Relationship between YUV and RGB

可以参考维基百科的解释：https://zh.wikipedia.org/wiki/YUV
color depth: https://en.wikipedia.org/wiki/Color_depth

1. YUV格式

1.1 基本概念

YUV 的存储大小：8bit perpixel、10bit perpixel、12bit perpixel、16bit perpixel
不同的bit perpixel(bpp) 表示对应的像素点的占用的内存也不一样。
8 bit 的值 直接用int8 就可以了；
10、12、16bit的值根据情况来确定大小的读取，一般使用int16 来计算；如果不够10Bits，会将16bits的空余的值赋0。
通常，YUV的存储，是先存储Y值的数据，UV根据不同的格式来对应的存储。包含的格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和YCbCr 4:4:4

• 4:4:4表示完全取样。
  占用的空间内存为：
  $$size=height\ast width\ast 3$$
• 4:2:2表示2:1的水平采样，垂直完全采样。
  占用的空间内存为：
  $$size=height\ast width\ast (1+1)$$
• 4:2:0表示2:1的水平采样，垂直2:1采样。
  占用的空间内存为：
  $$size=height\ast width\ast (1+1/2)$$
• 4:1:1表示4:1的水平采样，垂直完全采样。
  占用的空间内存为：
  $$size=height\ast width\ast (1+1/2)$$

1.2 YUV420

通常YUV420的存储格式为：

一般情况下，我们先读取Y值，后读取U值，最后读取V值；
YUV420的根式还包括YUV420P（planar 平面）和YUV420SP（semi-planar 半平面）

1.2.1 YUV420P

对于YUV420P，包括I420和YV12格式：
YU12（I420）: YYYYYYYY UUVV
也就是先读取Y后读取U最后读取V

YV12: YYYYYYYY VVUU
先读取Y后读取V最后读取V

1.2.2 YUV420SP

YUV420SP格式的图像阵列，是先读取Y值，然后UV或者VU交替存储。NV12和NV21属于YUV420SP格式。是一种两平面的模式。

NV12：先存储Y后，UV交替存储，即YYYYUVUV

NV21：先存储Y后，VU交替存储，即 YYYYVUVU

2. YUV420sp to RGB

# -*- coding: utf-8 -*-
from PIL import Image
import time, shutil, sys
from time import perf_counter
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from skimage import io
path = '10_0.yuv'
def readyuv(path, r, c, bits):
    with open(path,'rb') as fp: 
         if bits == 8:
             data_bytes = fp.read(r*c+int(r*c/2))
             data_bytes = np.fromstring(data_bytes,'int8')
         if bits == 10:
             data_bytes = fp.read(2*(r*c+int(r*c/2)))
             data_bytes = np.fromstring(data_bytes,'int16')  
         my = data_bytes[0 : r*c]
         mu = data_bytes[r*c:r*c+int(r*c/2):2]
         mv = data_bytes[r*c+1: r*c+int(r*c/2):2]
         imy = np.reshape(my, (c, r))
         imu = np.reshape(mu, (int(c/2), int(r/2)))
         imv = np.reshape(mv, (int(c/2), int(r/2)))
         if bits == 10:
             imy1 = imy1 / 1023 * 255
             imy = imy1.astype(int)
             imu1 = imu1 / 1023 * 255
             imu = imu1.astype(int)
             imv1 = imv1 / 1023 * 255
             imv = imv1.astype(int)
    return imy, imu, imv
data = read_yuv1(path2, 4000, 3000, bits=10)
plt.figure()
plt.imshow(data)
data1 = data.astype(int)
plt.figure()
plt.imshow(data1)

将YUV转化为RGB，范围是[0, 255]，需要进行计算
计算公式如下所示：