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常用图像像素格式 RGB 和 YUV

近期由于项目需要，开始接触图像像素格式，因此在这里做一个小结。

像素格式描述了像素数据存储所用的格式，定义了像素在内存中的编码方式。RGB 和 YUV 为两种经常使用的像素格式。

RGB 格式

一般较为熟悉，RGB图像具有三个通道 R、G、B，分别对应红、绿、蓝三个分量，由三个分量的值决定颜色；通常，会给RGB图像加一个通道alpha，即透明度，于是共有四个分量共同控制颜色。

YUV 格式

(YCrCb)是指将亮度参量Y和色度参量U/V分开表示的像素格式，主要用于优化彩色视频信号的传输。
YUV像素格式来源于RGB像素格式，通过公式运算，YUV 三分量可以还原出 RGB，YUV 转 RGB 的公式如下：

    R = Y + 1.403V
    G = Y - 0.344U - 0.714V
    B = Y + 1.770U

一般，将 RGB 和 YUV 的范围均限制在 [0, 255] 间，则有如下转换公式：

R = Y + 1.403(V - 128）
G = Y - 0.344(U - 128) - 0.714(V - 128)
B = Y + 1.770(U - 128)

鉴于 RGB 格式已经见得见多，本文主要总结 YUV 常见的几种像素格式。

YUV采样

YUV 相比于 RGB 格式最大的好处是可以做到在保持图像质量降低不明显的前提下，减小文件大小。TUV 格式之所以能够做到，是因为进行了采样操作。

YUV 码流的存储格式与其采样方式密切相关，主流的采样方式有三种：YUV 4:4:4**(YUV444)，YUV 4:2:2(YUV422)，YUV 4:2:0(YUV420)**。

若以以黑点表示采样该像素点的 Y 分量，以空心圆圈表示采用该像素点的 UV 分量，则这三种采样方式如下：

即：

• YUV 4:4:4 采样，每一个 Y 对应一组 UV 分量。
• YUV 4:2:2 采样，每两个 Y 共用一组 UV 分量。
• YUV 4:2:0 采样，每四个 Y 共用一组 UV 分量。

YUV存储格式

YUV 存储可以分为两种：packed（打包）和planar（平面）；

• packed：Y、U、V 分量穿插着排列，三个分量存在一个 Byte 型数组里；

• planar：Y、U、V 分量分别存在三个 Byte 型数组中；

常见的像素格式

YUV422：YUYV、YVYU、UYVY、VYUY

这四种格式每一种又可以分为 2 类（packed和planar），以 YUYV 为例，一个 6*4 的图像的存储方式如下：

	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 - 

YUV420：I420、YV12、NV12、NV21

• YUV420p: I420、YV12
• YUV420sp: NV12、NV21

同样，对于一个6*4的图像，这四种像素格式的存储方式如下：

	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 三个分量均为平面格式，即分别存在三个 Byte 型数组中；
• NV12、NV21 的存储格式为 Y 平面，UV 打包，即 Y 信息存储在一个数组中，UV 信息存储在一个矩阵中。