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文章參考：

圖文詳解YUV420數(shù)據(jù)格式
YUV主要采樣格式理解
YUV格式詳解
百度百科和維基百科

概述

本文基于Android音視頻開發(fā)時(shí)需要的，對(duì)基礎(chǔ)視頻流YUV格式的認(rèn)識(shí)。主要描述對(duì)YUV的基本認(rèn)識(shí)，YUV格式的區(qū)別，Android音視頻開發(fā)時(shí)常用到的YUV格式處理，轉(zhuǎn)換，顯示方法等。YUV格式的認(rèn)識(shí)很多引用和參考上述博文，做了一些總結(jié)，也包括一些個(gè)人的理解，還有許多開發(fā)時(shí)遇到的功能或者問(wèn)題的總結(jié)。

一、什么是YUV？

YUV是一種顏色編碼格式，可以說(shuō)YUV流媒體是原始流數(shù)據(jù)，大部分的視頻領(lǐng)域都在使用。他與RGB類似，但RGB更多的用于渲染時(shí)，而YUV則用在數(shù)據(jù)傳輸，因?yàn)樗加酶俚念l寬。當(dāng)然，實(shí)時(shí)通訊為了降低帶寬都會(huì)采用H264/H265編碼。從字面意思理解，YUV的含義:Y代表亮度信息（灰度），UV分別代表色彩信息。YUV的常用名稱有許多，如YUV422這是大部分鏡頭出來(lái)的數(shù)據(jù)，還有許多（yuv420,yuv444等）。

YUV的 planar和packed的差別？####

這是yuv格式的兩大類

planar格式：連續(xù)存儲(chǔ)所有像素點(diǎn)Y，然后是所有像素點(diǎn)U，接著是V
packed格式：所有像素點(diǎn)的YUV信息連續(xù)交錯(cuò)存儲(chǔ)
```
  比如：
      YUV420P:YYYYYYYY UU VV 
      YUV420: YUV YUV YUV 
```

YUV,YCbCr,YPbPr寫法的含義

它們分別代表在不同領(lǐng)域時(shí)使用的名稱，總的大類都是一致的。主流上所說(shuō)的YUV即是YCbCr

YCbCr：其中Y是指亮度分量，Cb指藍(lán)色色度分量，而Cr指紅色色度分量
YPbPr：他和YCbCr的區(qū)別在于YCbCr是數(shù)字系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)，YPbPr是模擬系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)。

怎么理解YUV后面的三個(gè)數(shù)字呢？

數(shù)字代表yuv信息在像素點(diǎn)中的分布狀況，為了維持人的肉眼觀感，通常需要每個(gè)像素點(diǎn)保存8bit的亮度，每2x2個(gè)點(diǎn)保存至少一個(gè)Cb和Cr值，如下所示（要理解它的排列就要知道，它在量化8bit之后，每個(gè)像素占用大小，可以參考文章：圖文詳解YUV420數(shù)據(jù)格式，它里面的描述圖很好理解）：

YUV444采樣，每個(gè)Y對(duì)應(yīng)一組UV，8bit量化，每個(gè)像素占用3個(gè)字節(jié)。
- 四個(gè)像素點(diǎn)： [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
- 存放碼流： Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
YUV422采樣，每2個(gè)Y對(duì)應(yīng)一組UV，由兩個(gè)水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用4字節(jié)內(nèi)存，亮度2個(gè)字節(jié),兩個(gè)色度各1個(gè)字節(jié)。
- 四個(gè)像素點(diǎn)： [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
- 存放碼流： Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
YUV411采樣，每4個(gè)Y對(duì)應(yīng)一組UV，由4個(gè)水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內(nèi)存，亮度4個(gè)字節(jié),兩個(gè)色度各1個(gè)字節(jié)。
- 四個(gè)像素點(diǎn)： [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
- 存放碼流： Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3
YUV420采樣，每4個(gè)Y對(duì)應(yīng)一組UV，每個(gè)由2x2個(gè)2行2列相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內(nèi)存。，亮度4個(gè)字節(jié),兩個(gè)色度各1個(gè)字節(jié)。
- 四個(gè)像素點(diǎn)： [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
  [Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7 U7 V7] [Y8 U8 V8]
- 存放碼流： Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3 Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8

