【YUV】YUV图像全面详解（一）—

文章目录

一、前言
二、YUV 介绍
三、YUV 优点
四、YUV 采样格式
五、YUV 存储格式
六、具体分类详解

一、前言

视频采集芯片输出的码流一般都是 YUV 格式数据流，后续视频处理也是对 YUV 数据流进行编码和解析。所以，了解 YUV 数据流对做视频领域的人而言，至关重要。

下面我们对YUV进行一下总结。

二、YUV 介绍

YUV 编码采用了明亮度和色度表示每个像素的颜色。

其中 Y 表示明亮度（Luminance、Luma），也就是灰阶值。

U、V 表示色度（Chrominance 或 Chroma），描述的是色调和饱和度。

YCbCr 其实是 YUV 经过缩放和偏移的翻版。其中 Y 与 YUV 中的 Y 含义一致,Cb,Cr 同样都指色彩，只是在表示方法上不同而已。YCbCr 其中 Y 是指亮度分量，Cb 指蓝色色度分量，而 Cr 指红色色度分量。

三、YUV 优点

对于 YUV 所表示的图像，Y 和 UV 分量是分离的。如果只有 Y 分量而没有 UV 分离，那么图像表示的就是黑白图像。彩色电视机采用的就是 YUV 图像，解决与和黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接受彩色电视信号。

人眼对色度的敏感程度低于对亮度的敏感程度。主要原因是视网膜杆细胞多于视网膜锥细胞，其中视网膜杆细胞的作用就是识别亮度，视网膜锥细胞的作用就是识别色度。所以，眼睛对于亮度的分辨要比对颜色的分辨精细一些。

利用这个原理，可以把色度信息减少一点，人眼也无法查觉这一点。

所以，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。

四、YUV 采样格式

采样格式即在对视频数据进行采样时的格式，是在获取原始图像数据时采用的策略。
采样格式主要包括三种：YUV420、YUV422和YUV444。

YUV 420：每四个Y共用一组UV分量。
YUV 422：每两个Y共用一组UV分量。
YUV 444：每一个Y对应一组UV分量。

在这里插入图片描述
备注：【嵌入式技术部落】是我的公众号，本文图片是从我的公众号文章里拷贝的。

我们以一张大小为1920*1280的图像为例：
（1）【使用YUV4:4:4格式采样的大小】

YUV 4:4:4 表示Y、U、V三个分量采样率相同。因此在生成的图像里，每个像素的三个分量信息完整，都是8bit，每个像素占用3个字节。那么它的采样大小为（8 + 8 + 8）* 1920 * 1280 / 8 / 1024 / 1024 = 7.03MB。

（2）【使用YUV4:2:2格式采样的大小】

YUV 4:2:2 表示 UV 分量的采样率是 Y 分量的一半。每采样一个像素点，都会采样其 Y 分量，而 U、V 分量都会间隔采集一个，即第一个像素点和第二个像素点共用了 U、V分量，以此类推。从而节省了图像空间。那么它的采样大小为：(1920 * 1280 * 8 + 1920 * 1280 * 8 * 2 * 0.5) / 8 / 1024 / 1024 = 4.68M。可以看到 YUV 4:2:2 采样的图像比YUV 4:4:4 采样的图像节省了三分之一的存储空间。

（3）【使用YUV4:2:0格式采样的大小】

YUV4:2:0 表示UV 分量的采样率是 Y 分量的四分之一。所有像素都保留Y分量，同一行的像素只保留U分量，或者是V分量，同一行中相临的两个像素只保留同一个V分量或者U分量。那么它的采样大小为：(1920 * 1280 * 8 + 1920 * 1280 * 8 * 2 * 0.25) / 8 / 1024 / 1024 = 3.51M。可以看到 YUV4:2:0 采样的图像比 YUV 4:4:4 采样的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。

五、YUV 存储格式

YUV 数据有三种存储格式：Planar，Semi-Planar 和 Packed。

Planar：YUV 三个分量分开存放
Semi-Planar：Y 分量单独存放，UV 分量交错存放
Packed：三个分量全部交错存放

根据YUV的采样格式和存储格式，我们对 YUV 格式进行一下分类，大家可以参考下面总结的YUV格式图：
在这里插入图片描述

六、具体分类详解

根据采样方式和存储方式，我们对具体分类详解一下。
1、I420
I420（属于 YUV 420 Plannar） I420 是 YUV 420 Planar 的一种，YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.25 长度的 U，最后是 w * h * 0.25 长度的 V，总长度为 w * h * 1.5。

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
U U U
V V V
V V V
V V V

2、YV12
YV12（属于 YUV 420 Plannar） YV12 是 YUV 420 Planar 的一种，YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.25 长度的 V，最后是 w * h * 0.25 长度的 U，总长度为 w * h * 1.5。与 I420 不同的是，YV12 是先 V 后 U。

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
V V V
V V V
V V V
U U U
U U U
U U U

3、NV12
NV12（属于 YUV 420 Semi-Planar） NV12 是 YUV 420 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 U 开始。总长度为 w * h * 1.5。

