YUV格式介绍

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最近一直在搞视频解码这一块的东西,为了方便,我整合一下所有的关于YUV相关的内容,方便以后查找。

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或Luma),也就是灰阶值,“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。

YUV

那么YUV又从何而来呢?在现代彩色电视系统中,通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机进行摄像,然后把摄得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB,再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R-Y(即U)、B-Y(即V),最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码,用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的YUV色彩空间表示。

采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量,那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题,使黑白电视机也能接收彩色电视信号。

YUV420

YUV420格式是指,每个像素都保留一个Y(亮度)分量,而在水平方向上,不是每行都取U和V分量,而是一行只取U分量,则其接着一行就只取V分量,以此重复(即4:2:0, 4:0:2, 4:2:0, 4:0:2 …),所以420不是指没有V,而是指一行采样只取U,另一行采样只取V。在取U和V时,每两个Y之间取一个U或V。但从4x4矩阵列来看,每4个矩阵点Y区域中,只有一个U和V,所以它们的比值是4:1。所以对于一个像素,RGB需要8 * 3 = 24位,即占3个字节;而YUV420P,8 + 8/4 + 8/4 = 12位,即占2个字节,其中8指Y分量,8/4指U和V分量。

从这里也可以看出,YUV要比RGB节省存储空间。

这里为什么一个分量是8位呢?

不管是R G B还是 Y U V他们每个分量的取值都是0-255,而计算机都是用二进制来存储的。巧了,一个字节(8bit)刚好可以记录0-255的数,所以刚好就是这样存了吧。

对于所有YUV420图像,它们的Y值排列是完全相同的,因为只有Y的图像就是灰度图像。YUV420sp与YUV420p的数据格式它们的UV排列在原理上是完全不同的。420p它是先把U存放完后,再存放V,也就是说UV它们是连续的。而420sp它是UV、UV这样交替存放的。

U为Cb,V为Cr。

首先要知道YUV究竟有多少种格式,我从FFmpeg和mpp库中提取了它们所支持的所有YUV格式。FFmpeg头文件中libavutil/pixfmt.h,64行开始是显示格式相关的。包括:YUV420P/YUYV422/YUV422P/YUV444P/YUV444P/YUV41