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如何计算1920*1080分辨率的YUV或RGB图像数据占用大小？

news 2025/6/9 9:03:00

好多开发者在对接大牛直播SDK的时候，经常问到的问题是，1920*1080分辨率的YUV或RGB图像数据，到底多少字节？在音视频图像开发中，1920×1080（即 Full HD）是一种极其常见的分辨率。但很多开发者在处理图像缓存、编码或传输带宽时，往往对“图像数据占用多大内存？”这个问题没有一个精确的、格式化的计算方法。本文将从底层内存布局出发，深入剖析在不同图像像素格式下，如何计算 YUV 与 RGB 图像数据的实际占用大小。

📌 一、基础概念：像素、通道、对齐

每一个“像素”是图像最基本的单位，它可由多个“颜色通道”（component）组成。例如：

RGB 格式：每个像素有 Red、Green、Blue 三个通道
YUV 格式：分为亮度（Y）和色度（U/V）三分量，常用于压缩与视频编码领域
RGBA 格式：在 RGB 基础上加了 Alpha（透明度）通道

不同格式通道数量不同，也决定了图像的 每像素占用字节数。

🎨 二、RGB 系列格式内存大小计算

1. RGB24（每像素 3 字节）

每像素字节数 = 3（R, G, B 各 8-bit）
总大小 = 宽 × 高 × 3

对于 1920×1080：

= 1920 × 1080 × 3 = 6,220,800 字节 ≈ 5.93 MB

2. RGBA32（每像素 4 字节）

每像素字节数 = 4（R, G, B, A 各 8-bit）
总大小 = 宽 × 高 × 4
= 1920 × 1080 × 4 = 8,294,400 字节 ≈ 7.91 MB

每像素字节数 = 4（R, G, B, A 各 8-bit）总大小 = 宽 × 高 × 4 = 1920 × 1080 × 4 = 8,294,400 字节 ≈ 7.91 MB

RGBA 在图形渲染中常见，如 OpenGL、DirectX、WPF 使用 WriteableBitmap 等，带有透明通道。

🎥 三、YUV 系列格式内存大小计算

1. YUV420（I420/NV12/NV21）

这是最常用于视频压缩的格式，色度下采样比为 4:2:0：

Y 分量：1920 × 1080
U 分量：960 × 540
V 分量：960 × 540

总大小：

= Y + U + V = 1920×1080 + 960×540 + 960×540 = 1920×1080×1.5 = 3,110,400 字节 ≈ 2.97 MB

特点：

极大节省空间，常用于 H.264、H.265 编码
色彩信息有损压缩，但人眼不易察觉

2. YUV422

色度下采样比为 4:2:2：

每两个像素共享一组 UV
每像素 2 字节

= 宽 × 高 × 2 = 1920 × 1080 × 2 = 4,147,200 字节 ≈ 3.96 MB

多用于视频采集设备，如摄像头输出。

3. YUV444

无下采样，Y/U/V 分量逐像素独立：

每像素 3 字节（Y+U+V）
= 1920 × 1080 × 3 = 6,220,800 字节 ≈ 5.93 MB

保留完整色彩，适用于高质量图像处理，但对带宽和存储要求较高。

📊 四、格式对比总结表

格式	每像素字节	总大小（1920×1080）	大约大小
YUV420	1.5	3,110,400 B	≈ 2.97 MB
YUV422	2	4,147,200 B	≈ 3.96 MB
YUV444	3	6,220,800 B	≈ 5.93 MB
RGB24	3	6,220,800 B	≈ 5.93 MB
RGBA32	4	8,294,400 B	≈ 7.91 MB

⚠️ 五、注意事项：实际存储大小可能更大

行对齐（padding）：某些图像库（如 BMP、DirectShow）要求图像每行对齐到 4 字节或 8 字节。
压缩格式（如 JPEG、H.264）：以上计算是未压缩原始帧的体积，不适用于压缩后的体积。
GPU 上传纹理格式：如 OpenGL 中的 GL_RGBA 也按每像素 4 字节处理，需考虑显存占用。
多通道摄像头/多帧缓存系统：需要乘以通道数或缓存帧数再估算总内存占用。

🧠 六、工程实战中的应用场景

RTMP|RTSP播放器回调RGB数据进行算法分析和二次推流

视频播放器：决定解码缓存池大小、帧缓冲区数量
实时视频编码器：估算输入缓冲池大小
AI 图像预处理：决定 batch 图像在 GPU 的总占用
直播系统：带宽估算、画质策略设定

以Android平台RTSP|RTMP播放器为例，如果我们需要回调YUV或RGB数据，只需要做以下配置：

libPlayer.SmartPlayerSetExternalRender(playerHandle, new I420ExternalRender(imageSavePath));

开始播放后，播放器开始回调yuv或rgb数据：

/* SmartPlayer.java* Created by daniusdk.com* WeChat： xinsheng120*/
private static class I420ExternalRender implements NTExternalRender {private final String image_path_;private long last_save_image_time_ms_;private int width_;private int height_;private int y_row_bytes_;private int u_row_bytes_;private int v_row_bytes_;private ByteBuffer y_buffer_;private ByteBuffer u_buffer_;private ByteBuffer v_buffer_;public I420ExternalRender(String image_path) {this.image_path_ = image_path;}@Overridepublic int getNTFrameFormat() {Log.i(TAG, "I420ExternalRender::getNTFrameFormat return " + NT_FRAME_FORMAT_I420);return NT_FRAME_FORMAT_I420;}@Overridepublic void onNTFrameSizeChanged(int width, int height) {width_ = width;height_ = height;y_row_bytes_ = width;u_row_bytes_ = (width+1)/2;v_row_bytes_ = (width+1)/2;y_buffer_ = ByteBuffer.allocateDirect(y_row_bytes_*height_);u_buffer_ = ByteBuffer.allocateDirect(u_row_bytes_*((height_ + 1) / 2));v_buffer_ = ByteBuffer.allocateDirect(v_row_bytes_*((height_ + 1) / 2));Log.i(TAG, "I420ExternalRender::onNTFrameSizeChanged width_="+ width_ + " height_=" + height_ + " y_row_bytes_="+ y_row_bytes_ + " u_row_bytes_=" + u_row_bytes_+ " v_row_bytes_=" + v_row_bytes_);}@Overridepublic ByteBuffer getNTPlaneByteBuffer(int index) {switch (index) {case 0:return y_buffer_;case 1:return u_buffer_;case 2:return v_buffer_;default:Log.e(TAG, "I420ExternalRender::getNTPlaneByteBuffer index error:" + index);return null;}}@Overridepublic int getNTPlanePerRowBytes(int index) {switch (index) {case 0:return y_row_bytes_;case 1:return u_row_bytes_;case 2:return v_row_bytes_;default:Log.e(TAG, "I420ExternalRender::getNTPlanePerRowBytes index error:" + index);return 0;}}public void onNTRenderFrame(int width, int height, long timestamp) {if (null == y_buffer_ || null == u_buffer_ || null == v_buffer_)return;y_buffer_.rewind();u_buffer_.rewind();v_buffer_.rewind();Log.i(TAG, "I420ExternalRender::onNTRenderFrame " + width + "*" + height + ", t:" + timestamp);}
}