视频格式YUV
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发布时间：2022-09-07 14:49
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时间：2023-01-22 23:33
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。
