YUV图像基础知识

概念

YUV和RGB的功能类似，都是用来表示图像色彩的。但是对于 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。 YUV不像RGB那样要求三个独立的视频信号同时传输，所以用YUV方式传送占用极少的频宽。因此RGB用于渲染，YUV用于传输。

因为人眼对色度的敏感程度低于对亮度的敏感程度。主要原因是视网膜杆细胞多于视网膜锥细胞，其中视网膜杆细胞的作用就是识别亮度，视网膜锥细胞的作用就是识别色度。所以，眼睛对于亮度的分辨要比对颜色的分辨精细一些。利用这个原理，可以把色度信息减少一点，人眼也无法察觉这一点。 这也是视频压缩的原理之一。

我们重温一下这张图：视频文件播放流程图

视频文件播放流程图

视频通过解码器解码出来得到YUV数据，YUV再转换成RGB交给GPU渲染就能在显示器上看到画面了。

YUV的储存方式

YUV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是连续交替存储的。

YUV的采样

主流的采样方式有三种，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0

YUV4:4:4 表示完全取样，每一个Y对应一组UV分量。 一个YUV占 8+8+8 = 24bits,3个字节。

YUV4:2:2 表示2:1的水平取样，垂直完全采样，，每两个Y共用一组UV分量。 一个YUV占 8+4+4 = 16bits 2个字节。

YUV4:2:0 表示2:1的水平取样，垂直2：1采样，每四个Y共用一组UV分量。 一个YUV占 8+2+2 = 12bits 1.5个字节

注意：YUV 4:2:0这并不意味着只有Y、U，没有V分量，只是说U分量和V分类交替采样。 一个字节是8位

直接上图：

[图片上传失败...(image-9da4c9-1582641374506)]

为什么这张图是8X4的图，因为我们假设这是一张宽是8像素，高是4个像素的图，当然你也可以用4X4的。

YUV与RGB转换

RGB转成YUV：

Y = (0.257 * R) + (0.504 * G) + (0.098 * B) + 16 Cr = V = (0.439 * R) - (0.368 * G) - (0.071 * B) + 128 Cb = U = -(0.148 * R) - (0.291 * G) + (0.439 * B) + 128

YUV转成RGB： B = 1.164(Y - 16) + 2.018(U - 128) G = 1.164(Y - 16) - 0.813(V - 128) - 0.391(U - 128) R = 1.164(Y - 16) + 1.596(V - 128)

YUV420p和YUV420sp具体分类和详情

YUV420也是目前最主流的采样方式，因为这样的采样最省空间，而又不会大幅度影响人类肉眼的观赏性。

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YUV420p：又叫planer平面模式，Y ，U，V分别在不同平面，也就是有三个平面。

YUV420p又分为YU12 和 YU21（又叫I420）：他们的区别只是存储UV的顺序不一样而已。

YU12：安卓的模式。存储顺序是先存Y，再存U，最后存V。YYYYUUUVVV

YV12：存储顺序是先存Y，再存V，最后存U。YYYVVVUUU

YUV420SP是packed类型的。它是先存储了 Y 分量，但接下来并不是再存储所有的 U 或者 V 分量，而是把 UV 分量交替连续存储。

NV12 和 NV21 格式都属于YUV420SP类型。

NV12 是 IOS 中有的模式，它的存储顺序是先存 Y 分量，再 UV 进行交替存储。

NV21 是 安卓 中有的模式，它的存储顺序是先存 Y 分量，在 VU 交替存储。

YUV的内存大小计算

内存大小 = 一个YUV的字节大小 * 宽 * 高 以YUV420为例，总大小=宽高1.5 Y分量 = 宽 * 高 U分量 = 总大小 / 4 V分量 = 总大小 / 4

结语

对于YUV基本的认识今天先了解到这里，如果你也想深入学习音视频开发，请关注共同进步。