YUV格式详解

What is YUV

YUV，是一种颜色编码方法。

YUV是编译true-color颜色空间（color space）的种类，Y'UV, YUV, YCbCr，YPbPr等专有名词都可以称为YUV，彼此有重叠。“Y”表示明亮度（Luminance、Luma），“U”和“V”则是色度、浓度（Chrominance、Chroma），Y'UV, YUV, YCbCr, YPbPr常常有些混用的情况，其中YUV和Y'UV通常用来描述模拟信号，而相反的YCbCr与YPbPr则是用来描述数位的影像信号，例如在一些压缩格式内MPEG、JPEG中，但在现今，YUV通常已经在电脑系统上广泛使用。

采样和存储方式

采样方式

YUV码流的存储格式其实与其采样的方式密切相关，主流的采样方式有三种，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0，关于其详细原理，可以通过网上其它文章了解，这里我想强调的是如何根据其采样格式来从码流中还原每个像素点的YUV值，因为只有正确地还原了每个像素点的YUV值，才能通过YUV与RGB的转换公式提取出每个像素点的RGB值，然后显示出来。
用三个图来直观地表示采集的方式吧，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

先记住下面这段话，以后提取每个像素的YUV分量会用到

YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量。
YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量。
YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量。

2.存储方式

下面我用图的形式给出常见的YUV码流的存储方式，并在存储方式后面附有取样每个像素点的YUV数据的方法，其中，Cb、Cr的含义等同于U、V。

（1） YUVY 格式（属于YUV422）

YUYV为YUV422采样的存储格式中的一种，相邻的两个Y共用其相邻的两个Cb、Cr，分析，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）

UYVY格式也是YUV422采样的存储格式中的一种，只不过与YUYV不同的是UV的排列顺序不一样而已，还原其每个像素点的YUV值的方法与上面一样。

（3） YUV422P（属于YUV422）

YUV422P也属于YUV422的一种，它是一种Plane模式，即打包模式，并不是将YUV数据交错存储，而是先存放所有的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，如上图所示。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）YV12，YU12格式（属于YUV420）

YU12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。其每一个像素点的YUV数据提取遵循YUV420格式的提取方式，即4个Y分量共用一组UV。注意，上图中，Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00

（5）NV12、NV21（属于YUV420）

NV12和NV21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。其提取方式与上一种类似，即Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00

内存中如何组织

为了方便后面叙述，图片的大小定义为：w * h，宽高分别为w和h

一、YUV420格式

先Y，后V，中间是U。其中的Y是w * h，U和V是w/2 * (h/2)
如果w = 4，h = 2，则：

yyyy

yyyy

uu

vv

　　内存则是：yyyyyyyyuuvv
需要占用的内存：w * h * 3 / 2
采样规律是：每个像素点都采样Y，寄数行采样1/2个U，不采样V，偶数行采样1/2个V，不采样U

二、YUV422格式

本格式使用较为广泛
每两个点为一组，共占用4个字节
YUYVYUYV…
对于每一组YUYV，前面一个Y和本组中的UV组成第一个点，第二个Y和本组中的UV组成第二个点
所以，在内存中，宽高分别为w * 2、h。
如果w = 4，h = 2，则：

YUYVYUYV

YUYVYUYV

　　需要占用的内存：w * h * 2

三、UYUY422格式

本格式和YUYV422一样，只是YUV的位置不一样罢了
每组中YUV的排列顺序为：UYUV
需要占用的内存：w * h * 2