YUV原理学习总结

目录

1.什么是YUV格式

2.YUV优势：节省带宽和存储空间

3.YUV采样格式：采样格式与大小计算（以1920x1080图像为例）

4.YUV存储格式：Planer(平面格式)和Packed（打包格式）

Planar（平面格式）：

Packed（打包格式）：

5:YUV420的常见打包格式：

NV12 和 NV21（半平面 / Semi-Planar）

YV12 和 YU12（I420）（平面 / Planar）

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1.什么是YUV格式

YUV是一种常见的视频像素格式，经常用在视频编解码上面，YUV分别由Y分量和U、V分量(红色投影Cr)组成。

1. Y（亮度）：代表图像的明暗程度（灰阶值），是视觉感知中最重要的部分。

2. UV（色度）：代表图像的色彩信息，包括色调和饱和度。

3. 分离的优势：Y和UV分量可以分离，这使得只有Y分量的图像就是黑白图像，完美兼容黑白电视系统。

4. 应用场景：主要用于视频处理和编解码。

2.YUV优势：节省带宽和存储空间

3.YUV采样格式：采样格式与大小计算（以1920x1080图像为例）

采样格式	采样规则	数据量计算 (每帧)	结果 (每帧)	应用场景
RGB24	每个像素完整的R、G、B	1920 * 1080 * 3 Bytes	~5.93 MB	图像采集、屏幕显示
YUV444	无压缩。每个像素都有独立的Y、U、V。	1920 * 1080 * 3 Bytes	~5.93 MB	专业后期制作、高质量图像处理
YUV422	水平压缩。每两个Y像素共享一组UV。	1920*1080*1.5 (Y) + 1920*1080*1 (UV) = 1920*1080*2 Bytes	~3.96 MB	专业视频接口（如SDI）
YUV420	水平与垂直压缩。每四个Y像素（2x2块）共享一组UV。最常用。	1920*1080*1 (Y) + (1920*1080/4) * 2 (UV) = 1920*1080*1.5 Bytes	~2.98 MB	几乎所有消费级场景（流媒体、存储、广播）

        YUV444：YUV三个分量采用相同的采样比例进行采样，每个分量的信息都是完整的，都是8bit（完成的信息是8bit）

计算说明：

• 基础：1920 * 1080 = 2,073,600 像素。

• YUV420：Y分量 = 2,073,600 Bytes；U分量 = 2,073,600 / 4 = 518,400 Bytes；V分量同理。总计：2,073,600 * 1.5 = 3,110,400 Bytes ≈ 2.98 MB。

• YUV420:交叉采样模式--第一行采集完整的Y和压缩后的U，第二行采集完整的Y和压缩后的V

• 压缩后的U=w/2*h/2=wh/4；压缩后的V的同理

4.YUV存储格式：Planer(平面格式)和Packed（打包格式）

• Planar（平面格式）：

• 按分量集中存储。三个分量分别位于三个独立的“平面”（数组）中。这种格式对压缩和处理非常友好，因此是视频编解码领域（如I420, NV12）最主流的存储方式。

• • 
    NV12 是一种特殊的“半平面”格式：Y在一个平面，而UV分量交错打包在第二个平面。

• Packed（打包格式）：

• 按像素交错存储。每个像素的Y、U、V分量连续排布，存放在一个数组。这种格式更接近传感器的原始输出，因此常用于相机数据采集和初始处理。

• 

5:YUV420的常见打包格式：

NV12 和 NV21（半平面 / Semi-Planar）

• 特点：Y分量一个平面，UV分量交错存储在第二个平面。

• 内存布局：

  • 第一块：所有 Y 分量。

第二块：UV 或 VU 分量成对交替出现。

格式	描述	内存布局（以4x4图像为例）
NV12	先存放所有Y，然后UV交替	YYYYYYYYYYYYYYYY UVUV
NV21	先存放所有Y，然后VUY交替	YYYYYYYYYYYYYYYY VUVU

YV12 和 YU12（I420）（平面 / Planar）

• 特点：Y、U、V三个分量分别存储在三个独立的平面。

• 内存布局：

  • 第一块：所有 Y 分量。

  • 第二块：所有 U（或 V）分量。

  • 第三块：所有 V（或 U）分量。

    格式	描述	内存布局（以4x4图像为例）
    YU12	先存所有Y，然后所有U，最后所有V	YYYYYYYYYYYYYYYY UUUU VVVV
    YV12	先存所有Y，然后所有V，最后所有U	YYYYYYYYYYYYYYYY VVVV UUUU