当前位置：首页 > ai >正文

YUV格式详解

ai 2025/9/2 16:21:22

前言：

1、RGB

2、YUV

3、RGB与YUV的关系

一、YUB介绍

1、YUV各分量显示

2、YUV 优点

二、YUV 采样格式

1、YUV4:4:4

2、YUV4:2:2

3、YUV4:2:0

三、YUV 存储格式

1、YUV422

1.1 YUYV

1.2 UYVY

2、YUV420、YUV420P 和 YUV420SP

2.1 YUV420 ：以 packed YUV 方式存放

2.2 YUV420P

2.3 YUV420SP

3、具体分类

3.1 I420（属于 YUV 420 Plannar）

3.2 YV12（属于 YUV 420 Plannar）

3.3 NV12（属于 YUV 420 Semi-Planar）

3.4 NV21（属于 YUV 420 Semi-Planar）

3.5 I422（属于 YUV 422 Plannar）

3.6 YV16（属于 YUV 422 Plannar）

3.7 NV16（属于 YUV 422 Semi-Planar）

3.8 YUVY（属于 YUV 422 Interleaved）

3.9 VYUY（属于 YUV 422 Interleaved）

3.10 UYVY（属于 YUV 422 Interleaved）

3.11 I444（属于 YUV 444 Plannar）

3.12 YV24（属于 YUV 444 Plannar）

3.13 NV24（属于 YUV 444 Semi-Planar）

3.14 NV42（属于 YUV 444 Semi-Planar）

3.15 YUV 444 Packed

四、YUV与RGB的计算

本文是篇YUV格式笔记，并非原创博文。若侵权请告知！

前言：

在介绍 YUV 格式之前，首先介绍一下我们熟悉的 RGB 格式。

1、RGB

RGB 分别表示红（R）、绿（G）、蓝（B），也就是三原色，将它们以不同的比例叠加，可以产生不同的颜色。

比如一张 1920 * 1280 的图片，代表着有 1920 * 1280 个像素点。如果采用 RGB 编码方式，每个像素点都有红、绿、蓝三个原色，其中每个原色占用 8 个字节，每个像素占用 24 个字节。

那么，一张 1920 * 1280 大小的图片，就占用 1920 * 1280 * 3 / 1024 / 1024 = 7.03MB 存储空间。

2、YUV

YUV 编码采用了明亮度和色度表示每个像素的颜色。

其中 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。

YCbCr 其实是 YUV 经过缩放和偏移的翻版。其中 Y 与 YUV 中的 Y 含义一致,Cb,Cr 同样都指色彩，只是在表示方法上不同而已。YCbCr 其中 Y 是指亮度分量，Cb 指蓝色色度分量，而 Cr 指红色色度分量。

3、RGB与YUV的关系

RGB用于屏幕图像的展示

YUV用于采集与编码

一、YUB介绍

1、YUV各分量显示

YUV图像

YUV图像的Y分量

YUV中的U分量

YUV中的V分量

2、YUV 优点

对于 YUV 所表示的图像，Y 和 UV 分量是分离的。如果只有 Y 分量而没有 UV 分离，那么图像表示的就是黑白图像。彩色电视机采用的就是 YUV 图像，解决与和黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接受彩色电视信号。

由于人眼对 Y 的敏感度远超于对 U 和 V 的敏感，所以有时候可以多个 Y 分量共用一组 UV，这样相比 RGB，能够节约不少存储空间，又可以不太损失质量。这三种格式就是按照人眼的特性制定的。

YUV 444，每一个 Y 对应一组 UV 分量。
YUV 422，每2 个 Y 分量共用一组 UV 分量。
YUV 420，每 4 个 Y 分量共用一套 UV 分量。

二、YUV 采样格式

YUV 图像的主流采样方式有如下三种：

YUV 4:4:4 采样
YUV 4:2:2 采样
YUV 4:2:0 采样

采样方式（Y分量 + UV分量 = 色彩）

采样通常用3部分的比例表示J:a:b（例如4:2:2）。如果有alpha通道，也用4个数的比例（例如4:2:2:4）。

概念上来说，我们考虑的是J个像素宽，2个像素高的区域。

J: 水平采样的参考，也可以说是宽度，通常是4
a: 第一行J个像素的色度个数（Cr, Cb）
b: 第一行和第二行有差别的色度个数（Cr, Cb）。注意b的值通常为0或者等于a。

主流的采样方式有三种：YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0

下面都是以 packed format 存储格式介绍

1、YUV4:4:4

YUV 4:4:4 表示 Y、U、V 三分量采样率相同，即每个像素的三分量信息完整，都是 8bit，每个像素占用 3 个字节。

第一行有4组UV。第二行有另外的4组UV。这也叫做“全采样”。

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]

2、YUV4:2:2

YUV 4:2:2 表示 UV 分量的采样率是 Y 分量的一半。

第一行有2组UV。第二行有另外2组UV。

看起来就像是2个像素点共用1组UV（1个U和1个V）

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 V3
映射出的像素点为：[Y0 U0 V1]、[Y1 U0 V1]、[Y2 U2 V3]、[Y3 U2 V3]

其中，每采样一个像素点，都会采样其 Y 分量，而 U、V 分量都会间隔采集一个，映射为像素点时，第一个像素点和第二个像素点共用了 U0、V1 分量，以此类推。从而节省了图像空间。

