常用圖像像素格式 RGB 和 YUV,像素格式描述了像素數(shù)據(jù)存儲所用的格式，定義了像素在內(nèi)存中的編碼方式。RGB 和 YUV 為兩種經(jīng)常使用的像素格式。
一般較為熟悉，RGB圖像具有三個通道 R、G、B，分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán)三個分量，由三個分量的值決定顏色；這三種顏色稱為 三原色，將它們以不同的比例相加，可以產(chǎn)生多種多樣的顏色。
通常，會給RGB圖像加一個通道alpha，即透明度，于是共有四個分量共同控制顏色(RGBA)
在圖像顯示中，一張 1280 * 720 大小的圖片，就代表著它有 1280 * 720 個像素點(diǎn)。其中每一個像素點(diǎn)的顏色顯示都采用 RGB 編碼方法，將 RGB 分別取不同的值，就會展示不同的顏色。
RGB 圖像中，每個像素點(diǎn)都有紅、綠、藍(lán)三個原色，其中每種原色都占用 8 bit，也就是一個字節(jié)，那么一個像素點(diǎn)也就占用 24 bit，也就是三個字節(jié)。
一張 1280 * 720 大小的圖片，就占用 1280 * 720 * 3 / 1024 / 1024 = 2.63 MB 存儲空間。
(YCrCb)是指將亮度參量Y和色度參量U/V分開表示的像素格式，主要用于優(yōu)化彩色視頻信號的傳輸。
Y 表示明亮度（Luminance,Luma或brightness），也就是灰階值
U 和 V 表示的則是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及飽和度，用于指定像素的顏色。
YUV像素格式來源于RGB像素格式，通過公式運(yùn)算，YUV 三分量可以還原出 RGB，YUV 轉(zhuǎn) RGB 的公式如下：
R = Y + 1.403V G = Y - 0.344U - 0.714V B = Y + 1.770U
一般，將 RGB 和 YUV 的范圍均限制在 [0, 255] 間，則有如下轉(zhuǎn)換公式：
R = Y + 1.403(V - 128） G = Y - 0.344(U - 128) - 0.714(V - 128) B = Y + 1.770(U - 128)
鑒于 RGB 格式已經(jīng)見得見多，本文主要總結(jié) YUV 常見的幾種像素格式。
YUV 相比于 RGB 格式最大的好處是可以做到在保持圖像質(zhì)量降低不明顯的前提下，減小文件大小。TUV 格式之所以能夠做到，是因為進(jìn)行了采樣操作。
YUV 碼流的存儲格式與其采樣方式密切相關(guān)，主流的采樣方式有三種：YUV 4:4:4(YUV444)，YUV 4:2:2(YUV422)，YUV 4:2:0(YUV420)。
若以以黑點(diǎn)表示采樣該像素點(diǎn)的 Y 分量，以空心圓圈表示采用該像素點(diǎn)的 UV 分量，則這三種采樣方式如下：
即：
YUV 4:4:4 采樣，每一個 Y 對應(yīng)一組 UV 分量。
YUV 4:2:2 采樣，每兩個 Y 共用一組 UV 分量。
YUV 4:2:0 采樣，每四個 Y 共用一組 UV 分量。
YUV 4:4:4 采樣，意味著 Y、U、V 三個分量的采樣比例相同，因此在生成的圖像里，每個像素的三個分量信息完整，都是 8 bit，也就是一個字節(jié)。
其中，Y 分量用叉表示，UV 分量用圓圈表示。
舉個例子 ：
假如圖像像素為：[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
那么采樣的碼流為：Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
最后映射出的像素點(diǎn)依舊為 [Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
可以看到這種采樣方式的圖像和 RGB 顏色模型的圖像大小是一樣，并沒有達(dá)到節(jié)省帶寬的目的，當(dāng)將 RGB 圖像轉(zhuǎn)換為 YUV 圖像時，也是先轉(zhuǎn)換為 YUV 4:4:4 采樣的圖像。
YUV 4:2:2 采樣，意味著 UV 分量是 Y 分量采樣的一半，Y 分量和 UV 分量按照 2 : 1 的比例采樣。如果水平方向有 10 個像素點(diǎn)，那么采樣了 10 個 Y 分量，而只采樣了 5 個 UV 分量。
如下圖所示：
其中，Y 分量用叉表示，UV 分量用圓圈表示。
舉個例子 ：
假如圖像像素為：[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
那么采樣的碼流為：Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
其中，每采樣過一個像素點(diǎn)，都會采樣其 Y 分量，而 U、V 分量就會間隔一個采集一個。
最后映射出的像素點(diǎn)為 [Y0 U0 V1]、[Y1 U0 V1]、[Y2 U2 V3]、[Y3 U2 V3]
采樣的碼流映射為像素點(diǎn)，還是要滿足每個像素點(diǎn)有 Y、U、V 三個分量。但是可以看到，第一和第二像素點(diǎn)公用了 U0、V1 分量，第三和第四個像素點(diǎn)公用了 U2、V3 分量，這樣就節(jié)省了圖像空間。
一張 1280 * 720 大小的圖片，在 YUV 4:2:2 采樣時的大小為：
total = w * h + w * h * 2 / 2（1280 * 720 + 1280 * 720 * 0.5 * 2） / 1024 / 1024 = 1.76 MB 。
可以看到 YUV 4:2:2 采樣的圖像比 RGB 模型圖像節(jié)省了三分之一的存儲空間，在傳輸時占用的帶寬也會隨之減少。
