像素数据YUV简介与觉存储格式介绍

主要学习链接：博客园、51CTO

前言

照例是先废话几句，下面的内容都是在学习时从网上找来的，并非我原创，我之所以要写这篇笔记是因为网的内容都很分散，找的时候要从各个地方看，很不方便，所以就自己总结了一篇，同样的，如果你搜到了这篇文章且有地方没看懂，请评论让我知道，谢谢！如果看懂了且对你有帮助可以点个赞:)

认识YUV

以下我的理解，因为学习时间不久，可能不一定准确：

YUV与RGB一样，都是像素数据的编码格式，一组YUV渲染屏幕上的一个像素，控制屏幕用色彩的形式将事物表现出来，其中Y表示像素中的亮度，英文是Luminance，U表示色度，英文是Chrominance，V表示浓度或饱和度，英文是Chroma。这是一种压缩后的颜色表示方法，占用更少的物理空间，且对颜色的表现失真不明显，所以现在非常常用，我见过的很多视频在播放时都是使用这种形式展现的。

YUV的宏观存储方式

在宏观上，YUV有两种存储方式：planar、packed。

planar：从字面意思上来看，planar是平面的意思，平面比较平整，对应到存储方式上就是把YUV三种分量分别存储，以I420为例，存储方式为：YYYYYYYYUUVV，简单明了，先把Y存完，再存U，再存V，这种在解析时很方便

packed：从字面意思来看，packed是打包的意思，打包就不一定是平整的了，对应到存储方式上就是把YUV三种分量交叉存储，以YUY2为例，存储方式为：Y0U0Y1V0 Y2U1Y3V1，这种方式在解析时就会比较麻烦

上面只是举了两个觉的例子，事实上还有很多其它的格式，后面一一细讲。

采样方式

采样方式即如何表现一个像素，现在主流的有三种采样方式，4：4：4、4：2：2、4：2：0,这三种比例是YUV三种分量的比例，咱们前面说过像素是用YUV三个分量控制显示的，所以一个像素应该包含一个Y，一个U，一个V，如果要完全存储，那一个一个像素点就要存储YUV三个分量，这种形式就是4：4：4了。但是因为人的眼睛对色度和饱和度不是特别敏感，所以一定程度上丢失一部分UV并不影响我们分辨颜色，所以聪明的先驱们为了节省存储空间，在存储时就故意丢掉部分UV分量，用两个Y分量共用一组UV分量，这种形式就是4：2：2,或用四个Y分量共用一组UV，这种形式就是4：2：0了。用网上找的图表示比较形象。

下图中以黑点表示采样该像素点的Y分量，以空心圆圈表示采用该像素点的UV分量

在存储时YUV各占一个字节Byte，如果4：4：4方式，那一个256X256分辨率的图片要占用256×256×3=196608Byte，4：2：2方式要占用256×256×2=131072Byte，4：2：0方式要占用256×256×2/3=43690.7Byte，可以看到采用4：2：0方式存储空间整整减少了一半。

常见存储格式

YU12/I420

该格式属于4：2：0类型，存储方式上面已经说过，就是先存储把全部的Y分量存完，再存U分量，最后存V分量，从网上找了一张很形象的图：

可以看到，第一行的Y1Y2和第二行的Y7Y8共同使用一组UV分量U1V1。

YV12

该格式与YU12基本一样，唯一的区别是先存储V分量再存储U分量，对应到上图把第五行和第六行位置互换一下就是了。

以上两种格式我们可以看到都是4：2：0的，因为都是planar方式存储，简称420p。

除了上面两种，还有两种4：2：0，NV12和NV21，这两种是比较特殊的存储格式，是planar和packed混合存储的，分别看下

NV12

该格式是先存储全部的Y分量，然后UV分量交叉存储，用图像表示下：

很直观，不多说了。

NV21

该格式与NV21的区别和上面YU12/YV12一样，唯一的区别只是UV分量交叉的顺序不同，NV12是U排前面，NV21是V排前面，用图像表示如下：

上面两种虽然也是4：2：0类型，但是并不是完全的planar格式，所以又称为420sp，与420p进行区分。

上面说的都是4：2：0类型的，下面说几个4：2：2类型较常见的

YUV422P

名字中带P表示是planar格式存储，该格式存储方式与I420是一样的，唯一的区别是UV分量的数量不同，I420中四个Y共用一组UV，而该格式中两个Y共用一组UV，也就是说UV分量相对于I420在数量上多了一倍，从网上找了一张图，如下：

如上图，在渲染时Y00与Y01会共用U00和V00.

YUYV/YUY2

该格式属于4：2：2类型，且是用packed形式存储的，上面也简单的说过，存储方式如下图：

可以看到，每两个Y分量共用一组UV分量，存储顺序是YUYV。

YVYU

该格式与YUYV相似，只是存储时UV分量顺序不同而已，为YVYU。

UYVY

该格式也是4：2：2类型，与上面两种方式并无大的不同，从网上找了一张图如下：

可以看到存储时YUV分量的顺序如名字所示：UYVY。

结语

上面是比较常见的存储格式，除了这些还有其它的，但是我个人查找资料看来，用的并不多，所以就没记录。