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视频数据存储方式YUV

视频数据存储方式YUV

作者: 风帆_c0fe | 来源:发表于2021-02-05 10:39 被阅读0次

    在视频中的数据保存和传输都是YUV数据格式。主要是为了降低数据大小,如果argb格式数据,1px可能需要4个字节,而YUV可能就只需要1.5个字节。

    简单的讲YUV是一种图像和视频的编码方式,RGB通过三种颜色来表达现实世界中的各种颜色,YUV通过亮度色度饱和度来表示颜色。

    RGB很好理解,它更直观。从学生开始就认识绘画的颜料是用三种颜色调配来的,汽车的油漆颜色也是RGB三种颜色调配而来的。

    YUV的出现有它的历史意义但也是一种必然。它基于人眼对亮度的敏感度比色彩的敏感度更高的特点。Y表示亮度也可以理解在灰度值,最低的亮度就是黑色最高的亮度就是白色,中间的可呈现出灰色。

    在黑白电视机向彩色电视机过渡的年代,黑白电视机只需要YUV中的一个分量Y就可以呈现出黑白画面。UV分量用在彩色电视机上即可呈现出彩色了。YUV可以带来更高的帧内压缩比,由于人眼对黑白更敏感,YUV可以弱化不敏感的信息,减少UV分量的采样。RGB24的每个像素需要3*8个字节,YUV呢?不同的YUV采样方式压缩比有所不同。

    电视信息使用的是YUV而数字信息使用的是YCrCb命令,以下统称YUV。

    YUV简介

    与RGB类似,YUV也是一种颜色编码方法,主要用于视频领域,它将亮度信息(Y)与色彩信息(UV)分离,没有UV信息一样可以显示完整的图像,只不过是黑白的,这样设计解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。

    YUV,分为三个分量,“Y"表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰度;而”U"和“V”表示是色度(Chrominance或Chroma),作用于指定像素的颜色。

    UV即CbCr(C代表颜色color,b代表蓝色blue,r代表红色red)

    分类

    YUV格式的两大类:平面(plannr)和紧凑(packed)。

    对于planar的YUV格式,先连续存储所有像素点的Y,紧接着存储所有像素点的U,随是存储所有像素点的V,或者是先v后u

    对于packed的YUV格式,每个像素点的Y,U,V是连续交替存储的。比如YUV420P 其中P表示紧凑,YUV420SP其中的SP表示“半紧凑”。

    采样

    主流的采样方式有三种,YUV4:4:4,YUV4:2:2 ,YVU4:2:0

    YUV4:4:4采样,每一个Y对应一组UV分量,一个YUV占8+8+8=24bits 3个字节。

    YUV4:2:2采样,每两个Y共用一组UV分量,一个YUV占8+4+4=16bits 2个字节。

    YUV4:2:0采样,每四个Y共用一组UV分量,一个YUV占8+2+2 = 12bits 1.5个字节。

    最觉的YUV420P和YUV420SP都是基于4:2:0采样的,所以如果图片的宽为width,高为height,在内存中占的空间width*height*3/2,其中前width*height的空间存放Y分量,接着width*height/4存放U分量,最后width*height/4存放V分量。

    YUV格式

    常见的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYUV、AYUV、Y41P、Y411、Y211、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等,Android中比较常见是YUV420分两种:YUV420P和YUV420SP。以下为YUV420P和YUV420SP。

    YUV420P

    YUV420P是平面模式,Y、U、V分别在不同平面,也就是有三个平面。它是YUV标准格式4:2:0,为了更方便的看如下表示 :

    为了说明存储方式,每一组用不同颜色表示。每一种颜色都是一组,每四个Y共用一组UV分量。

    比如:

    Y1、Y2、Y7、Y8共用U1,V1;

    Y3、Y4、Y9、Y10共用U2,V2;

     Y5、Y6、Y11、Y12共用U3,V3;

    Y13,Y14,Y19,Y20共用U4,V4

    Y17,Y18,Y23,Y24共用U6,V6

    那么真实的在字节流中就是按照行从左到右一行一行的拼起来的:

    YUV420分为:YU12和YV12

    YUV格式

    在Android中也叫作I420格式,首先是所有Y值 ,然后是所有U值,最后是所有V值。比如6*6的图片,内存大小就是6*6*3/2 = 54个字节。为了更清晰的查看,我们换行看,真实的是一行byte[]数据流。

    1 YYYYYY

    2 YYYYYY

    3 YYYYYY

    4 YYYYYY

    5 UUUUUU

    6 VVVVVV

    YV12格式

    YV12格式与YU12格式,首先是所有Y值,然后是所有V值,最后是所有U值。比如6*6图片,内存大小就是6*6*3/2=54字节

    1 YYYYYY

    2 YYYYYY

    3 YYYYYY

    4 YYYYYY

    5 VVVVVV

    6 UUUUUU

    YUV420SP

    YUV420SP也是平面模式。分为NV21和NV12两种格式。Y是一个平面,UV是一个平面, UV/VU为交替存储,而不是分为三个平面。

    在Android Camera中文档强烈推荐使用NV21和YU12,因为这两种格式支持所有的相机设备。

    Camera默认输出YUV的数据格式为NV21。但是在Camera2中推荐使用格式则是YUV_420_888。

    NV21格式

    在Android Carmra中手机从摄像头采集的预览数据默认值是NV21。

    NV21存储顺序是先存Y值,再VU交替存储:YYYVUVUVU,比如6*6的图片,内存大小就是6*6*3/2=54个字节。

    1 YYYYYY

    2 YYYYYY

    3 YYYYYY

    4 YYYYYY

    5 VUVUVU

    6 VUVUVU

    NV12格式

    NV12存储顺序是先存Y值,再UV交替存储:YYYUVUVUV,比如6*6的图片,内存大小就是6*6*3/2=54字节。

    1 YYYYYY

    2 YYYYYY

    3 YYYYYY

    4 YYYYYY

    5 UVUVUV

    6 UVUVUV

    这里先熟悉下Android中常见的YUV420P和YUV420SP。一般我们在使用yuv数据的时候,会对yuv数据进行变换,比如:摄像头数据旋转,从一种格式转为另一种数据等。

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