音视频基础知识---像素格式YUV

YUV概述YUV,是一种颜色编码方法。常使用在各个影像处理组件中。YUV在对照片或影片编码时,考虑到人类的感知能力,允许降低色度的带宽。YUV,分为三个分量:Y表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰度值;U(Cb)表示色度(Chrominance)V(Cr)表示浓度(Chroma)通常UV一起描述影像色彩和饱和度,用于指定像素的颜色。对于YUV图像来说,并不是每个像素点都需要包含了Y...

音视频基础知识---像素格式YUV
YUV概述

YUV,是一种颜色编码方法。常使用在各个影像处理组件中。 YUV在对照片或影片编码时,考虑到人类的感知能力,允许降低色度的带宽。

YUV,分为三个分量:

  • Y表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰度值;
  • U(Cb)表示色度(Chrominance)
  • V(Cr)表示浓度(Chroma)

通常UV一起描述影像色彩和饱和度,用于指定像素的颜色。

对于 YUV 图像来说,并不是每个像素点都需要包含了 Y、U、V 三个分量,根据不同的采样格式,可以每个 Y 分量都对应自己的 UV 分量,也可以几个 Y 分量共用 UV 分量。

YUV采样格式

YUV444

YUV 4:4:4 采样,意味着 Y、U、V 三个分量的采样比例相同,因此在生成的图像里,每个像素的三个分量信息完整,都是 8 bit,也就是一个字节。

图像像素数据: Y0U0V0 Y1U1V1 Y2U2V2 Y3U3V3 采样的码流: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3 为什么叫4:4:4 , 意思是每4个像素里的数据有4个Y, 4个U, 4个V Y分量的大小: w*h U分量的大小: w*h V分量的大小: w*h

通过YUV444采样的图像大小和RGB颜色模型的图像大小是一样的。

一张 1280 * 720 大小的图片,在 YUV 4:4:4 采样时的大小为:

(1280*720*81280*720*81280*720*8)/8/1024/1024 = 2.64 MB

YUV422

YUV 4:2:2 采样,意味着每采样过一个像素点,都会采样其 Y 分量,而 U、V 分量就会间隔一个采集一个,Y 分量和 UV 分量按照 2 : 1 的比例采样。如果水平方向有8个像素点,那么就采样8 个 Y 分量,4 个 UV 分量。

图像像素数据: Y0U0V0 Y1U1V1 Y2U2V2 Y3U3V3 采样的码流: Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3 为什么叫4:2:2,意思是每4个像素里面有4个Y,2个U,2个V Y分量的大小: w*h U分量的大小: w*h/2 V分量的大小: w*h/2

一张 1280 * 720 大小的图片,在 YUV 4:2:2 采样时的大小为:

(1280*720*8(1280*720)/2*8(1280*720)/2*8)/8/1024/1024 = 1.76 MB

通过与YUV444采样进行比较可以算出,YUV 422 采样的图像比YUV444采样图像节省了三分之一的存储空间,在传输时占用的带宽也会减少。

YUV420

YUV 4:2:0 采样,并不是指只采样 U 分量而不采样 V 分量。而是指,其中,每采样过一个像素点,都会采样其 Y 分量,而 U、V 分量就会间隔一行按照 2 : 1 进行采样。比如,第一行扫描时,YU 按照 2 : 1 的方式采样,那么第二行扫描时,YV 分量按照 2:1 的方式采样。对于每个色度分量来说,它的水平方向和竖直方向的采样和 Y 分量相比都是 2:1 。

图像像素数据: [Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、 [Y2 U2 V2]、 [Y3 U3 V3]  [Y5 U5 V5]、[Y6 U6 V6]、 [Y7 U7 V7] 、[Y8 U8 V8]采样的码流:  Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3  Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8 为什么叫4:2:0,意思是每4个像素中有4个Y,2个U,0个V,而下一行的四个像素中有4个Y,0个U,2个VY分量的大小: w*h U分量的大小: w*h/4 V分量的大小: w*h/4

一张 1280 * 720 大小的图片,在 YUV 4:2:0 采样时的大小为:

(1280*720*8(1280*720)/4*8(1280*720)/4*8)/8/1024/1024 = 1.32 MB

可以看到 YUV 420 采样的图像比 RGB 模型图像节省了一半的存储空间,因此它也是比较主流的采样方式。

YUV存储格式

YUV存储格式有两大类:planar 和 packed

  • planar,平面格式,先连续存储所有像素点的Y,紧接着存储所有像素点的U,然后是所有像素点的V;将几个分量分开存,比如YUV420中,data[0]专门存Y,data[1]专门存U,data[2]专门存V。
  • packed,打包格式,每个像素点的Y,U,V是连续交错存储的,所有数据都存在data[0]中。

根据采样方式和存储格式的不同,就有了多种 YUV 格式。这些格式主要是基于 YUV 4:2:2 和 YUV 4:2:0 采样。

常见的基于 YUV 4:2:2 采样的格式如下表:

YUV422采样

YUYV

UYUV

YUV422P

YUYV

YUYV 格式是采用打包格式进行存储的,指每个像素点都采用 Y 分量,但是每隔一个像素采样它的 UV 分量,排列顺序如下:

Y0 UO Y1 V0 Y2 U1 Y3 V1

Y0 和 Y1 公用 U0 V0 分量,Y2 和 Y3 公用 U1 V1 分量

UYVY

UYVY 格式是采用打包格式进行存储,它的顺序和 YUYV 相反,先采用 U 分量再采样 Y 分量,排列顺序如下:

U0 Y0 V0 Y1 U1 Y2 V1 Y3

YUV422P

YUV 422P 格式,又叫做 I422,采用的是平面格式进行存储,先存储所有的 Y 分量,再存储所有的 U 分量,再存储所有的 V 分量。

Y0 Y1 Y2 Y3 U0 U1 V0 V1

常见的基于 YUV 4:2:0 采样的格式如下表:

YUV420采样

YUV420采样

YUV420P

YV12

YU12

YUV420SP

(semi-Planar二维平面)

NV12

NV21

YUV 420P 和 YUV 420SP 都是基于 Planar 平面模式 进行存储的,先存储所有的 Y 分量后, YUV420P 类型就会先存储所有的 U 分量或者 V 分量,而 YUV420SP 则是按照 UV 或者 VU 的交替顺序进行存储了,具体查看看下图:

YUV420P

YUV420SP

YV12

YV12,采用的是平面格式进行存储,先存 Y 分量,再存 V 分量,最后U分量

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 V0 U0

YU12

YU12,采用的是平面格式进行存储,先存 Y 分量,再存 U分量,最后V分量

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 U0 V0

NV12 (ios常用)

NV12,采用的是平面格式进行存储,再 UV 进行交替存储

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 U0 V0

NV21(android常用)

NV21,采用的是平面格式进行存储,再 VU 进行交替存储

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 V0 U0

源文地址:https://www.guoxiongfei.cn/csdn/1536.html