YUV (Y'CbCr)是一种像素格式，常见于视频编码与静态图像。与 RGB 格式(红-绿-蓝)相反，YUV 分别由一个称为 Y(相当于灰度)的“亮度”分量(Luminance or Luma)和两个称为 U(蓝色投影 Cb)和 V(红色投影 Cr)的“色度”分量(Chrominance or Chroma)表示，由此得名。

仅有 Y 分量而没有 UV 分量信息，一样可以显示完整的黑白(灰度)图像，解决了模拟信号电视黑白与彩色的兼容问题。

采样

色度通道(UV)的采样率可以低于亮度通道(Y)，而不会显着降低感知质量。一种称为 “A:B:C” 的表示法用于描述相对于 Y 采样， U 和 V 的频率：

4:4:4 表示不降低色度(UV)通道的采样率。每个 Y 分量对应一组 UV 分量。

4:2:2 表示 2:1 水平下采样，没有垂直下采样。每两个 Y 分量共享一组 UV 分量。

4:2:0 表示 2:1 水平下采样，同时 2:1 垂直下采样。每四个 Y 分量共享一组 UV 分量。

4:1:1 表示 4:1 水平下采样，没有垂直下采样。每四个 Y 分量共享一组 UV 分量。4:1:1 采样比其他格式少见，本文不再详细讨论。

下图显示了如何针对每个下采样率采样色度。亮度样本用十字表示，色度样本用圆圈表示。

存储格式

YUV 在存储上通常分为平面格式(Planar)，半平面格式(Semi-Planar)以及打包格式(Packed)。

Planar 平面格式

平面格式有时也称为三面格式(Triplanar)，即 Y, U, V 三个分量各自使用单独的数组保存，这种三平面分离的格式比较方便视频编码。

YU12 (I420)4:2:0 Formats, 12 Bits per Pixel, 3 Planars

YU12 即 I420，也叫 IYUV，属于 YUV420P 格式。三个平面，分别存储 Y U V 分量。每四个 Y 分量共享一组 UV 分量。U、V 平面的 strides, width 和 height 都是 Y 平面的一半，因此一个像素 12 bits，内存排列如下图所示：

从图中可看出，U、V 平面的每行字节数(strides)、高(height)都是 Y 平面的一半。

I420 是音视频开发中常用的一种格式。

YV124:2:0 Formats, 12 Bits per Pixel, 3 Planars

YV12 与 I420 几乎一样，仅改变了 U, V 平面的顺序。内存排列如下图所示：

J4204:2:0 Formats, 12 Bits per Pixel, 3 Planars

J420 与 I420 完全相同，但具有完整范围(0-255，full range)的亮度(Y)分量，而不是有限范围(16-240，limited range，在 iOS 上也叫做 video range)。色度(UV)分量与 I420 中的完全相同。

IMC14:2:0 Formats, 16 Bits per Pixel, 3 Planars

IMC1 与 I420 类似，U, V 平面的宽(width)、高(height)是 Y 平面的一半，但是每行字节数(strides)与 Y 平面一致，因此 U, V 平面在内存上会有留空(padding)，因此一个像素 16 bits，如图所示：

IMC34:2:0 Formats, 16 Bits per Pixel, 3 Planars

IMC3 与 IMC1 几乎一样，仅改变了 U, V 平面的顺序。内存排列如下图所示：

I4224:2:2 Formats, 16 Bits per Pixel, 3 Planars

I422 属于 YUV422P 格式。三个平面，分别存储 Y U V 分量。每两个 Y 分量共享一组 UV 分量。U、V 平面的 strides, width 是 Y 平面的一半，但 height 与 Y 平面一致，因此一个像素 16 bits，内存排列如下图所示：

从图中可看出，U、V 平面的每行字节数(strides)是 Y 平面的一半，高(height)与 Y 平面一致。

J4224:2:2 Formats, 16 Bits per Pixel, 3 Planars

J422 与 I422 完全相同，但具有完整范围(0-255，full range)的亮度(Y)分量，而不是有限范围(16-240，limited range，在 iOS 上也叫做 video range)。色度(UV)分量与 I420 中的完全相同。

Semi-Planar 半平面格式

半平面格式具有两个平面而不是三个平面，一个平面存储亮度(Y)分量，另一个平面存储两个色度(UV)分量。有时也将它们称为双平面格式(BiPlanar)。

NV124:2:0 Formats, 12 Bits per Pixel, 2 Planars

NV12 属于 YUV420SP 格式。两个平面，分别存储 Y 分量 和 UV 分量。其中 UV 分量共用一个平面并且以 U, V, U, V 的顺序交错排列。每四个 Y 分量共享一组 UV 分量。

UV 平面的 strides, width 与 Y 平面一样长，但 height 仅为 Y 平面的一半。因此一个像素 12 bits，内存排列如下图所示：

从图中可看出，UV 平面的每行字节数(strides)与 Y 平面一致，高(height)是 Y 平面的一半。

NV12 是 iOS 相机(AVCaptureOutput)可直接输出的两种视频帧格式之一，另外一种是 BGRA32(kCVPixelFormatType_32BGRA)。

在 iOS 上，NV12 还分为 Full Range (0-255, kCVPixelFormatType_420YpCbCr8BiPlanarFullRange) 和 Video Range (16-240, kCVPixelFormatType_420YpCbCr8BiPlanarVideoRange)，区别仅为亮度(Y)分量的取值范围，一般而言，Full Range 适用于静态图像(拍照)，Video Range 适用于视频采集(摄像)。

NV214:2:0 Formats, 12 Bits per Pixel, 2 Planars

NV21 属于 YUV420SP，与 NV12 几乎一致，区别是 UV 平面中 U 与 V 的排列顺序颠倒，以 V, U, V, U 的顺序交错排列，内存排列如图所示：

NV21 是 Android 相机(Camera)默认的输出格式。

Packed 打包格式

打包格式通常只有一个平面，所有亮度(Y)和色度(UV)数据都交织在一起。有点类似于 RGB 格式，只是使用了不同的色彩空间。

打包格式在网络摄像头中较为常见。硬件设备使用多平面格式效率较低，因为每个像素需要多次内存访问。而打包格式由于仅一个平面，访问内存的开销较小。

AYUV4:4:4 Formats, 32 Bits per Pixel

AYUV 是 Packed 打包格式，其中每个像素编码为四个连续字节，每个像素在内存中按照 V, U, Y, A 的顺序排列(A 指 alpha 通道)，如下图所示：

YUYV (V422 / YUY2 / YUNV)4:2:2 Formats, 16 Bits per Pixel

YUYV 通常也称作 V422、YUY2、YUNV

YUY2 是 Packed 打包格式，其中两个像素共用一组 UV 分量，内存中按照 Y U Y V 的顺序排列，如下图所示：

UYVY (Y422 / UYNV)4:2:2 Formats, 16 Bits per Pixel

UYVY 通常也称作 Y422、UYNV

UYVY 与 YUYV 类似，只是亮度(Y)分量与色度(UV)分量排列顺序颠倒，如下图所示：

参考资料