比如一张 1920 * 1280 大小的图片，采用 YUV 4:2:2 采样时的大小为：

(1920 * 1280 * 8 + 1920 * 1280 * 0.5 * 8 * 2 ) / 8 / 1024 / 1024 = 4.68M

可以看出，比 RGB 节省了三分之一的存储空间。

3、YUV4:2:0

YUV 4:2:0 并不意味着不采样 V 分量。它指的是对每条扫描线来说，只有一种色度分量以 2:1 的采样率存储，相邻的扫描行存储不同的色度分量。也就是说，如果第一行是 4:2:0，下一行就是 4:0:2，在下一行就是 4:2:0，以此类推。

我们看虚线框内。第一行有2组UV。第二行没有自己的UV，用的UV和第一行相同。

看起来就像是4个像素共用1组UV。

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]

其中，每采样一个像素点，都会采样 Y 分量，而 U、V 分量都会隔行按照 2:1 进行采样。

一张 1920 * 1280 大小的图片，采用 YUV 4:2:0 采样时的大小为：

(1920 * 1280 * 8 + 1920 * 1280 * 0.25 * 8 * 2 ) / 8 / 1024 / 1024 = 3.51M

相比 RGB，节省了一半的存储空间。

三、YUV 存储格式

YUV 数据排列方式有三大类：平面格式 Planar、Semi-Planar 和打包格式 Packed

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；
Semi-Planar：Y 分量单独存放，UV 分量交错存放；
Packed：每个像素点的 Y、U、V 是连续交错存储的；

因为不同的采样方式和存储格式，就会产生多种 YUV 存储方式，下面先简单介绍下 YUV422 和 YUV420 的存储方式。

1、YUV422

1.1 YUYV

YUYV 格式属于 YUV422，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。

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。

1.2 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

2、YUV420、YUV420P 和 YUV420SP

2.1 YUV420 ：以 packed YUV 方式存放

YUV采样格式中 YUV4:2:0 已介绍

2.2 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。

2.3 YUV420SP

YUV420SP是基于 Semi-Planar 平面模式存储，Semi-Planar 与 planar 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。

3、具体分类

除了上面对 YUV422 和 YUV420 的简单介绍，其他还有很多不同的格式，如图：

下面具体来看下每种格式的Y、U、V分量排列（有些上面已经介绍过）

3.1 I420（属于 YUV 420 Plannar）

I420 是 YUV 420 Planar 的一种，YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.25 长度的 U，最后是 w * h * 0.25 长度的 V，总长度为 w * h * 1.5。

3.2 YV12（属于 YUV 420 Plannar）

YV12 是 YUV 420 Planar 的一种，YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.25 长度的 V，最后是 w * h * 0.25 长度的 U，总长度为 w * h * 1.5。与 I420 不同的是，YV12 是先 V 后 U

3.3 NV12（属于 YUV 420 Semi-Planar）

NV12 是 YUV 420 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 U 开始。总长度为 w * h * 1.5。

3.4 NV21（属于 YUV 420 Semi-Planar）

NV21 是 YUV 420 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，与 NV12 不同的是，UV 在排列的时候，从 V 开始。总长度为 w * h * 1.5。

3.5 I422（属于 YUV 422 Plannar）

I422 是 YUV 422 Planar 的一种，YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.5 长度的 U，最后是 w * h * 0.5 长度的 V，总长度为 w * h * 2。

3.6 YV16（属于 YUV 422 Plannar）

YV16 是 YUV 422 Planar 的一种，YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.5 长度的 V，最后是 w * h * 0.5 长度的 U，总长度为 w * h * 2。与 I422 不同的是，YV16 是先 V 后 U

3.7 NV16（属于 YUV 422 Semi-Planar）

NV16 是 YUV 422 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 U 开始。总长度为 w * h * 2。

3.8 YUVY（属于 YUV 422 Interleaved）

YUVY 属于 YUV 422 Interleaved 的一种。事实上，Interleaved 是属于 Packed 的，但是在 422 中，用 Interleaved 更加形象一些。在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 Y U V Y，两个 Y 共用一组 UV。

3.9 VYUY（属于 YUV 422 Interleaved）

VYUY 属于 YUV 422 Interleaved 的一种。在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 VYUY，两个 Y 共用一组 UV。

3.10 UYVY（属于 YUV 422 Interleaved）

UYVY 属于 YUV 422 Interleaved 的一种。在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 UYVY，两个 Y 共用一组 UV。

3.11 I444（属于 YUV 444 Plannar）

I444 属于 YUV 444 Plannar 的一种。YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h 长度的 U，最后是 w * h 长度的 V，总长度为 w * h * 3。

3.12 YV24（属于 YUV 444 Plannar）

YV24 属于 YUV 444 Plannar 的一种。YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h 长度的 V，最后是 w * h 长度的 U，总长度为 w * h * 3。与 I444 不同的是，YV24 是先排列 V。

3.13 NV24（属于 YUV 444 Semi-Planar）

NV24 是 YUV 444 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 U 开始。总长度为 w * h * 3。

3.14 NV42（属于 YUV 444 Semi-Planar）

NV42 是 YUV 444 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 V 开始。总长度为 w * h * 3。

3.15 YUV 444 Packed

四、YUV与RGB的计算

单个YUV与RGB的计算关系如下：

Y = 0.298R + 0.612G + 0.117B;
U = -0.168R - 0.330G + 0.498B + 128;
V = 0.449R - 0.435G - 0.083B + 128;
//--------------------------分割线----------------
R = Y + 1.4075( V - 128);
G = Y - 0.3455( U - 128) - 0.7169( V - 128);
B = Y + 1.779( U - 128);

查看全文

http://www.xdnf.cn/news/19279.html