视频编码技术——YUV

Posted 2022-12-09 赵新政

YUV格式相对于RGB 会有更好的存储效率，虽然图像上的品质会受到压缩的影响 ，但是传输速度会变快，且帧率刷起来之后看不出太多的压缩痕迹

1 . YUV定义

Y 用来描述亮度，UV用来描述影响色彩及饱和度

当然可以用另一个解释方法，Y仍然是亮度，U解释为Cb（蓝色分量），V解释为Cr（红色分量），具体下面看公式。
常用采样格式：4:2:0 4:2:2 不常用：4:4:4

所以遇到一些视频打不开的情况，可以先查看视频的YUV格式，然后转码成为标准420格式

单纯提取Y分量后，会看到灰度图的效果，即人眼对于亮度比色度更加敏感，所以这个是主通道！

U分量提取出来，图片蓝色分量

V分量，红色分量

实际上来讲，上面三张图，都是单纯取出分量后，转化到RGB的结果，不是直接填充，所以需要考虑二者如何转换

2 . YUV—>RGB

YUV：用于采集与编码
RGB：用于屏幕显示

RGB转成 YUV：

当然，UV都可以在把Y分量带进来计算，得到后面的小公式

YUV转成 RGB：

3 . YUV常见格式

1 YUV 444 ：每个像素都拥有YUV三个分量，比较容易理解

2 YUV 422 ：每个像素都会有Y分量，但是隔一个像素才会有UV分量

3 YUV 420 ：每个像素都会有Y分量，但是U分量与V分量是各行出现，并且在每一行当中，隔一个才会有U或者V分量出现；可以这么理解：

第一行：Y:U:V 4:2:0
第二行：Y:U:V 4:0:2

4 . YUV数据量计算

在420情况下，每一行都有非Y的分量，二者比例是

Y:X(X=U or X=V) = 2:1

假设每行有4个像素，则：
RGB = 4 * 3分量 = 12
YUV = 4 * 1个Y + 2 * 1个X = 6
所以：
YUV = Y * 1.5
YUV = RGB / 2

视频是从之前黑白电视机开始的，所以会被集成过来，且存储更有优势，压缩率更高！

5 . YUV数据存储格式

对于YUV420，常见的存储格式如下（I420）：

论述：
1 Y分量存在前方，后方才会存储UV分量，这样与黑白电视之类的需求非常契合，只需要读取前方数据即可

2 上图同色的Y对应同色的UV，比如Y1Y2，其中Y1与U1结合，Y2独立；对于Y7 Y8，其中Y7与V1结合，Y8独立。

概览存储格式分类：
Planar（平面存储）：
I420: YYYY YYYY UU VV
YV12: YYYY YYYY VV UU(ios常用)
主要区别是UV的顺序问题

Packed（打包存储）
NV12 : YYYY YYYY UVUV
NV21 : YYYY YYYY VUVU(android常用）

移动端开发，摄像头采集以及硬件加速，都会受到这种编码的影响！

6 . YUV码流计算

大家注意，所谓1M带宽，基础单位是BIT，不是字节，网络是BIT位计算
RGB码流 = 分辨率 * 3 * 帧率

YUV420码流 = 分辨率 * 1.5 * 帧率

7 . YUV参考资料

YUV详解资料