YUV格式&像素

轉自：http://blog.csdn.net/grow_mature/article/details/9004548

 

一幅彩色圖像的基本要素是什麼？

說白了，一幅圖像包括的基本東西就是二進制數據，其容量大小實質即爲二進制數據的多少。一幅1920x1080像素的YUV422的圖像，大小是1920X1080X2=4147200（十進制），也就是3.95M大小。這個大小跟多少個像素點和數據的存儲格式有關。下面簡述yuv與像素的關係：

 

YUV與像素的關係：

YUV是利用一個亮度（Y）、兩個色差(U,V)來代替傳統的RGB三原色來壓縮圖像。傳統的RGB三原色使用紅綠藍三原色表示一個像素，每種原色佔用一個字節（8bit），所以一個像素用RGB表示則須要8*3=24bit。若是使用YUV表示這個像素，假設YUV的採樣率爲：4：2：0，即每個像素對於亮度Y的採樣頻率爲1，對於色差U和V，則是每相鄰的兩個像素各取一個U和V。對於單個的像素來講，色差U和V的採樣頻率爲亮度的一半。若有三個相鄰的像素，若是用RGB三原色表示，則共須要佔用：8*3*3=72bits；若是採用YUV（4：2：0）表示，則只須要佔用：8*3（Y）+ 8*3*0.5（U）+8*3*0.5（V）= 36bits。只需原來一半的空間，就能夠表示原來的圖像，數據率壓縮了一倍，而圖像的效果基本沒發生變化。

 

通常描述一幅圖像的參數時咱們會考慮如下幾點：

一、寬：一行有多少個像素點。二、高：一列有多少個像素點。三、YUV格式仍是RGB格式？四、一行多少個字節？五、圖像大小是多少？六、圖像的分辨率是多少？

 

如下對YUV42二、YUV420和YUV444進行初步解析：

YUV422格式。

分爲不少小類，按照U、V的排列能夠有YUYV,YVYU,UYVY,VYUY四種，其中，YUYVY通常又稱做yuv2格式。

而這四種YUV422格式，每種又能夠分爲2小類，按Y和UV的排列能夠有打包格式和平面格式。例如，一個640×480×2的YUV文件，打包格式就是YUYVYUYV這樣一直排列下去，平面格式就是先640×480個Y排列完，而後是640×240個U，而後是640×240個V這樣排列，以下

圖：

 

假若有一幅640×480的圖片，用yuv422來表示，那麼，採樣方式就是每一個像素採樣Y信號，U,V信號隔一個採樣，這樣算下來，就有640×480個Y,640×240個U,640×240個V，一幅640×480大小的YUV圖片佔的總字節數爲640×480×2個字節，每像素2個字節，也就是16位。

在內存種中這樣排列：Y0U0Y1V0 Y2U1Y3V1...

第一個像素的YUV值爲：Y0 U0 V0

第二個像素的YUV值爲： Y1 U0 V0

第三個像素的YUV值爲： Y2 U1 V1

.....其餘以此推類，也就是說每兩個像素是共用了UV的；在一行上來看，每一個像素的YUV值中Y值被採樣，UV值採樣0後，跳到3，而後5，因此每行上Y有640個，U,V各320個。

主要的採樣格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:二、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。其中YCbCr 4:1:1 比較經常使用，其含義爲：每一個點保存一個 8bit 的亮度值(也就是Y值), 每 2x2 個點保存一個 Cr 和Cb 值, 圖像在肉眼中的感受不會起太大的變化。因此, 原來用 RGB(R,G,B 都是 8bit unsigned) 模型, 4 個點須要 8x3=24 bites（以下圖第一個圖）. 而如今僅須要 8+(8/4)+(8/4)=12bites, 平均每一個點佔12bites，這樣就把圖像的數據壓縮了一半。

以上僅給出了理論上的示例，在實際數據存儲中是有多是不一樣的，下面給出幾種具體的存儲形式：

（1） YUV 4:4:4

YUV三個信道的抽樣率相同，所以在生成的圖像裏，每一個象素的三個份量信息完整（每一個份量一般8比特），通過8比特量化以後，未經壓縮的每一個像素佔用3個字節。

下面的四個像素爲: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

存放的碼流爲: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3

（2） YUV 4:2:2

每一個色差信道的抽樣率是亮度信道的一半，因此水平方向的色度抽樣率只是4:4:4的一半。對非壓縮的8比特量化的圖像來講，每一個由兩個水平方向相鄰的像素組成的宏像素須要佔用4字節內存（亮度2個字節,兩個色度各1個字節）。。

下面的四個像素爲: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

存放的碼流爲: Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3

映射出像素點爲：[Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]

（3） YUV 4:1:1

4:1:1的色度抽樣，是在水平方向上對色度進行4:1抽樣。對於低端用戶和消費類產品這仍然是能夠接受的。對非壓縮的8比特量化的視頻來講，每一個由4個水平方向相鄰的像素組成的宏像素須要佔用6字節內存（亮度4個字節,兩個色度各1個字節）。

下面的四個像素爲: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

存放的碼流爲: Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3

映射出像素點爲：[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]

（4）YUV4:2:0

4:2:0並不意味着只有Y,Cb而沒有Cr份量。它指得是對每行掃描線來講，只有一種色度份量以2:1的抽樣率存儲。相鄰的掃描行存儲不一樣的色度份量， 也就是說，若是一行是4:2:0的話，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0...以此類推。對每一個色度份量來講，水平方向和豎直方向的抽樣率都是 2:1，因此能夠說色度的抽樣率是4:1。對非壓縮的8比特量化的視頻來講，每一個由2x2個2行2列相鄰的像素組成的宏像素須要佔用6字節內存（亮度4個字節,兩個色度各1個字節）。

下面八個像素爲：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2][Y3 U3 V3]

[Y5U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7U7 V7] [Y8 U8 V8]

存放的碼流爲：Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3

Y5V5 Y6 Y7 V7 Y8

映射出的像素點爲：[Y0 U0 V5] [Y1 U0 V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7]

[Y5U0 V5] [Y6 U0 V5] [Y7U2 V7] [Y8 U2 V7]

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