YUV 4:2:0 采樣，并不是指只采樣 U 分量而不采樣 V 分量。而是指，在每一行掃描時，只掃描一種色度分量（U 或者 V），和 Y 分量按照 2 : 1 的方式采樣。比如，第一行掃描時，YU 按照 2 : 1 的方式采樣，那么第二行掃描時，YV 分量按照 2:1 的方式采樣。對于每個色度分量來說，它的水平方向和豎直方向的采樣和 Y 分量相比都是 2:1 。
如下圖所示：
假設(shè)第一行掃描了 U 分量，第二行掃描了 V 分量，那么需要掃描兩行才能夠組成完整的 UV 分量。
舉個例子 ：
假設(shè)圖像像素為：
[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、 [Y2 U2 V2]、 [Y3 U3 V3][Y5 U5 V5]、[Y6 U6 V6]、 [Y7 U7 V7] 、[Y8 U8 V8]
那么采樣的碼流為：Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3 Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8
其中，每采樣過一個像素點(diǎn)，都會采樣其 Y 分量，而 U、V 分量就會間隔一行按照 2 : 1 進(jìn)行采樣。
最后映射出的像素點(diǎn)為：
[Y0 U0 V5]、[Y1 U0 V5]、[Y2 U2 V7]、[Y3 U2 V7][Y5 U0 V5]、[Y6 U0 V5]、[Y7 U2 V7]、[Y8 U2 V7]
從映射出的像素點(diǎn)中可以看到，四個 Y 分量是共用了一套 UV 分量，而且是按照 2*2 的小方格的形式分布的，相比 YUV 4:2:2 采樣中兩個 Y 分量共用一套 UV 分量，這樣更能夠節(jié)省空間。
一張 1280 * 720 大小的圖片，在 YUV 4:2:0 采樣時的大小為：
total = w * h + w * h * 2 /4 （1280 * 720 + 1280 * 720 * 0.25 * 2） / 1024 / 1024 = 1.32 MB 。
可以看到 YUV 4:2:0 采樣的圖像比 RGB 模型圖像節(jié)省了一半的存儲空間，因此它也是比較主流的采樣方式。
說完了采樣，接下來就是如何把采樣的數(shù)據(jù)存儲起來。
YUV 的存儲格式，有兩種：
planar 平面格式:指先連續(xù)存儲所有像素點(diǎn)的 Y 分量，然后存儲 U 分量，最后是 V 分量。
packed 打包模式:指每個像素點(diǎn)的 Y、U、V 分量是連續(xù)交替存儲的。
根據(jù)采樣方式和存儲格式的不同，就有了多種 YUV 格式。這些格式主要是用于 YUV 4:2:2 和 YUV 4:2:0 采樣。
YUV 4:2:2 采樣規(guī)定了 Y 和 UV 分量按照 2: 1 的比例采樣，兩個 Y 分量公用一組 UV 分量。
這四種格式每一種又可以分為 2 類（packed和planar），以 YUYV 為例，一個 6*4 的圖像的存儲方式如下：
Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y U U U U U U Y U Y V Y U Y V Y U Y V U U U U U U Y U Y V Y U Y V Y U Y V V V V V V V Y U Y V Y U Y V Y U Y V V V V V V V Y U Y V Y U Y V Y U Y V - Planar - - Packed -
YUYV 格式
YUYV 格式是采用打包格式進(jìn)行存儲的，指每個像素點(diǎn)都采用 Y 分量，但是每隔一個像素采樣它的 UV 分量，排列順序如下：
Y0 UO Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2
Y0 和 Y1 公用 U0 V0 分量，Y2 和 Y3 公用 U2 V2 分量….
UYVY 格式
UYVY 格式也是采用打包格式進(jìn)行存儲，它的順序和 YUYV 相反，先采用 U 分量再采樣 Y 分量，排列順序如下：
U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3
Y0 和 Y1 公用 U0 V0 分量，Y2 和 Y3 公用 U2 V2 分量….
根據(jù) UV 和 Y 的順序還有其他格式，比如，YVYU 格式，VYUY 格式等等，原理大致一樣了。
YUV 422P 格式
YUV 422P 格式，又叫做 I422，采用的是平面格式進(jìn)行存儲，先存儲所有的 Y 分量，再存儲所有的 U 分量，再存儲所有的 V 分量。
基于 YUV 4:2:0 采樣的格式主要有 YUV 420P 和 YUV 420SP 兩種類型，每個類型又對應(yīng)其他具體格式。
YUV 420P 類型
YU12 格式
YV12 格式
YUV 420SP 類型
NV12 格式
NV21 格式
YUV 420P 和 YUV 420SP 都是基于 Planar 平面模式 進(jìn)行存儲的，先存儲所有的 Y 分量后， YUV420P 類型就會先存儲所有的 U 分量或者 V 分量，而 YUV420SP 則是按照 UV 或者 VU 的交替順序進(jìn)行存儲了：
同樣，對于一個6*4的圖像，這四種像素格式的存儲方式如下：
Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y U U U U U U V V V V V V U V U V U V V U V U V U V V V V V V U U U U U U U V U V U V V U V U V U - I420 - - YV12 - - NV12 - - NV21 -
I420、YV12 三個分量均為平面格式，即分別存在三個 Byte 型數(shù)組中；
NV12、NV21 的存儲格式為 Y 平面，UV 打包，即 Y 信息存儲在一個數(shù)組中，UV 信息存儲在一個矩陣中。
聯(lián)系客服
