视频格式YUV

YUV（也称YCbCr）是电视系统所采用的一种颜色编码方法。其中 Y 表示明亮度，也就是灰阶值，它是基础信号；U 和 V 表示的则是色度，UV 的作用是描述影像色彩及饱和度，它们用于指定像素的颜色。U和V不是基础信号，它俩都是被正交调制的.

YUV与RGB视频信号相比，最大的优点在于只需占用极少的带宽，YUV只需要占用RGB一半的带宽。

与我们熟知的 RGB 类似，YUV也是一种颜色编码方法，被欧洲电视系统采用。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信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的 ，这样的 设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。 但在现今，YUV通常已经在电脑系统上广泛使用。

主要的采样格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2 和 YCbCr 4:4:4 ，其中 YCbCr 4:2:0是最常用的采样格式。

YUV三个信道的抽样率相同，因此在生成的图像里，每个象素的三个分量信息完整（每个分量通常8比特），经过8比特量化之后，未经压缩的每 个像素占用3个字节 。

每个色差信道的抽样率是亮度信道的一半，所以水平方向的色度抽样率只是4:4:4的一半。对非压缩的8比特量化的图像来说，每个由两个水平方向相邻的像素组成的宏像素需要占用4字节内存。

4:2:0并不意味着只有Y、Cb两个分量，而没有Cr分量。它实际指得是对 每行扫描线来说，只有一种色度分量 ，它以2:1的抽样率存储。 相邻的扫描行存储不同的色度分量 ，也就是说， 如果一行是4:2:0的话，下一行就是4:0:2 ，再下一行是4:2:0…以此类推。对每个色度分量来说， 水平方向和竖直方向的抽样率都是2:1 ，所以可以说色度的抽样率是4:1。对非压缩的8比特量化的视频来说，每个由2x2个2行2列相邻的像素组成的宏像素需要占用6字节内存。

我们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。

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，如图中的红色部分。

YUV存储格式分为两大类：planar（平面）格式 和 packed（打包）格式。对于planar格式，先连续存储所有像素点的Y分量，紧接着存储所有像素点的U分量，最后是所有像素点的V分量。对于packed格式，每个像素点的 Y、U、V 分量是连续交叉存储的。由于我们比较常用的是YUV 4:2:0格式，所以我们下面只介绍它的存储格式，其它如YUV 4:4:4 和 YUV 4:2:2请大家参阅其它文章。

YUV420P中的Y、U、V分量都是平面格式，如下图所示：

YUV420P又分为 I420 和 YV12 两种格式。I420格式和YV12格式的不同处在U平面和V平面的位置不同。在I420格式中，U平面紧跟在Y平面之后，然后才是V平面（即：YUV）；但YV12则是相反（即：YVU）。

YUV420SP中的Y分量为平面格式，UV分量为打包格式，即 U 和 V 分量交错排列。如下图所示：

YUV420SP也分为两种格式 NV12 和 NV21，这两种格式的不同在于UV交错排列的顺序不同。

本篇文章为大家介绍了什么是YUV，YUV和采样格式及其存储格式。这里并没有介绍RGB与YUV之间的转换，有兴趣的可以自行查阅相关信息。

在视频中的数据保存和传输都是YUV数据格式。主要是为了降低数据大小，如果argb格式数据，1px可能需要4个字节，而YUV可能就只需要1.5个字节。

简单的讲YUV是一种图像和视频的编码方式,RGB通过三种颜色来表达现实世界中的各种颜色，YUV通过 亮度 与 色度饱和度 来表示颜色。

RGB很好理解,它更直观。从学生开始就认识绘画的颜料是用三种颜色调配来的,汽车的油漆颜色也是RGB三种颜色调配而来的。

YUV的出现有它的历史意义但也是一种必然。它基于人眼对亮度的敏感度比色彩的敏感度更高的特点。Y表示亮度也可以理解在灰度值，最低的亮度就是黑色最高的亮度就是白色，中间的可呈现出灰色。

在黑白电视机向彩色电视机过渡的年代,黑白电视机只需要YUV中的一个分量Y就可以呈现出黑白画面。UV分量用在彩色电视机上即可呈现出彩色了。YUV可以带来更高的帧内压缩比,由于人眼对黑白更敏感，YUV可以弱化不敏感的信息,减少UV分量的采样。RGB24的每个像素需要3*8个字节,YUV呢？不同的YUV采样方式压缩比有所不同。

