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知识笔记
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YUV 像素格式 ​

YUV 是一种颜色编码方式，将亮度（Y）和色度（UV）分离。人眼对亮度比对色度更敏感，因此可以降低色度采样率来压缩数据，是视频编解码和图像传感器最常用的格式。

什么是 YUV ​

YUV 颜色空间包含三个分量：

  • Y — Luma（亮度），表示明暗程度
  • U (Cb) — Chroma Blue（蓝色差）
  • V (Cr) — Chroma Red（红色差）
RGB  →  YUV 转换
Y  = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U  = -0.169R - 0.331G + 0.5B   + 128
V  = 0.5R   - 0.419G - 0.081B  + 128

色度采样格式 ​

根据 UV 分量的采样率不同，YUV 分为多种格式：

YUV444 ​

每个 Y 对应一组 UV，无压缩。质量最高，数据量最大。

Y0 Y1 Y2 Y3
U0 U1 U2 U3
V0 V1 V2 V3

数据量 = width × height × 3 字节

YUV422（最常用的采集格式） ​

每 2 个 Y 共享一组 UV。水平方向色度减半，垂直不变。

Y0 Y1 Y2 Y3
U0    U2
V0    V2

数据量 = width × height × 2 字节

YUV420（最常用的编码格式） ​

每 4 个 Y 共享一组 UV。水平和垂直方向色度都减半。

Y0 Y1 Y2 Y3
Y4 Y5 Y6 Y7
U0    U2
V0    V2

数据量 = width × height × 1.5 字节

💡 为什么叫 420 / 422 / 444？ 第一个数字是 Y 样本数，后两个数字分别是第 1 行和第 2 行的 UV 样本数（每 4 个 Y 对应的数量）。

常见存储格式 ​

YUYV（打包格式，YUV422） ​

Y U Y V 的顺序交错存储，属于 packed 格式。

字节:  Y0 U0 Y1 V0  Y2 U2 Y3 V2 ...
  • 也叫 YUY2、YUYV422
  • 每 2 个像素占 4 字节（2Y + 1U + 1V）
  • 常用于 Camera Sensor 输出

NV12（半平面格式，YUV420） ​

Y 平面连续存储，UV 交错存储在另一个平面。属于 semi-planar 格式。

Y 平面: Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 ...
UV 平面: U0 V0 U2 V2 ...
  • 最常用的视频编码输入格式
  • H.264 / H.265 编码通常使用 NV12
  • Rockchip MPP 也以 NV12 为主要输入格式

YV12 / I420（平面格式，YUV420） ​

三个独立的平面：Y 平面、V 平面、U 平面（YV12）或 Y 平面、U 平面、V 平面（I420）。

Y 平面: Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 ...
U 平面: U0 U2 ...
V 平面: V0 V2 ...
  • I420 = Y 在前、U 在中、V 在后
  • YV12 = Y 在前、V 在中、U 在后（U 和 V 顺序相反）

格式大小计算 ​

以 1920×1080 为例：

格式每像素字节总大小
RGB88831920×1080×3 = 5,929,920 B ≈ 5.66 MB
YUYV (422)21920×1080×2 = 4,147,200 B ≈ 3.96 MB
NV12 (420)1.51920×1080×1.5 = 3,110,400 B ≈ 2.97 MB
YUV420P1.51920×1080×1.5 = 3,110,400 B ≈ 2.97 MB

格式转换 ​

YUYV → NV12 ​

这是 Camera 采集 → MPP 编码的常见转换路径。

Y 分量：直接拷贝即可 UV 分量：从 YUYV 中每隔一个像素提取 U 和 V，组合成 UV 交错平面

通常使用 RGA 硬件加速转换，效率远高于 CPU。

如何查看原始 YUV 数据 ​

使用 ffplay 播放 YUV 文件bash
# NV12 格式
ffplay -f rawvideo -pix_fmt nv12 -s 1920x1080 output.nv12

# YUYV 格式
ffplay -f rawvideo -pix_fmt yuyv422 -s 1920x1080 output.yuyv

# YUV420P (I420) 格式
ffplay -f rawvideo -pix_fmt yuv420p -s 1920x1080 output.yuv

常见问题 ​

画面颜色不对 ​

  • 格式不匹配（以为是 NV12 实际是 YUYV）
  • U/V 顺序反了（NV12 vs NV21）
  • 宽高 stride 不对齐

画面有绿边/花屏 ​

  • 分辨率设置错误
  • stride（行跨度）大于 width，按 width 解析导致错位

相关实验 ​

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