YUV 420、YCbCr 422、RGB 444以及色度二次采样

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本文探讨了RGB和YUV两种颜色编码方式。RGB作为显示器常用的彩色信息表达，通过红、绿、蓝三基色混合形成各种颜色。而YUV常用于视频通信，利用人眼对亮度敏感度高于色度的特性，减少数据量的同时保持图像质量。YUV有多种采样方式，如YUV420，适用于内存和带宽有限的场景。

学习完YUV相关的知识点，现谈谈自己对这方面的理解。

计算机里面，R、G、B也被称为“基色分量”。它们的取值，分别从0到255，一共256个等级(256是2的8次方)。所以，任何颜色，都可以用R、G、B三个值的组合表示。而且只有RGB格式的数据才能在屏幕或显示器上显示出来。

既然只有RGB格式信号才可以在显示器上显示出来，为什么还需要其他格式的信号(比如YUV)？带着这个问题让我们一起回顾一下RGB与YUV。

RGB

RGB 模型是目前常用的一种彩色信息表达方式，每一种颜色都是红、绿、蓝三种颜色的混合，在这种模式下通过叠加颜色生成其他的颜色值，因而适合于显示器等发光体的显示。

RGB 颜色空间可以看作是三维直角颜色坐标系中的一个正立方体。如上右图所示。红绿蓝三色在立方体的三个顶点上；洋红、青、黄色在立方体的立方体的另外三个顶点；黑色在坐标原点；而白色在离原点最远的定点上。在连接黑色与白色的对角线上，是亮度等量的三基色混合而成的灰色，该线称为灰色线。

下图是RGB如何形成图像的

那么对于一张1920 * 1080的图片，如果采用RGBA编码格式，这一张图片加载到内存并在设备中显示时，所占用的内存大小就是：

1920 * 1080 * 4 /1024 / 1024 = 7.9M`

YUV

YUV就是另外一种颜色数字化表示方式,常用与视频通信系统中。其中Y代表亮度(Luma)，U和V代表色度(Chroma)。YUV与YCbCr可统称为YUV(具体原因可以查阅相关方面的资料)。下图演示了RGB 和YUV的关系，以及Y对UV的影响

由于人眼对色度的敏感程度要低于对亮度的敏感程度，因而可以在使用YUV的时候，保证Y分量的前提下，可以舍弃一部分UV分量，来减少对带宽的需求，却也并不会太影响图像的质量。这就是YUV相对于RGB的优势，所以才会引入YUV的使用。

下图是YUV如何形成图像的

YUV常用采样方式

主流的YUV采样方式有如下三种：

YUV444
YUV422
YUV420
YUV444

YUV422

YUV420

其中YUV420最常用，YUV420包含YUV420p与YUV420sp，区别在于plane数量分别为3和2。根据uv分量的顺序不同YUV420p分为YV12和YU12,，YUV420sp分为NV12和NV21。 YUV420sp中uv分量是杂糅在一个plane中以uvuv或者vuvu的顺序存储在第二个plane中。