YUV中stride跨距的含義？

跨距的由來(lái)，因?yàn)镃PU存儲(chǔ)和讀取必須是2的密次方，故而很多分辨率的yuv格式通常會(huì)有一個(gè)stride，比如某個(gè)720*536的YUV420SP視頻，它的stride是768，那么中間48就是跨距。通常如果自己去解析，可以通過(guò)偏移裁取，如果采用第三方庫(kù)，一般都會(huì)有傳入跨距的值。

在Android中，setPreviewFormat中就有標(biāo)注YV12的跨距計(jì)算方式：

    {@link android.graphics.ImageFormat#YV12}. For camera callback data,
     * it can be assumed that the stride of the Y and UV data is the
     * smallest possible that meets the alignment requirements. That is, if
     * the preview size is <var>width x height</var>, then the following
     * equations describe the buffer index for the beginning of row
     * <var>y</var> for the Y plane and row <var>c</var> for the U and V
     * planes:
     *
     * <pre>{@code
     * yStride   = (int) ceil(width / 16.0) * 16;
     * uvStride  = (int) ceil( (yStride / 2) / 16.0) * 16;
     * ySize     = yStride * height;
     * uvSize    = uvStride * height / 2;
     * yRowIndex = yStride * y;
     * uRowIndex = ySize + uvSize + uvStride * c;
     * vRowIndex = ySize + uvStride * c;
     * size      = ySize + uvSize * 2;
     * }

二、一些常見YUV格式的區(qū)別

1. YUV422—包含如：YUYV、UYVY、YUV422P

YUV422，大多數(shù)的Android機(jī) sensor出來(lái)的視頻流都是這個(gè)格式

YUYV:

image

YVYU:

image
YUV422P:2個(gè)Y對(duì)應(yīng)一對(duì)UV，即Y00 Y01對(duì)應(yīng)U00 V00

image

2. YUV420—包含如：YV12，YU12、NV12、NV21、YUV420SP、I420

在Android Camera框架中，setPreviewFormat中可傳入的格式，API給出的2個(gè)可供選擇的格式分別是ImageFormat.NV21和ImageFormat.YV12

YV12和YU12都屬于YUV420p，其中Y\U\V分別對(duì)應(yīng)一個(gè)plane，區(qū)別在于UV的位置對(duì)調(diào)，下面是YU12的存儲(chǔ)示意圖：

image

NV12和NV21,其中NV12就是我們Android常見的YUV420SP，他們不像上一個(gè)YV12，有3個(gè)plane，而是由Y和UV分別兩個(gè)Plane組成，UV交替排列，U在前的是NV12，V在前為NV21.

image
I420：或表示為IYUV,數(shù)碼攝像機(jī)專用表示法.
- 一般來(lái)說(shuō)，直接采集到的視頻數(shù)據(jù)是RGB24的格式，RGB24一幀的大小size=width×heigth×3 Byte，RGB32的size=width×heigth×4 Byte，如果是I420（即YUV標(biāo)準(zhǔn)格式4：2：0）的數(shù)據(jù)量是 size=width×heigth×1.5 Byte。在采集到RGB24數(shù)據(jù)后，需要對(duì)這個(gè)格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次壓縮。即將圖像的顏色空間由RGB24轉(zhuǎn)化為IYUV。因?yàn)?，X264在進(jìn)行編碼的時(shí)候需要標(biāo)準(zhǔn)的YUV（4：2：0）。但是這里需要注意的是，雖然YV12也是（4：2：0），但是YV12和I420的卻是不同的，在存儲(chǔ)空間上面有些區(qū)別。如下：
- YV12 ：亮度（行×列） + V（行×列/4) + U（行×列/4）
- I420 ：亮度（行×列） +U（行×列/4) + V（行×列/4）
  可以看出，YV12和I420基本上是一樣的，就是UV的順序不同。（摘自百度百科I420）

