影象YUV格式介紹 影象YUV格式介紹
影象YUV格式介紹
1 YUV格式簡介
YUV格式，與我們熟知的RGB類似，YUV也是一種顏色編碼方法，主要用於電視系統以及模擬視訊領域，它將亮度資訊（Y）與色彩資訊（UV）分離，沒有UV資訊一樣可以顯示完整的影象，只不過是黑白的，這樣的設計很好地解決了彩色電視機與黑白電視的相容問題。並且，YUV不像RGB那樣要求三個獨立的視訊訊號同時傳輸，所以用YUV方式傳送佔用極少的頻寬。
YUV格式有兩大類：planar和packed。對於planar的YUV格式，先連續儲存所有畫素點的Y，緊接著儲存所有畫素點的U，隨後是所有畫素點的V。對於packed的YUV格式，每個畫素點的Y,U,V是連續交替儲存的。
YUV，分為三個分量，“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值；而“U”和“V” 表示的則是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及飽和度，用於指定畫素的顏色。
2 YUV的儲存格式
YUV碼流的儲存格式其實與其取樣的方式密切相關，主流的取樣方式有三種，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0，關於其詳細原理，可以通過網上其它文章瞭解，這裡我想強調的是如何根據其取樣格式來從碼流中還原每個畫素點的YUV值，因為只有正確地還原了每個畫素點的YUV值，才能通過YUV與RGB的轉換公式提取出每個畫素點的RGB值，然後顯示出來。
簡介如下。
(1) YUV 4:4:4取樣，每一個Y對應一組UV分量。
(2) YUV 4:2:2取樣，每兩個Y共用一組UV分量。
(3) YUV 4:2:0取樣，每四個Y共用一組UV分量。
3 YUV的記憶體儲存格式
下面介紹形式給出常見的YUV碼流的儲存方式，並在儲存方式後面附有取樣每個畫素點的YUV資料的方法，其中，Cb、Cr的含義等同於U、V。
（1） YUVY 格式 （屬於YUV422）
YUYV為YUV422取樣的儲存格式中的一種，相鄰的兩個Y共用其相鄰的兩個Cb、Cr，分析，對於畫素點Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00，其他的畫素點的YUV取值依次類推。
（2） UYVY 格式 （屬於YUV422）
UYVY格式也是YUV422取樣的儲存格式中的一種，只不過與YUYV不同的是UV的排列順序不一樣而已，還原其每個畫素點的YUV值的方法與上面一樣。
（3） YUV422P（屬於YUV422）
YUV422P也屬於YUV422的一種，它是一種Plane模式，即平面模式，並不是將YUV資料交錯儲存，而是先存放所有的Y分量，然後儲存所有的U（Cb）分量，最後儲存所有的V（Cr）分量，如上圖所示。其每一個畫素點的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法，即兩個Y共用一個UV。比如，對於畫素點Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00。
（4）YV12，YU12格式（屬於YUV420）
YU12和YV12屬於YUV420格式，也是一種Plane模式，將Y、U、V分量分別打包，依次儲存。其每一個畫素點的YUV資料提取遵循YUV420格式的提取方式，即4個Y分量共用一組UV。注意，上圖中，Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00，其他依次類推。
（5）NV12、NV21（屬於YUV420）
NV12和NV21屬於YUV420格式，是一種two-plane模式，即Y和UV分為兩個Plane，但是UV（CbCr）為交錯儲存，而不是分為三個plane。其提取方式與上一種類似，即Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00
YUV420 planar資料， 以720×488大小圖象YUV420 planar為例：
其儲存格式是：大小為(720×480×3>>1)位元組，分為三個部分：Y，U和V ，
Y分量： (720×480)個位元組
U(Cb)分量：(720×480>>2)個位元組
V(Cr)分量：(720×480>>2)個位元組
三個部分內部均是行優先儲存，三個部分之間是Y,U,V 順序儲存。即YUV資料的0－－720×480位元組是Y分量值，720×480－－720×480×5/4位元組是U分量，720×480×5/4 －－720×480×3/2位元組是V分量
4 YUV的格式轉換
以YUV4：2：2 和YUV4：2：0轉換為例，如下：
最簡單的方式：
YUV4:2:2 ---> YUV4:2:0 Y不變，將U和V訊號值在行(垂直方向)在進行一次隔行抽樣。 YUV4:2:0 ---> YUV4:2:2 Y不變，將U和V訊號值的每一行分別拷貝一份形成連續兩行資料。
在YUV420中，一個畫素點對應一個Y，一個4X4的小方塊對應一個U和V。對於所有YUV420影象，它們的Y值排列是完全相同的，因為只有Y的影象就是灰度影象。YUV420sp與YUV420p的資料格式它們的UV排列在原理上是完全不同的。420p它是先把U存放完後，再存放V，也就是說UV它們是連續的。而420sp它是UV、UV這樣交替存放的。(見下圖) 有了上面的理論，我就可以準確的計算出一個YUV420在記憶體中存放的大小。width * hight =Y（總和） U = Y / 4 V = Y / 4 ，所以YUV420 資料在記憶體中的長度是 width * hight * 3 / 2。
