YUV 数据格式完全解析

从事多媒体开发的朋友，对 YUV 绝对不陌生，但大家真的能把 YUV 彻底讲清楚吗？这次，让我们彻底揭开 YUV 的「不神秘」面纱。

采样比

• 人类视觉系统对亮度（luma）的敏感度高于对色度（chroma）的敏感度，因此可以对色度数据进行下采样；
• 采样比通常表示为 J:a:b，以表示一个宽为 J 像素、高为 2 像素的采样区域内 Y Cb Cr 的采样比：
  • J 表示采样区域的宽度，通常为 4；
  • a 表示第一行色度采样数；
  • b 表示第二行色度采样与第一行色度采样的不同样点数；

例如上图：

• 4:1:1：宽度 J 为 4，第一行只有一个样点（一种颜色），所以 a 为 1，第二行和第一行不同的样点只有一个，所以 b 为 1，所以为 4:1:1；
• 4:2:0：宽度 J 为 4，第一行有两个样点，所以 a 为 2，第二行和第一行样点完全相同，所以 b 为 0，所以为 4:2:0；

这个比例值并非 Y Cb Cr（Y U V）分量的直接比例。对亮度来说，一个样点有一个 Y 值，对色度来说，一个样点有两个值：Cb 和 Cr。对 4:2:0 来说，4 个亮度，2 个色度，所以是 4 个 Y，2 个 Cb，2 个 Cr。

planar, packed 和 semi planar

planar, packed 和 semi planar 是描述分量如何存储的：

• planar: 有时也称 triplanar，有三个 plane，每种分量连续存储，先存储所有的 Y 分量，再存储所有的 Cb 分量，最后存储所有的 Cr 分量（也可以 Cr 在前，Cb 在后）；
• packed: 只有一个 plane，n 个样点的 Y Cb Cr 分量一起存储，接着存储下 n 个样点的分量；n 的取值、其中三种分量的存储方式，也有多种组合；
• semi planar: 有两个 plane，先存储所有的 Y 分量，后面 Cb 和 Cr 分量一起存储；

I420

I420 的采样比是 4:2:0，它是 planar 存储方式，分量存储顺序依次是 Y, Cb, Cr，例如下图表示了宽为 6 像素、高为 4 像素图像的三种分量存储方式：

最好忽略那几个箭头，采样区域通常都是 4x2，而非 2x2。

NV12

安卓的 MediaCodec 对于 YUV 的输入格式，COLOR_FormatYUV420SemiPlanar 支持得最好，而这种格式就是 NV12 格式。

NV12 的采样比是 4:2:0，它是 semi planar 存储方式，先存储 Y 分量，后面 Cb 和 Cr 分量一起存储，Cb 在前，Cr 在后：

NV21

安卓的 Camera API 回调的 YUV 数据，默认就是 NV21 格式。

NV21 和 NV12 类似，采样比是 4:2:0，也是 semi planar 存储方式，先存储 Y 分量，后面 Cb 和 Cr 分量一起存储，只不过 Cr 在前，Cb 在后：

注意：有个工具网站 rawpixels.net，它的 Predefined format 应该是把 NV12 和 NV21 搞反了，它的 NV12 是 V 在前，NV21 是 U 在前，实际上应该是 NV12 U 在前，NV21 V 在前，因此使用这个网站时，这两种格式应该互换一下。

其他格式

YUV 的格式太多，这里就不一一介绍了，把握上面介绍的两个要点即可：采样比，存储方式。

可以参考下 fourcc 的这个网页。

参考文章

• Chroma subsampling
• YUV