三、Android中常用YUV格式認(rèn)識(shí)和處理

1. android Camera中用到的yuv格式。

setPreviewFormat中可以指定通常是NV12和YV12

YV12toYUV420SP:

  public static byte[] YV12toYUV420SP(final byte[] input, final byte[] output, final int width, final int height) {
      final int frameSize = width * height;
      final int qFrameSize = frameSize / 4;
      System.arraycopy(input, 0, output, 0, frameSize); // Y
      for (int i = 0; i < qFrameSize; i++) {
          output[frameSize + i * 2 + 1] = input[frameSize + i + qFrameSize]; // Cr (V)
          output[frameSize + i * 2] = input[frameSize + i]; // Cb (U)
      }
      return output;
  }

rotateYUV240SP:

  public static void rotateYUV240SP(byte[] src, byte[] des, int width, int height) {
      int wh = width * height;
      //旋轉(zhuǎn)Y
      int k = 0;
      for (int i = 0; i < width; i++) {
          for (int j = 0; j < height; j++) {
              des[k] = src[width * j + i];
              k++;
          }
      }
      for (int i = 0; i < width / 2; i++) {
          for (int j = 0; j < height / 2; j++) {
              des[k] = src[wh + width / 2 * j + i];
              des[k + width * height / 4] = src[wh * 5 / 4 + width / 2 * j + i];
              k++;
          }
      }
  }

2. Android硬編碼對(duì)YUV格式的要求

部分Android硬件平臺(tái)對(duì)stride也有要求，比如MTK

  // Note: the stride of resolution must be set as 16x for hard encoding with some chip like MTK
  // Since Y component is quadruple size as U and V component, the stride must be set as 32x
  if (!useSoftEncoder && vOutWidth % 32 != 0 || vOutHeight % 32 != 0) {
      if (vmci.getName().contains("MTK")) {
          throw new AssertionError("MTK encoding revolution stride must be 32x");
      }
  }

AndroidH264銀編碼時(shí)傳入的MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT注意事項(xiàng)

首先時(shí)寫法，不同的CPU支持編碼的yuv格式不同，需要主動(dòng)查詢符合支持的列表

  // choose the video encoder by name.
  private MediaCodecInfo chooseVideoEncoder(String name) {
      int nbCodecs = MediaCodecList.getCodecCount();
      for (int i = 0; i < nbCodecs; i++) {
          MediaCodecInfo mci = MediaCodecList.getCodecInfoAt(i);
          if (!mci.isEncoder()) {
              continue;
          }
          String[] types = mci.getSupportedTypes();
          for (int j = 0; j < types.length; j++) {
              if (types[j].equalsIgnoreCase(VCODEC)) {
                  LogUtils.i(TAG, String.format("vencoder %s types: %s", mci.getName(), types[j]));
                  if (name == null) {
                      return mci;
                  }
                  if (mci.getName().contains(name)) {
                      return mci;
                  }
              }
          }
      }
      return null;
  }

3. Android MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT代表的含義

通過(guò)查看android.media.MediaCodecInfo.CodecCapabilities，常用的YUV ColorFormat項(xiàng)如下，我們能發(fā)現(xiàn)大部分是隱藏API，反而推薦我們?nèi)ナ褂肅OLOR_FormatYUV420Flexible， COLOR_FormatYUV422Flexible等，接下來(lái)解釋下為什么會(huì)這樣

/** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV420Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV411Planar            = 17;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV420Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV411PackedPlanar      = 18;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV420Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV420Planar            = 19;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV420Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV420PackedPlanar      = 20;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV420Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV420SemiPlanar        = 21;

    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV422Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV422Planar            = 22;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV422Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV422PackedPlanar      = 23;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV422Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV422SemiPlanar        = 24;

    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV422Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYCbYCr                  = 25;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV422Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYCrYCb                  = 26;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV422Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatCbYCrY                  = 27;
    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV422Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatCrYCbY                  = 28;

    /** @deprecated Use {@link #COLOR_FormatYUV444Flexible}. */
    public static final int COLOR_FormatYUV444Interleaved       = 29;

