NV12等常用YUV数据格式

NV12等常用YUV数据格式

Reference:

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。

这样分开的好处;

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。

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。

• 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。

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：
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。
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：
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。
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：
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。
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。
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)：
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。

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 和 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 和 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