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做視頻采集與處理，自然少不了要學(xué)會分析YUV數(shù)據(jù)。因?yàn)閺牟杉慕嵌葋碚f，一般的視頻采集芯片輸出的碼流一般都是YUV數(shù)據(jù)流的形式，而從視頻處理（例如H.264、MPEG視頻編解碼）的角度來說，也是在原始YUV碼流進(jìn)行編碼和解析，所以，了解如何分析YUV數(shù)據(jù)流對于做視頻領(lǐng)域的人而言，至關(guān)重要。本文就是根據(jù)我的學(xué)習(xí)和了解，簡單地介紹如何分析YUV數(shù)據(jù)流。
YUV，分為三個(gè)分量，“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值；而“U”和“V” 表示的則是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及飽和度，用于指定像素的顏色。
與我們熟知的RGB類似，YUV也是一種顏色編碼方法，主要用于電視系統(tǒng)以及模擬視頻領(lǐng)域，它將亮度信息（Y）與色彩信息（UV）分離，沒有UV信息一樣可以顯示完整的圖像，只不過是黑白的，這樣的設(shè)計(jì)很好地解決了彩色電視機(jī)與黑白電視的兼容問題。并且，YUV不像RGB那樣要求三個(gè)獨(dú)立的視頻信號同時(shí)傳輸，所以用YUV方式傳送占用極少的頻寬。
好了，言歸正傳，談?wù)勅绾畏治鯵UV碼流吧。YUV碼流有多種不同的格式，要分析YUV碼流，就必須搞清楚你面對的到底是哪一種格式，并且必須搞清楚這種格式的YUV采樣和分布情況。下面我將介紹幾種常用的YUV碼流格式，供大家參考。
1. 采樣方式
YUV碼流的存儲格式其實(shí)與其采樣的方式密切相關(guān)，主流的采樣方式有三種，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0，關(guān)于其詳細(xì)原理，可以通過網(wǎng)上其它文章了解，這里我想強(qiáng)調(diào)的是如何根據(jù)其采樣格式來從碼流中還原每個(gè)像素點(diǎn)的YUV值，因?yàn)橹挥姓_地還原了每個(gè)像素點(diǎn)的YUV值，才能通過YUV與RGB的轉(zhuǎn)換公式提取出每個(gè)像素點(diǎn)的RGB值，然后顯示出來。
用三個(gè)圖來直觀地表示采集的方式吧，以黑點(diǎn)表示采樣該像素點(diǎn)的Y分量，以空心圓圈表示采用該像素點(diǎn)的UV分量。
先記住下面這段話，以后提取每個(gè)像素的YUV分量會用到。
YUV 4:4:4采樣，每一個(gè)Y對應(yīng)一組UV分量。
YUV 4:2:2采樣，每兩個(gè)Y共用一組UV分量。
YUV 4:2:0采樣，每四個(gè)Y共用一組UV分量。
2. 存儲方式
下面我用圖的形式給出常見的YUV碼流的存儲方式，并在存儲方式后面附有取樣每個(gè)像素點(diǎn)的YUV數(shù)據(jù)的方法，其中，Cb、Cr的含義等同于U、V。
（1） YUVY 格式 （屬于YUV422）
YUYV為YUV422采樣的存儲格式中的一種，相鄰的兩個(gè)Y共用其相鄰的兩個(gè)Cb、Cr，分析，對于像素點(diǎn)Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00，其他的像素點(diǎn)的YUV取值依次類推。
（2） UYVY 格式 （屬于YUV422）
UYVY格式也是YUV422采樣的存儲格式中的一種，只不過與YUYV不同的是UV的排列順序不一樣而已，還原其每個(gè)像素點(diǎn)的YUV值的方法與上面一樣。
（3） YUV422P（屬于YUV422）
YUV422P也屬于YUV422的一種，它是一種Plane模式，即打包模式，并不是將YUV數(shù)據(jù)交錯(cuò)存儲，而是先存放所有的Y分量，然后存儲所有的U（Cb）分量，最后存儲所有的V（Cr）分量，如上圖所示。其每一個(gè)像素點(diǎn)的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法，即兩個(gè)Y共用一個(gè)UV。比如，對于像素點(diǎn)Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00。
（4）YV12，YU12格式（屬于YUV420）
YU12和YV12屬于YUV420格式，也是一種Plane模式，將Y、U、V分量分別打包，依次存儲。其每一個(gè)像素點(diǎn)的YUV數(shù)據(jù)提取遵循YUV420格式的提取方式，即4個(gè)Y分量共用一組UV。注意，上圖中，Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00，其他依次類推。
（5）NV12、NV21（屬于YUV420）
NV12和NV21屬于YUV420格式，是一種two-plane模式，即Y和UV分為兩個(gè)Plane，但是UV（CbCr）為交錯(cuò)存儲，而不是分為三個(gè)plane。其提取方式與上一種類似，即Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00
3. 總結(jié)
幾種常見的YUV碼流格式就簡單地列在上面了，大家在處理YUV碼流前，先了解清楚自己的碼流到底屬于哪一種，然后對應(yīng)進(jìn)行處理。
最后，再回答一個(gè)疑問，即分析清楚YUV碼流格式了，我們可以做什么？最常用的一點(diǎn)就是，提取出所有的Y分量，然后利用vc或者matlab把你采集的圖像的灰度值（Y分量）顯示處理，這樣你就可以很快地知道你采集的圖像是否有問題了。后面我將繼續(xù)寫一些文章講述如何提取、轉(zhuǎn)換、顯示這些YUV原始碼流，有興趣可以繼續(xù)關(guān)注，歡迎留言討論。