COLOR_FormatYUV420Flexible

首先看注解：

    /**
     * Flexible 12 bits per pixel, subsampled YUV color format with 8-bit chroma and luma
     * components.
     * <p>
     * Chroma planes are subsampled by 2 both horizontally and vertically.
     * Use this format with {@link Image}.
     * This format corresponds to {@link android.graphics.ImageFormat#YUV_420_888},
     * and can represent the {@link #COLOR_FormatYUV411Planar},
     * {@link #COLOR_FormatYUV411PackedPlanar}, {@link #COLOR_FormatYUV420Planar},
     * {@link #COLOR_FormatYUV420PackedPlanar}, {@link #COLOR_FormatYUV420SemiPlanar}
     * and {@link #COLOR_FormatYUV420PackedSemiPlanar} formats.
     *
     * @see Image#getFormat
     */
    
    它大體意思是，哥們，我是個(gè)萬(wàn)能鑰匙，對(duì)應(yīng)了ImageFormat中的YUV_420_888，可以代替
    COLOR_FormatYUV411PackedPlanar，COLOR_FormatYUV420Planar，COLOR_FormatYUV420PackedPlanar
    以及COLOR_FormatYUV420SemiPlanar，COLOR_FormatYUV420PackedSemiPlanar使用

好吧，通常編碼時(shí)查看支持列表有它都可以傳入，那我們來(lái)看看它可替代的這些format的含義：

COLOR_FormatYUV411PackedPlanar： YUV411，每4個(gè)連續(xù)的Y分量公用一個(gè)UV分量，并且Y分量和UV分量打包到同一個(gè)平面，用的不多。
COLOR_FormatYUV420Planar：YUV420P,每2x2像素公用一個(gè)UV空間，Y分量空間-->U分量平面-->V分量平面
COLOR_FormatYUV420PackedPlanar：YUV420 packet每2X2像素公用一個(gè)UV分量，并且將YUV打包到一個(gè)平面
COLOR_FormatYUV420SemiPlanar:YUV420SP,即上述的NV12
COLOR_FormatYUV420PackedSemiPlanar：Y分量空間-->V分量平面-->U分量平面，與COLOR_FormatYUV420Planar uv相反

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Android音視頻—YUV格式深入淺出

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概述

一、什么是YUV？

YUV的 planar和packed的差別？####

YUV,YCbCr,YPbPr寫法的含義

怎么理解YUV后面的三個(gè)數(shù)字呢？

YUV中stride跨距的含義？

二、一些常見YUV格式的區(qū)別

1. YUV422—包含如：YUYV、UYVY、YUV422P

2. YUV420—包含如：YV12，YU12、NV12、NV21、YUV420SP、I420

三、Android中常用YUV格式認(rèn)識(shí)和處理

1. android Camera中用到的yuv格式。

2. Android硬編碼對(duì)YUV格式的要求

3. Android MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT代表的含義

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Android音視頻—YUV格式深入淺出

概述

一、什么是YUV？

YUV的 planar和packed的差別？####

YUV,YCbCr,YPbPr寫法的含義

怎么理解YUV后面的三個(gè)數(shù)字呢？

YUV中stride跨距的含義？

二、一些常見YUV格式的區(qū)別

1. YUV422—包含如：YUYV、UYVY、YUV422P

2. YUV420—包含如：YV12，YU12、NV12、NV21、YUV420SP、I420

三、Android中常用YUV格式認(rèn)識(shí)和處理

1. android Camera中用到的yuv格式。

2. Android硬編碼對(duì)YUV格式的要求

3. Android MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT代表的含義

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一、什么是YUV？

YUV的 planar和packed的差別？####

怎么理解YUV后面的三個(gè)數(shù)字呢？

YUV中stride跨距的含義？

二、一些常見YUV格式的區(qū)別

1. YUV422—包含如：YUYV、UYVY、YUV422P

2. YUV420—包含如：YV12，YU12、NV12、NV21、YUV420SP、I420

三、Android中常用YUV格式認(rèn)識(shí)和處理