电视信息使用的是YUV而数字信息使用的是 YCrCb 命令，以下统称YUV。

YUV简介

与RGB类似，YUV也是一种颜色编码方法，主要用于视频领域，它将亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有UV信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这样设计解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。

YUV,分为三个分量，“Y"表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度；而”U"和“V”表示是色度（Chrominance或Chroma），作用于指定像素的颜色。

UV即CbCr（C代表颜色color，b代表蓝色blue，r代表红色red）

分类

YUV格式的两大类：平面(plannr)和紧凑(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，随是存储所有像素点的V，或者是先v后u

对于packed的YUV格式，每个像素点的Y，U，V是连续交替存储的。比如YUV420P 其中P表示紧凑，YUV420SP其中的SP表示“半紧凑”。

采样

主流的采样方式有三种，YUV4：4：4，YUV4：2：2 ，YVU4：2：0

YUV4：4：4采样，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。

最觉的YUV420P和YUV420SP都是基于4：2：0采样的，所以如果图片的宽为width,高为height,在内存中占的空间width*height*3/2,其中前width*height的空间存放Y分量，接着width*height/4存放U分量，最后width*height/4存放V分量。

YUV格式

常见的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYUV、AYUV、Y41P、Y411、Y211、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等，Android中比较常见是YUV420分两种：YUV420P和YUV420SP。以下为YUV420P和YUV420SP。

YUV420P

YUV420P是平面模式，Y、U、V分别在不同平面，也就是有三个平面。它是YUV标准格式4：2：0,为了更方便的看如下表示 ：

为了说明存储方式，每一组用不同颜色表示。每一种颜色都是一组，每四个Y共用一组UV分量。

比如：

Y1、Y2、Y7、Y8共用U1，V1；

Y3、Y4、Y9、Y10共用U2，V2；

 Y5、Y6、Y11、Y12共用U3，V3；

Y13，Y14，Y19，Y20共用U4，V4

Y17，Y18，Y23，Y24共用U6，V6

那么真实的在字节流中就是按照行从左到右一行一行的拼起来的：

YUV420分为:YU12和YV12

YUV格式

在Android中也叫作I420格式，首先是所有Y值 ，然后是所有U值，最后是所有V值。比如6*6的图片，内存大小就是6*6*3/2 = 54个字节。为了更清晰的查看，我们换行看，真实的是一行byte[]数据流。

1 YYYYYY

2 YYYYYY

3 YYYYYY

4 YYYYYY

5 UUUUUU

6 VVVVVV

YV12格式

YV12格式与YU12格式，首先是所有Y值，然后是所有V值，最后是所有U值。比如6*6图片，内存大小就是6*6*3/2=54字节

1 YYYYYY

2 YYYYYY

3 YYYYYY

4 YYYYYY

5 VVVVVV

6 UUUUUU

YUV420SP

YUV420SP也是平面模式。分为NV21和NV12两种格式。Y是一个平面，UV是一个平面， UV/VU为交替存储，而不是分为三个平面。

在Android Camera中文档强烈推荐使用NV21和YU12,因为这两种格式支持所有的相机设备。

Camera默认输出YUV的数据格式为NV21。但是在Camera2中推荐使用格式则是YUV_420_888。

NV21格式

在Android Carmra中手机从摄像头采集的预览数据默认值是NV21。

NV21存储顺序是先存Y值，再VU交替存储：YYYVUVUVU，比如6*6的图片，内存大小就是6*6*3/2=54个字节。

1 YYYYYY

2 YYYYYY

3 YYYYYY

4 YYYYYY

5 VUVUVU

6 VUVUVU

NV12格式

NV12存储顺序是先存Y值，再UV交替存储：YYYUVUVUV，比如6*6的图片，内存大小就是6*6*3/2=54字节。

1 YYYYYY

2 YYYYYY

3 YYYYYY

4 YYYYYY

5 UVUVUV

6 UVUVUV

这里先熟悉下Android中常见的YUV420P和YUV420SP。一般我们在使用yuv数据的时候，会对yuv数据进行变换，比如：摄像头数据旋转，从一种格式转为另一种数据等。

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