常用图像像素格式 NV12、NV2、I420、YV12、YUYV「建议收藏」

常用图像像素格式 NV12、NV2、I420、YV12、YUYV「建议收藏」近期由于项目需要,开始接触视频像素格式,因此在这里做一个小结;像素格式描述了像素数据存储所用的格式,定义了像素在内存中的编码方式。RGB和YUV为两种经常使用的像素格式。RGB格式一般较为熟悉,RGB图像具有三个通道R、G、B,分别对应红、绿、蓝三个分量,由三个分量的值决定颜色;通常,会给RGB图像加一个通道alpha,即透明度,于是共有四个分量共同控制颜色。YUV格式(YCr...

常用图像像素格式 RGB 和 YUV

近期由于项目需要,开始接触图像像素格式,因此在这里做一个小结。

像素格式描述了像素数据存储所用的格式,定义了像素在内存中的编码方式。RGB 和 YUV 为两种经常使用的像素格式。

RGB 格式

一般较为熟悉,RGB图像具有三个通道 R、G、B,分别对应红、绿、蓝三个分量,由三个分量的值决定颜色;通常,会给RGB图像加一个通道alpha,即透明度,于是共有四个分量共同控制颜色。

YUV 格式

(YCrCb)是指将亮度参量Y和色度参量U/V分开表示的像素格式,主要用于优化彩色视频信号的传输。
YUV像素格式来源于RGB像素格式,通过公式运算,YUV 三分量可以还原出 RGB,YUV 转 RGB 的公式如下:

    R = Y + 1.403V
    G = Y - 0.344U - 0.714V
    B = Y + 1.770U
只听到从架构师办公室传来架构君的声音:
湖山经醉惯。有谁来对上联或下联?

一般,将 RGB 和 YUV 的范围均限制在 [0, 255] 间,则有如下转换公式:

此代码由Java架构师必看网-架构君整理
R = Y + 1.403(V - 128) G = Y - 0.344(U - 128) - 0.714(V - 128) B = Y + 1.770(U - 128)

鉴于 RGB 格式已经见得见多,本文主要总结 YUV 常见的几种像素格式。

YUV采样

YUV 相比于 RGB 格式最大的好处是可以做到在保持图像质量降低不明显的前提下,减小文件大小。TUV 格式之所以能够做到,是因为进行了采样操作。

YUV 码流的存储格式与其采样方式密切相关,主流的采样方式有三种:YUV 4:4:4**(YUV444),YUV 4:2:2(YUV422),YUV 4:2:0(YUV420)**。

若以以黑点表示采样该像素点的 Y 分量,以空心圆圈表示采用该像素点的 UV 分量,则这三种采样方式如下:
YUV采样
即:

  • YUV 4:4:4 采样,每一个 Y 对应一组 UV 分量。
  • YUV 4:2:2 采样,每两个 Y 共用一组 UV 分量。
  • YUV 4:2:0 采样,每四个 Y 共用一组 UV 分量。

YUV存储格式

YUV 存储可以分为两种:packed(打包)和planar(平面);

  • packed:Y、U、V 分量穿插着排列,三个分量存在一个 Byte 型数组里;

  • planar:Y、U、V 分量分别存在三个 Byte 型数组中;

常见的像素格式

YUV422:YUYV、YVYU、UYVY、VYUY

这四种格式每一种又可以分为 2 类(packed和planar),以 YUYV 为例,一个 6*4 的图像的存储方式如下:

	Y Y Y Y Y Y                   
	Y Y Y Y Y Y                  
	Y Y Y Y Y Y                   
	Y Y Y Y Y Y                    
	U U U U U U                  Y U Y V Y U Y V Y U Y V
	U U U U U U                  Y U Y V Y U Y V Y U Y V
    V V V V V V                  Y U Y V Y U Y V Y U Y V
	V V V V V V                  Y U Y V Y U Y V Y U Y V
	- Planar -                          - Packed - 

YUV420:I420、YV12、NV12、NV21

  • YUV420p: I420、YV12
  • YUV420sp: NV12、NV21

同样,对于一个6*4的图像,这四种像素格式的存储方式如下:

此代码由Java架构师必看网-架构君整理
Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y U U U U U U V V V V V V U V U V U V V U V U V U V V V V V V U U U U U U U V U V U V V U V U V U - I420 - - YV12 - - NV12 - - NV21 -
  • I420、YV12 三个分量均为平面格式,即分别存在三个 Byte 型数组中;
  • NV12、NV21 的存储格式为 Y 平面,UV 打包,即 Y 信息存储在一个数组中,UV 信息存储在一个矩阵中。
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