圖像基礎知識之YUV

 1、YUV經常使用格式

  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」則是色度與濃度（Chrominance、Chroma）

  YUV格式有兩大類：packed和planar。注：planar還分平面存儲和平面打包格式。

• 對於packed的YUV格式，每一個像素點的Y,U,V是連續交錯存儲的。
• 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，而後是全部像素點的V（平面存儲格式），或者 緊接着UV交錯存儲（平面打包格式）。

  經常使用的CODEC格式-planar，如圖：

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     YV12

 　　

　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 NV12

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 　　　W即圖像的寬度，H即圖像的高度，Stride表示圖像行的跨度，超出W部分爲填充數據，主要目的是爲了字節對齊，通常以16字節或者或者32字節對齊居多。

　　　 從左側數據存儲結構圖看出高度(H)是分層次的，YV12三層和NV12兩層，這個層次結構稱爲 Plane，即YV12在代碼中用 Plane[0]表示Y數據的起始地址，Plane[1]表示V數據的起始地址，Plane[1]表示U數據的起始地址。
　　　 而NV12的UV是在一個Plane中交錯存放，所以用兩個Plane表示便可。

　　　 從右側的數據排布圖可見YV12和NV12都是YUV 4:2:0採樣，每四個Y共用一組UV份量，已用顏色標明Y一、Y二、Y七、Y8共用U一、V1，而且在內存中連續排布。

 

2、YUV拓展知識

　   YUV格式主要的採樣格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:二、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。
　　用三個圖來直觀地表示採集的方式，黑點表示採樣該像素點的Y份量，以空心圓圈表示採樣該像素點的UV份量：

　　　

　　　　YUV 4:4:4採樣，每個Y對應一組UV份量。
　　　　YUV 4:2:2採樣，每兩個Y共用一組UV份量。
　　　　YUV 4:2:0採樣，每四個Y共用一組UV份量。

 

（1） YUVY 格式 （屬於YUV422）

　　
　　YUYV爲YUV422採樣的存儲格式中的一種，相鄰的兩個Y共用其相鄰的兩個Cb、Cr，分析，對於像素點Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均爲 Cb00、Cr00，其餘的像素點的YUV取值依次類推。

 

（2） UYVY 格式 （屬於YUV422）

　
　　UYVY格式也是YUV422採樣的存儲格式中的一種，只不過與YUYV不一樣的是UV的排列順序不同而已，還原其每一個像素點的YUV值的方法與上面同樣。

 

（3） YUV422P（屬於YUV422）

　

　 YUV422P也屬於YUV422的一種，它是一種Plane模式，即平面模式，並非將YUV數據交錯存儲，而是先存放全部的Y份量，而後存儲全部的U（Cb）份量，最後存儲全部的V（Cr）份量，如上圖所示。其每個像素點的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法，即兩個Y共用一個UV。好比，對於像素點Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均爲 Cb00、Cr00。

 

（4）YV12，YU12格式（屬於YUV420）

YU12和YV12屬於YUV420格式，也是一種Plane模式，將Y、U、V份量分別打包，依次存儲。其每個像素點的YUV數據提取遵循YUV420格式的提取方式，即4個Y份量共用一組UV。注意，上圖中，Y'00、Y'0一、Y'十、Y'11共用Cr00、Cb00，其餘依次類推。

（5）NV十二、NV21（屬於YUV420）

NV12和NV21屬於YUV420格式，是一種two-plane模式，即Y和UV分爲兩個Plane，可是UV（CbCr）爲交錯存儲，而不是分爲三個plane。其提取方式與上一種相似，即Y'00、Y'0一、Y'十、Y'11共用Cr00、Cb00

 

注：

YUV420P，Y，U，V三個份量都是平面格式，分爲I420和YV12。I420格式和YV12格式的不一樣處在U平面和V平面的位置不一樣。在I420格式中，U平面緊跟在Y平面以後，而後纔是V平面（即：YUV）；但YV12則是相反（即：YVU）。
YUV420SP, Y份量平面格式，UV打包格式, 即NV12。 NV12與NV21相似，U 和 V 交錯排列,不一樣在於UV順序。
I420: YYYYYYYY UU VV    =>YUV420P
YV12: YYYYYYYY VV UU    =>YUV420P
NV12: YYYYYYYY UVUV     =>YUV420SP
NV21: YYYYYYYY VUVU     =>YUV420SP