YUV格式详解

1、什么是YUV？

YUV是指亮度参量和色度参量分开表示的像素格式，其中“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值；而“U”和“V”表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。

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信息一样能够显示完整的图像，只不过是黑白的，这样的设计很好的解决了彩色电视与黑白电视兼容的问题。并且，YUV不像RGB那样要求三个独立的视频信号同时传输，YUV通过一些压缩手段，在用YUV方式传输时，占用的频带就减小了很多。

有的地方还会用YCbCr或者YPbPr来表示，其实概念是一样的。在DVD中，色度信号被存储成Cb和Cr（C代表颜色，b代表蓝色，r代表红色）。

 

2、YUV压缩的基础

由于我们眼睛的视网膜杆细胞多于视网膜的锥细胞，而视网膜的杆细胞是识别亮度的，锥细胞是识别色度的，所以我们的眼睛对于明暗的分辨要比对颜色的分辨要精细，也就是我们眼睛对于亮度的敏感程度要大于色度的敏感程度。那么，我们在存储图像信息时，为了节约空间，就没有必要将所有的色度信息全部存储下来了。

 

3、YUV的存储格式

YUV的格式有两大类：planar和packed。

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都是连续交叉存储的。

 

4、YUV的采样方式

YUV码流的存储格式与其采样方式有密切的关系，主流的采样方式有三种：YUV4:4:4、YUV4:2:2、YUV4:2:0。

下面三个图比较直观的显示了三种采样方式。其中黑点表示采样像素点的Y分量，空心圆表示采样像素点的UV分量。

 

5、存储方式

<1>YUYV格式（属于YUV422）

YUYV是YUV422采样的存储格式的一种，相邻的两个Y公用其相邻的两个Cb(U)、Cr(V)。对于像素点Y’00、Y’01而言，其Cb、Cr的值均为Cb00、Cr00，其他的像素点的YUV取值依次类推。

<2>UYVY格式（属于YUV422）

<3>YUV422P（属于YUV422）

YUV422P是一种Plane模式，即planar模式，并不是像上面YUV数据交错存储，而是先存储所有的Y分量，然后存储所有的U（Cb）分量，最后存储所有的V（Cr）分量。其每一个像素点的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法，即两个Y共用一个UV。比如，对于像素点Y’00、Y’01而言，其Cb、Cr的值均为Cb00、Cr00。

<4>YUV420sp

<5>YUV420p

<6>YV12、YU12格式（属于YUV420）

YU12（又称I420）和YV12属于YUV420格式，也是一种Plane模式，将Y、U、V分量分别打包，依次存储。其没一个像素点的YUV数据提取都遵循YUV420格式的提取方式，即4个Y分量共用一组UV。如上图中，Y’00、Y’01、Y’10、Y’11共用Cr00、Cb00，其他以此类推。

注意，YU12与YV12的区别在于是先存U还是先存V。对于YU12来说，存储顺序是YUV，即YCbCr；对于YV12来说，存储顺序是YVU，即YCrCb。所以上图就是YV12了。

<7>NV12、NV21（属于YUV420）

NV21、NV12都属于YUV420格式，是一种two-plane模式，即Y和UV分为两个Plane，但是UV（CbCr）为交错存储，而不是分为三个plane。其提取方式与上面一种类似，即Y’00、Y’01、Y’10、Y’11共用Cr00、Cb00。

注意，NV21与NV12的区别在于，在UV交替的存储中，NV12是UV（CbCr）交替存储，NV21是VU（CrCb）交替存储，所以上图显示的是NV21。而且NV12是IOS的模式，NV21是Android的模式。

参考文档

https://www.cnblogs.com/azraelly/archive/2013/01/01/2841269.html

http://silencewt.github.io/2015/04/29/YUV%E5%92%8CRGB%E6%A0%BC%E5%BC%8F%E5%88%86%E6%9E%90/

http://blog.csdn.net/ss182172633/article/details/50146435