YUVY颜色模型的采样

YUV的特点
相对于表示颜色的GUI, YUI将亮度(用Y表示)与色调(用U和V表示)分开来表示。又因为人类视网膜上的视网膜杆细胞要多于视网膜锥细 胞,说得通俗一些,视网膜杆细胞的作用就是识别亮度,而视网膜锥细胞的作用就是识别色度。所以,人类的眼睛对于亮和暗的分辨要比对颜色的分辨精细一些。对于YUV模型,人类眼部会对Y分量更敏感,所以对于图像的表示来说, U和V代表的信号没必要和Y一样多。
在数字图像处理领域中,色度抽样是指在表示图像时使用比亮度信息低的分辨率来表示色彩(色度)信息,它常用Y:U:V来表示。
下面是4种常见的采样:


image.png

YUV4:4:4 4:4:4 Formats, 24 Bits per Pixel

没有任何压缩,每一行Y,U,V分量是一样多的。排列方式为:
[ y u v ] [ y u v ] [ y u v ] [ y u v ]
[ y u v ] [ y u v ] [ y u v ] [ y u v ]
[ y u v ] [ y u v ] [ y u v ] [ y u v ]
[ y u v ] [ y u v ] [ y u v ] [ y u v ]
它被用在高端的底片扫描仪和影片后期处理上

YUV4:2:2 4:2:2 Formats, 16 Bits per Pixel

每一行U,V的分量是Y的1/2, U和V间隔出现, 排列方式为:

[ y u ] [ y v ] [ y u ] [ y v ]
[ y v ] [ y u ] [ y v ] [ y u ]
[ y u ] [ y v ] [ y u ] [ y v ]
[ y v ] [ y u ] [ y v ] [ y u ]

YUV4:1:1

每一行U,V分量是Y分量的1、4, 排列方式为:
[ y u v ] [ y ] [ y ] [ y ]
[ y u v ] [ y ] [ y ] [ y ]
[ y u v ] [ y ] [ y ] [ y ]
[ y u v ] [ y ] [ y ] [ y ]

YUV 4:2:0 · 4:2:0 Formats, 12 Bits per Pixel

每一行,U和V都是Y的1/2, 并且U和V间隔出现在多行里:
[ y u ] [ y ] [ y u ] [ y ]
[ y v ] [ y ] [ y v ] [ y ]
[ y u ] [ y ] [ y u ] [ y ]
常见的 JPEG格式和 MJPEG 格式
如上面YUV根据压缩方式可以分为四类: YUV4:4:4 , yuv4:2:2 , YUV:4:1:1, YUV:4:2:0

当这些数据存储到文件时,又可以分为三类:

  • packet打包格式: 将YUV按照排列的方式依次存储 l类似: YUV, YUV,.....
  • PLANAR平面格式: 先存储Y,在存储U,在存储V 类似: yyyyy uuuuu vvvv
  • semi-plana半平面格式: 先存储Y, 在存储UV。 类似: yyyyy uvuv

根据不同的抽样方式和存储方式YUV通常呗分为以下类型,每种类型极对应一种存储格式:

  • YUV4:4:4 无抽样打包方式存储


    image.png
  • YUY2 以4:2:2抽样,打包方式存储,且每个单元Y在前
    image.png

    YUY2 也写作YUYV
  • UYVY 以4:2:2抽样,打包方式存储,且每个单元Y在后
    image.png

    *IMC2 以4:2:0抽样,平面方式存储 先种U后V
    image.png

    *IMC4 4:2:0抽样,平面方式存储 先Y种V后U
    image.png

    *YV12&I420 4:2:0抽样,平面方式存储 YV12是V在前,I420是U在前
    image.png

    Notes: I420也被称为YUV420P
  • NV12 4:2:0抽样,平面方式存储


    image.png

NV12格式首先存储Y分量平面,作为具有偶数行的无符号字符值数组。 Y平面后面紧跟着一个无符号字符值数组,其中包含打包的U(Cb)和V(Cr)样本

  • YUV420sp 4:2:0抽样, 半平面存储


    image.png
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