YUV數據格式與YUV_420_888

最近在準備作Android Camera2相關應用，恰好也碰上了YUV格式相關的問題，因此仍是寫一篇博客理解YUV格式數據。

介紹

YUV是一種顏色空間，基於YUV的顏色編碼是流媒體的經常使用編碼方式。

YUV是編譯true-color顏色空間（color space）的種類，Y'UV, YUV, YCbCr，YPbPr等專有名詞均可以稱爲YUV，彼此有重疊。「Y」表示明亮度（Luminance、Luma），「U」和「V」則是色度、濃度（Chrominance、Chroma），Y′UV, YUV, YCbCr, YPbPr所指涉的範圍，常有混淆或重疊的狀況。

YUV格式有兩大類：planar和packed。

• 平面格式（planar formats） ：對於planar的YUV格式，先連續存儲全部像素點的Y，緊接着存儲全部像素點的U，隨後是全部像素點的V，如 YYYY YYYY UU VV。

• 緊縮格式（packed formats）：對於packed的YUV格式，每一個像素點的Y,U,V是連續交替存儲的，如YUV YUV YUV YUV，這種排列方式跟 RGB 很相似。

歷史

Y'UV的發明是因爲彩色電視與黑白電視的過渡時期。黑白視頻只有Y（Luma，Luminance）視頻，也就是灰階值。到了彩色電視規格的制定，是以YUV/YIQ的格式來處理彩色電視圖像，把UV視做表示彩度的C（Chrominance或Chroma），若是忽略C信號，那麼剩下的Y（Luma）信號就跟以前的黑白電視頻號相同，這樣一來便解決彩色電視機與黑白電視機的兼容問題。Y'UV最大的優勢在於只需佔用極少的帶寬。

由於UV分別表明不一樣顏色信號，因此直接使用R與B信號表示色度的UV。 也就是說UV信號告訴了電視要偏移某象素的的顏色，而不改變其亮度。 或者UV信號告訴了顯示器使得某個顏色亮度依某個基準偏移。 UV的值越高，表明該像素會有更飽和的顏色。

彩色圖像記錄的格式，常見的有RGB、YUV、CMYK等。彩色電視最先的構想是使用RGB三原色來同時傳輸。這種設計方式是原來黑白帶寬的3倍，在當時並非很好的設計。RGB訴求於人眼對色彩的感應，YUV則着重於視覺對於亮度的敏感程度，Y表明的是亮度，UV表明的是彩度（所以黑白電影可省略UV，相近於RGB），分別用Cr和Cb來表示，所以YUV的記錄一般以Y:UV的格式呈現。

將一張圖片的Y、U、V數據單獨顯示就會以下圖所示：

常見YUV格式

YUV的存儲格式其實與其採樣的方式密切相關，主流的採樣方式有三種，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0。

以黑點表示採樣該像素點的Y份量，以空心圓圈表示採用該像素點的UV份量
複製代碼

YUV444

4:4:4表示徹底取樣，每一個像素點都採樣單獨的 YUV 份量信息，包含了最全面的 YUV 信息。

YUV422

在 YUV444 編碼的基礎上採用 2 * 1 的矩陣進行二次取樣，也就是在水平方向上隔一列採樣一次 UV 信息，在垂直方向上進行徹底取樣，每兩個Y共用一組UV份量。

• YUYV格式

  字節排列 : YUYV YUYV YUYV YUYV

• UYVY 格式

  字節排列 : UYVY UYVY UYVY UYVY

• YUV422P格式

  字節排列 :YYYY YYYY UUUU VVVV

YUV420

解決 YUV444 佔用空間過大問題，也是最經常使用的採樣格式。在 YUV444 格式的基礎上使用 2 * 2 矩陣對像素點進行二次取樣，4 個像素點具備單獨 Y 份量且共享同一個 UV 信息，總 6 字節。一幀圖像佔用總空間 (W * H + W * H / 2) bytes，比 YUV444 少一半空間。

• I420格式 字節排列 YYYY YYYY UU VV，所有都是平面型排列

• NV21格式 字節排列 YYYY YYYY UV UV，Y 平面和 UV 平面， UV 內部是緊湊型

• YV12格式 字節排列 YYYY YYYY VV UU，平面型，V 在 U 前面

更多YUV格式參看：V4L2文檔翻譯（十）

4 ：2： 2 和4：2：0 轉換

最簡單的方式：

YUV4:2:2 ---> YUV4:2:0 Y不變，將U和V信號值在行(垂直方向)在進行一次隔行抽樣

YUV4:2:0 ---> YUV4:2:2 Y不變，將U和V信號值的每一行分別拷貝一份造成連續兩行數據

YUV_420_888

YUV_420_888是在Android Camera2直播開發中遇到的一個Android內部的YUV格式，當時也是在這個格式上面糾結很久，直播的視頻流想用YUV420P格式的數據，但卻不清楚這個YUV_420_888到底對應的究竟是個什麼樣的格式，網上對這個格式的講解也比較少。在搜索一番以後終於搞定，在這裏記錄一下。

下面這兩篇博客介紹了YUV_420_888以及如何解析，講的很清晰，這裏仍是不本身去寫了。

android camera2 拿到的yuv420數據究竟是什麼樣的？

Android: Image類淺析(結合YUV_420_888)