我們在講 FFmpeg 系列的時候，有提到 YUV 的。其中包括YUV播放器、簡單的YUV格式介紹。 一、YUV簡介 YUV，是一種顏色編碼方法。常使用在各個影像處理元件中。 YUV在對照片或影片編碼時，考慮到人類的感知能力，允許降低色度的帶寬。 YUV是編譯true color顏色空間（color ...
我們在講 FFmpeg 系列的時候，有提到 YUV 的。其中包括YUV播放器、簡單的YUV格式介紹。
一、YUV簡介
YUV，是一種顏色編碼方法。常使用在各個影像處理元件中。 YUV在對照片或影片編碼時，考慮到人類的感知能力，允許降低色度的帶寬。
YUV是編譯true-color顏色空間（color space）的種類，Y'UV, YUV, YCbCr，YPbPr等專有名詞都可以稱為YUV，彼此有重疊。
“Y”表示明亮度（Luminance、Luma），“U”和“V”則是色度、濃度（Chrominance、Chroma），Y′UV, YUV, YCbCr, YPbPr所指涉的範圍，常有混淆或重疊的情況。
從歷史的演變來說，其中YUV和Y'UV通常用來編碼電視的模擬信號，而YCbCr則是用來描述數位的影像信號，適合影片與圖片壓縮以及傳輸，例如MPEG、JPEG。 但在現今，YUV通常已經在電腦系統上廣泛使用。
Y'代表明亮度(luma; brightness)而U與V儲存色度(色訊; chrominance; color)部分; 亮度(luminance)記作Y，而Y'的prime符號記作伽瑪校正。
YUV Formats分成兩個格式：
- 緊縮格式（packed formats）：將Y、U、V值儲存成Macro Pixels陣列，和RGB的存放方式類似。
- 平面格式（planar formats）：將Y、U、V的三個分量分別存放在不同的矩陣中。
緊縮格式（packed format）中的YUV是混合在一起的，對於YUV4:4:4格式而言，用緊縮格式很合適的，因此就有了UYVY、YUYV等。
平面格式（planar formats）是指每Y分量，U分量和V分量都是以獨立的平面組織的，也就是說所有的U分量必須在Y分量後面，而V分量在所有的U分量後面，此一格式適用於採樣（subsample）。平面格式（planar format）有I420（4:2:0）、YV12、IYUV等。
二、歷史
Y'UV的發明是由於彩色電視與黑白電視的過渡時期[1]。黑白視訊只有Y（Luma，Luminance）視訊，也就是灰階值。到了彩色電視規格的制定，是以YUV/YIQ的格式來處理彩色電視圖像，把UV視作表示彩度的C（Chrominance或Chroma），如果忽略C信號，那麼剩下的Y（Luma）信號就跟之前的黑白電視信號相同，這樣一來便解決彩色電視機與黑白電視機的相容問題。Y'UV最大的優點在於只需占用極少的帶寬。
因為UV分別代表不同顏色信號，所以直接使用R與B信號表示色度的UV。 也就是說UV信號告訴了電視要偏移某象素的的顏色，而不改變其亮度。 或者UV信號告訴了顯示器使得某個顏色亮度依某個基準偏移。 UV的值越高，代表該像素會有更飽和的顏色。
彩色圖像記錄的格式，常見的有RGB、YUV、CMYK等。 彩色電視最早的構想是使用RGB三原色來同時傳輸。這種設計方式是原來黑白帶寬的3倍，在當時並不是很好的設計。RGB訴求於人眼對色彩的感應，YUV則著重於視覺對於亮度的敏感程度，Y代表的是亮度，UV代表的是彩度（因此黑白電影可省略UV，相近於RGB），分別用Cr和Cb來表示，因此YUV的記錄通常以Y:UV的格式呈現。
三、常用的YUV格式
為節省帶寬起見，大多數YUV格式平均使用的每像素位數都少於24位元。主要的抽樣（subsample）格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和YCbCr 4:4:4。YUV的表示法稱為A:B:C表示法：
- 4:4:4表示完全取樣。
- 4:2:2表示2:1的水平取樣，垂直完全採樣。
- 4:2:0表示2:1的水平取樣，垂直2：1採樣。
- 4:1:1表示4:1的水平取樣，垂直完全採樣。
最常用Y:UV記錄的比重通常1:1或2:1，DVD-Video是以YUV 4:2:0的方式記錄，也就是我們俗稱的I420，YUV4:2:0並不是說只有U（即Cb）, V（即Cr）一定為0，而是指U：V互相援引，時見時隱，也就是說對於每一個行，只有一個U或者V分量，如果一行是4:2:0的話，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0...以此類推。 至於其他常見的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV、Y41P、Y411、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等。
用三個圖來直觀地表示採集的方式吧，以黑點表示採樣該像素點的Y分量，以空心圓圈表示採用該像素點的UV分量。
先記住下麵這段話，以後提取每個像素的YUV分量會用到。
- YUV 4:4:4採樣，每一個Y對應一組UV分量。
- YUV 4:2:2採樣，每兩個Y共用一組UV分量。
- YUV 4:2:0採樣，每四個Y共用一組UV分量。
四、存儲方式
下麵我用圖的形式給出常見的YUV碼流的存儲方式，併在存儲方式後面附有取樣每個像素點的YUV數據的方法，其中，Cb、Cr的含義等同於U、V。
（1） YUVY 格式 （屬於YUV422）
YUYV為YUV422採樣的存儲格式中的一種，相鄰的兩個Y共用其相鄰的兩個Cb、Cr，分析，對於像素點Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00，其他的像素點的YUV取值依次類推。
（2） UYVY 格式 （屬於YUV422）
UYVY格式也是YUV422採樣的存儲格式中的一種，只不過與YUYV不同的是UV的排列順序不一樣而已，還原其每個像素點的YUV值的方法與上面一樣。
（3） YUV422P（屬於YUV422）
YUV422P也屬於YUV422的一種，它是一種Plane模式，即平面模式，並不是將YUV數據交錯存儲，而是先存放所有的Y分量，然後存儲所有的U（Cb）分量，最後存儲所有的V（Cr）分量，如上圖所示。其每一個像素點的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法，即兩個Y共用一個UV。比如，對於像素點Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00。
（4）YV12，YU12格式（屬於YUV420）
YU12和YV12屬於YUV420格式，也是一種Plane模式，將Y、U、V分量分別打包，依次存儲。其每一個像素點的YUV數據提取遵循YUV420格式的提取方式，即4個Y分量共用一組UV。註意，上圖中，Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00，其他依次類推。
（5）NV12、NV21（屬於YUV420）
NV12和NV21屬於YUV420格式，是一種two-plane模式，即Y和UV分為兩個Plane，但是UV（CbCr）為交錯存儲，而不是分為三個plane。其提取方式與上一種類似，即Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00
