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NV12等常用YUV数据格式

• 1. YUV 采样表示法
• 2. YUV 格式
• 3. 数据格式
• • 3.1 4:4:4 格式
  • 3.2 4:2:2 格式
  • 3.3 4:2:0 格式
• 4. YUV数据转换
• 5. NV12转RGB

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Reference:

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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，U 和 V 表示的则是色度(Chrominance 或 Chroma)，分别用

C

r

C_r

Cr​ 和

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;

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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。

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• 4:4:4 表示色度频道没有下采样，即一个 $Y$
• 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 $Y$

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 $A$

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 $Y$
2. UYVY：此格式与 YUY2 相同，只是字节顺序是与之相反的。
   

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 和

   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。
   

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2. IMC3：此格式与 IMC1 相同，只是

   U

   U

   U 和

   V

   V

   V 平面进行了交换：
   

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3. IMC2：此格式与 IMC1 相同，只是

   V

   (

   C

   r

   )

   V(C_r)

   V(Cr​) 和

   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：
   
   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​) 和

   V

   (

   C

   r

   )

   V(C_r)

   V(Cr​) 行进行了交换：
   

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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​) 和

   V

   (

   C

   r

   )

   V(C_r)

   V(Cr​) 样例。
   

   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。
   也就是为什么

   U

   U

   U 和

   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)：
   

   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：$Y$
2. 4:2:0 -> 4:2:2的补足转换：$Y$

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

普通

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