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 V U V U V
U V U V U V
U V U V U V

4、NV21
NV21（属于 YUV 420 Semi-Planar） NV21 是 YUV 420 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，与 NV12 不同的是，UV 在排列的时候，从 V 开始。总长度为 w * h * 1.5。

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
V U V U V U
V U V U V U
V U V U V U

5、I422
I422（属于 YUV 422 Plannar） I422 是 YUV 422 Planar 的一种，YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.5 长度的 U，最后是 w * h * 0.5 长度的 V，总长度为 w * h * 2。

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
U U U U U U
U U U U U U
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V

6、YV16
YV16（属于 YUV 422 Plannar） YV16 是 YUV 422 Planar 的一种，YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h * 0.5 长度的 V，最后是 w * h * 0.5 长度的 U，总长度为 w * h * 2。与 I422 不同的是，YV16 是先 V 后 U。

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
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
U U U U U U
U U U U U U
U U U U U U

7、NV16
NV16（属于 YUV 422 Semi-Planar） NV16 是 YUV 422 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 U 开始。总长度为 w * h * 2。

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 V U V U V
U V U V U V
U V U V U V
U V U V U V
U V U V U V
U V U V U V

8、NV61
NV61（属于 YUV 422 Semi-Planar） NV61 是 YUV 422 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 V 开始。总长度为 w * h * 2。

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
V U V U V U
V U V U V U
V U V U V U
V U V U V U
V U V U V U
V U V U V U

9、YUYV
YUVY（属于 YUV 422 Interleaved） YUVY 属于 YUV 422 Interleaved 的一种。事实上，Interleaved 是属于 Packed 的，但是在 422 中，用 Interleaved 更加形象一些。在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 Y U V Y，两个 Y 共用一组 UV。

Y U V Y   Y U V Y   Y U V Y
Y U V Y   Y U V Y   Y U V Y
Y U V Y   Y U V Y   Y U V Y
Y U V Y   Y U V Y   Y U V Y
Y U V Y   Y U V Y   Y U V Y
Y U V Y   Y U V Y   Y U V Y

10、VYUY
VYUY（属于 YUV 422 Interleaved） VYUY 属于 YUV 422 Interleaved 的一种。在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 VYUY，两个 Y 共用一组 UV。

V Y U Y   V Y U Y   V Y U Y
V Y U Y   V Y U Y   V Y U Y
V Y U Y   V Y U Y   V Y U Y
V Y U Y   V Y U Y   V Y U Y
V Y U Y   V Y U Y   V Y U Y
V Y U Y   V Y U Y   V Y U Y

11、UYVY
UYVY（属于 YUV 422 Interleaved） UYVY 属于 YUV 422 Interleaved 的一种。在 Packed 内部，YUV 的排列顺序是 UYVY，两个 Y 共用一组 UV。

U Y V Y   U Y V Y   U Y V Y
U Y V Y   U Y V Y   U Y V Y
U Y V Y   U Y V Y   U Y V Y
U Y V Y   U Y V Y   U Y V Y
U Y V Y   U Y V Y   U Y V Y
U Y V Y   U Y V Y   U Y V Y

12、I444
I444（属于 YUV 444 Plannar） I444 属于 YUV 444 Plannar 的一种。YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h 长度的 U，最后是 w * h 长度的 V，总长度为 w * h * 3。

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
U U U U U U
U U U U U U
U U U U U U
U U U U U U
U U U U U U
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V

13、YV24
YV24（属于 YUV 444 Plannar） YV24 属于 YUV 444 Plannar 的一种。YUV 分量分别存放，先是 w * h 长度的 Y，后面跟 w * h 长度的 V，最后是 w * h 长度的 U，总长度为 w * h * 3。与 I444 不同的是，YV24 是先排列 V。

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
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
U U U U U U
U U U U U U
U U U U U U
U U U U U U
U U U U U U
U U U U U U

14、NV24
NV24（属于 YUV 444 Semi-Planar） NV24 是 YUV 444 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 U 开始。总长度为 w * h * 3。

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 V U V U V U V U V U V 
U V U V U V U V U V U V 
U V U V U V U V U V U V 
U V U V U V U V U V U V 
U V U V U V U V U V U V 
U V U V U V U V U V U V

15、NV42
NV42（属于 YUV 444 Semi-Planar） NV42 是 YUV 444 Semi-Planar 的一种，Y 分量单独存放，UV 分量交错存放，UV 在排列的时候，从 V 开始。总长度为 w * h * 3。

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
V U V U V U V U V U V U
V U V U V U V U V U V U
V U V U V U V U V U V U
V U V U V U V U V U V U
V U V U V U V U V U V U
V U V U V U V U V U V U

16、YUV 444 Packed
YUV 分量交错存放，总长度为 w * h * 3。

Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V
Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V
Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V
Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V
Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V
Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V   Y U V

我的文章一项是理论+示例，本篇是偏理论，关于YUV，之后将总结文章【YUV】YUV图像全面详解（二）——代码示例，我们将通过代码示例对YUV图片进行解析，，以及推荐好用的查看YUV图像的工具软件，以便使读者更好的理解YUV。