1 YUV格式簡介
YUV格式，與我們熟知的RGB類似，YUV也是一種顏色編碼方法，主要用於電視系統以及模擬視訊領域，它將亮度資訊（Y）與色彩資訊（UV）分離，沒有UV資訊一樣可以顯示完整的影象，只不過是黑白的，這樣的設計很好地解決了彩色電視機與黑白電視的相容問題。並且，YUV不像RGB那樣要求三個獨立的視訊訊號同時傳輸，所以用YUV方式傳送佔用極少的頻寬。
YUV格式有兩大類：planar和packed。對於planar的YUV格式，先連續儲存所有畫素點的Y，緊接著儲存所有畫素點的U，隨後是所有畫素點的V。對於packed的YUV格式，每個畫素點的Y,U,V是連續交替儲存的。
YUV，分為三個分量，“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值；而“U”和“V” 表示的則是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及飽和度，用於指定畫素的顏色。
2 YUV的儲存格式
YUV碼流的儲存格式其實與其取樣的方式密切相關，主流的取樣方式有三種，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0，關於其詳細原理，可以通過網上其它文章瞭解，這裡我想強調的是如何根據其取樣格式來從碼流中還原每個畫素點的YUV值，因為只有正確地還原了每個畫素點的YUV值，才能通過YUV與RGB的轉換公式提取出每個畫素點的RGB值，然後顯示出來。
簡介如下。
(1) YUV 4:4:4取樣，每一個Y對應一組UV分量。
(2) YUV 4:2:2取樣，每兩個Y共用一組UV分量。
(3) YUV 4:2:0取樣，每四個Y共用一組UV分量。
3 YUV的記憶體儲存格式
下面介紹形式給出常見的YUV碼流的儲存方式，並在儲存方式後面附有取樣每個畫素點的YUV資料的方法，其中，Cb、Cr的含義等同於U、V。
（1） YUVY 格式 （屬於YUV422）
YUYV為YUV422取樣的儲存格式中的一種，相鄰的兩個Y共用其相鄰的兩個Cb、Cr，分析，對於畫素點Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00，其他的畫素點的YUV取值依次類推。
（2） UYVY 格式 （屬於YUV422）
UYVY格式也是YUV422取樣的儲存格式中的一種，只不過與YUYV不同的是UV的排列順序不一樣而已，還原其每個畫素點的YUV值的方法與上面一樣。
（3） YUV422P（屬於YUV422）
YUV422P也屬於YUV422的一種，它是一種Plane模式，即平面模式，並不是將YUV資料交錯儲存，而是先存放所有的Y分量，然後儲存所有的U（Cb）分量，最後儲存所有的V（Cr）分量，如上圖所示。其每一個畫素點的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法，即兩個Y共用一個UV。比如，對於畫素點Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00。
（4）YV12，YU12格式（屬於YUV420）
YU12和YV12屬於YUV420格式，也是一種Plane模式，將Y、U、V分量分別打包，依次儲存。其每一個畫素點的YUV資料提取遵循YUV420格式的提取方式，即4個Y分量共用一組UV。注意，上圖中，Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00，其他依次類推。
（5）NV12、NV21（屬於YUV420）
NV12和NV21屬於YUV420格式，是一種two-plane模式，即Y和UV分為兩個Plane，但是UV（CbCr）為交錯儲存，而不是分為三個plane。其提取方式與上一種類似，即Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00
YUV420 planar資料， 以720×488大小圖象YUV420 planar為例：
其儲存格式是：大小為(720×480×3>>1)位元組，分為三個部分：Y，U和V ，
Y分量： (720×480)個位元組
U(Cb)分量：(720×480>>2)個位元組
V(Cr)分量：(720×480>>2)個位元組
三個部分內部均是行優先儲存，三個部分之間是Y,U,V 順序儲存。即YUV資料的0－－720×480位元組是Y分量值，720×480－－720×480×5/4位元組是U分量，720×480×5/4 －－720×480×3/2位元組是V分量
4 YUV的格式轉換
以YUV4：2：2 和YUV4：2：0轉換為例，如下：
最簡單的方式：
YUV4:2:2 ---> YUV4:2:0 Y不變，將U和V訊號值在行(垂直方向)在進行一次隔行抽樣。 YUV4:2:0 ---> YUV4:2:2 Y不變，將U和V訊號值的每一行分別拷貝一份形成連續兩行資料。
在YUV420中，一個畫素點對應一個Y，一個4X4的小方塊對應一個U和V。對於所有YUV420影象，它們的Y值排列是完全相同的，因為只有Y的影象就是灰度影象。YUV420sp與YUV420p的資料格式它們的UV排列在原理上是完全不同的。420p它是先把U存放完後，再存放V，也就是說UV它們是連續的。而420sp它是UV、UV這樣交替存放的。(見下圖) 有了上面的理論，我就可以準確的計算出一個YUV420在記憶體中存放的大小。width * hight =Y（總和） U = Y / 4 V = Y / 4 ，所以YUV420 資料在記憶體中的長度是 width * hight * 3 / 2。