NV12等常用YUV数据格式

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NV12等常用YUV数据格式

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npm配置

  1. YUV数据格式
  2. 图解YU12、I420、YV12、NV12、NV21、YUV420P、YUV420SP、YUV422P、YUV444P的区别

与 RGB 编码方法类似,YUV 也是一种颜色编码方法。其中“Y”表示明亮度(Luminance 或 Luma),也就是灰阶值,UV 表示的则是色度(Chrominance 或 Chroma),分别用

C

r

C_r

Cr

C

b

C_b

Cb 来表示,作用是描述影像色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。

Behavior

这样分开的好处;

vant

  1. 可以避免相互干扰(没有 UV 信息一样可以显示完整的图像,因而解决了彩色电视与黑白电视的兼容问题);
  2. 降低色度的采样率而不会对图像质量影响太大,降低了视屏是`信号传输时对频宽(带宽)的要求。

YUV 是一个比较笼统地说法,针对它的具体排列方式,可以分为很多种具体的格式。

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1. YUV 采样表示法

YUV 采用 A:B:C 表示法来描述

Y

Y

Y,

U

U

U,

V

V

V 采样频率比例,下图中黑点表示采样像素点

Y

Y

Y 分量,空心圆表示采样像素点的

U

V

UV

UV 分量。
在这里插入图片描述

音视频

  • 4:4:4 表示色度频道没有下采样,即一个

    Y

    Y

    Y 分量对应着一个

    U

    U

    U 分量和一个

    V

    V

    V 分量。一个 YUV 占 8+8+8=24bits 3个字节;

  • 4:2:2 表示 2:1 的水平取样,垂直完全采样。一个 YUV 占 8+4+4=16bits 2个字节;
  • 4:2:0 表示 2:1 的水平取样,垂直 2:1 采样。一个 YUV 占 8+2+2=12bits 1.5个字节;
  • 4:1:1 表示 4:1 的水平取样,垂直完全采样。 与其他格式相比,4:1:1 采样不太常用。

2. YUV 格式

  1. 打包格式(packed formats): 打包格式中的 YUV 时混合在一起的。
  2. 平面格式(planar formats): 每

    Y

    Y

    Y 分量、

    U

    U

    U 分量和

    V

    V

    V 分量都是以独立的平面组织的,也就是有三个平面。

3. 数据格式

3.1 4:4:4 格式

  1. AYUV:这是一个打包格式,其中每个像素都被编码为四个连续字节,其组织顺序如下所示,其中

    A

    A

    A 标示了alpha通道。
    在这里插入图片描述

3.2 4:2:2 格式

  1. YUY2:在 YUY2 格式中,数据可被视为一个不带正负号的 char 值组成的数组,其中第一个字节存储第一个

    Y

    Y

    Y 样例,第二个字节存储第一个

    U

    (

    C

    b

    )

    U(C_b)

    U(Cb) 样例,第三个字节存储第二个

    Y

    Y

    Y 样例,第四个字节存储第一个

    V

    (

    C

    r

    )

    V(C_r)

    V(Cr) 样例,如下图:
    在这里插入图片描述

  2. UYVY:此格式与 YUY2 相同,只是字节顺序是与之相反的。
    在这里插入图片描述

3.3 4:2:0 格式

  1. IMC1:所有

    Y

    Y

    Y 样例都会作为不带正负号的 char 值组成的数组首先存储在内存中。后面跟着存储所有

    V

    (

    C

    r

    )

    V(C_r)

    V(Cr) 样例,然后是所有

    U

    (

    C

    b

    )

    U(C_b)

    U(Cb) 样例。

    V

    V

    V

    U

    U

    U 平面与

    Y

    Y

    Y 平面具有相同的跨距(即存储数组的宽度),从而遗留了如下图所示的未使用的内存区域。
    在这里插入图片描述

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  2. IMC3:此格式与 IMC1 相同,只是

    U

    U

    U

    V

    V

    V 平面进行了交换:
    在这里插入图片描述

    软著申请

  3. IMC2:此格式与 IMC1 相同,只是

    V

    (

    C

    r

    )

    V(C_r)

    V(Cr)

    U

    (

    C

    b

    )

    U(C_b)

    U(Cb) 行在半跨距边界处进行了交错。换句话说,就是色度区域中的每个完整跨距行都以一行

    V

    V

    V 样例开始,然后是一行在下一个半跨距边界处开始的

    U

    U

    U 样例:
    在这里插入图片描述
    此布局与 IMC1 相比,IMC2 能够更加高效地利用存储空间。它的色度存储空间缩小了一半,因此整体存储空间缩小了 25%。在各个 4:2:0 格式中,IMC2 是第二首选格式,排在 NV12 之后。

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  4. IMC4:此格式与 IMC2 相同,只是

    U

    (

    C

    b

    )

    U(C_b)

    U(Cb)

    V

    (

    C

    r

    )

    V(C_r)

    V(Cr) 行进行了交换:
    在这里插入图片描述

    Unity 运动曲线

  5. NV12: 所有

    Y

    Y

    Y 样例都会作为由不带正负号的 char 值组成的数组首先存储在内存中,并且行数为偶数。

    Y

    Y

    Y 平面后面紧接着一个由不带正负号的 char 值组成的数组,其中包含了打包的

    U

    (

    C

    b

    )

    U(C_b)

    U(Cb)

    V

    (

    C

    r

    )

    V(C_r)

    V(Cr) 样例。
    在这里插入图片描述

    设计规范

  6. NV21: NV21 格式和 NV12 存储格式基本相同,只是

    U

    V

    UV

    UV 存储位置互换。

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  7. YU12: 也叫做 I420 格式,首先是所有

    Y

    Y

    Y,然后是所有

    U

    U

    U,最后是所有

    V

    V

    V
    在这里插入图片描述也就是为什么

    U

    U

    U

    V

    V

    V 看到的是四幅图像(如图中U1、U2、U3 和 U4、U5、U6相比在Y上是上下两行,而不是同一行,所以可以看到两张):
    在这里插入图片描述

    wax

  8. YV12: YV12 格式与 YU12 基本相同,首先是所有

    Y

    Y

    Y 值,然后是所有

    V

    V

    V 值,最后是所有

    U

    U

    U 值。

    IO流

4. YUV数据转换

  1. 4:2:2 -> 4:2:0 的有损压缩转换:

    Y

    Y

    Y 存储数据不变,对

    U

    U

    U

    V

    V

    V 分量在行垂直下采样进行隔行抽样。

  2. 4:2:0 -> 4:2:2的补足转换:

    Y

    Y

    Y 存储数据不变,对

    U

    U

    U

    V

    V

    V 分量在行垂直下采样进行隔行拷贝补足下一行色度数据。

5. NV12转RGB

r = y + (140 * (v-128))/100;  //r
g = y - (34 * (u-128))/100 - (71 * (v-128))/100; //g
b = y + (177 * (u-128))/100; //b

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