的。

• NV12，android手机从摄像头采集的预览数据一般都是NV21，存储顺序是先存Y，再VU交替存储。
• NV21，NV21存储顺序是先存Y值，再VU交替存储。

NV12: YYYYYYYY UVUV => YUV420SP
NV21: YYYYYYYY VUVU => YUV420SP