暂无图片
暂无图片
暂无图片
暂无图片
暂无图片

音视频基础-yuv格式介绍!

txp玩Linux 2022-08-07
763

一、YUV简介:

YUV,是一种颜色编码方法。常使用在各个影像处理元件中。YUV在对照片或影片编码时,考虑到人类的感知能力,允许降低色度的带宽。

YUV是编译true-color颜色空间(color space)的种类,Y'UV, YUV, YCbCr,YPbPr等专有名词都可以称为YUV,彼此有重叠。“Y”表示明亮度(Luminance、Luma),“U”和“V”则是色度、浓度(Chrominance、Chroma),Y′UV, YUV, YCbCr, YPbPr所指涉的范围,常有混淆或重叠的情况。从历史的演变来说,其中YUV和Y'UV通常用来编码电视的模拟信号,而YCbCr则是用来描述数位的影像信号,适合影片与图片压缩以及传输,例如MPEG、JPEG。但在现今,YUV通常已经在电脑系统上广泛使用。

Y'代表明亮度(luma; brightness)而U与V储存色度(色讯; chrominance; color)部分; 亮度(luminance)记作Y,而Y'的prime符号记作伽玛校正。

YUV Formats分成两个格式:

  • 紧缩格式(packed formats):将Y、U、V值储存成Macro Pixels阵列,和RGB的存放方式类似。

  • 平面格式(planar formats):将Y、U、V的三个分量分别存放在不同的矩阵中。

紧缩格式(packed format)中的YUV是混合在一起的,对于YUV4:4:4格式而言,用紧缩格式很合适的,因此就有了UYVY、YUYV等。

平面格式(planar formats)是指每Y分量,U分量和V分量都是以独立的平面组织的,也就是说所有的U分量必须在Y分量后面,而V分量在所有的U分量后面,此一格式适用于采样(subsample)。平面格式(planar format)有I420(4:2:0)、YV12、IYUV等。

二、历史:

'UV的发明是由于彩色电视与黑白电视的过渡时期[1]。黑白视讯只有Y(Luma,Luminance)视讯,也就是灰阶值。到了彩色电视规格的制定,是以YUV/YIQ的格式来处理彩色电视图像,把UV视作表示彩度的C(Chrominance或Chroma),如果忽略C信号,那么剩下的Y(Luma)信号就跟之前的黑白电视信号相同,这样一来便解决彩色电视机与黑白电视机的相容问题。Y'UV最大的优点在于只需占用极少的带宽。

因为UV分别代表不同颜色信号,所以直接使用R与B信号表示色度的UV。也就是说UV信号告诉了电视要偏移某象素的的颜色,而不改变其亮度。或者UV信号告诉了显示器使得某个颜色亮度依某个基准偏移。UV的值越高,代表该像素会有更饱和的颜色。

彩色图像记录的格式,常见的有RGB、YUV、CMYK等。彩色电视最早的构想是使用RGB三原色来同时传输。这种设计方式是原来黑白带宽的3倍,在当时并不是很好的设计。RGB诉求于人眼对色彩的感应,YUV则着重于视觉对于亮度的敏感程度,Y代表的是亮度,UV代表的是彩度(因此黑白电影可省略UV,相近于RGB),分别用Cr和Cb来表示,因此YUV的记录通常以Y:UV的格式呈现。

三、常用的YUV格式:

为节省带宽起见,大多数YUV格式平均使用的每像素位数都少于24位元。主要的抽样(subsample)格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和YCbCr 4:4:4。YUV的表示法称为A:B:C表示法:

  • 4:4:4表示完全取样。

  • 4:2:2表示2:1的水平取样,垂直完全采样。

  • 4:2:0表示2:1的水平取样,垂直2:1采样。

  • 4:1:1表示4:1的水平取样,垂直完全采样。

最常用Y:UV记录的比重通常1:1或2:1,DVD-Video是以YUV 4:2:0的方式记录,也就是我们俗称的I420,YUV4:2:0并不是说只有U(即Cb), V(即Cr)一定为0,而是指U:V互相援引,时见时隐,也就是说对于每一个行,只有一个U或者V分量,如果一行是4:2:0的话,下一行就是4:0:2,再下一行是4:2:0...以此类推。至于其他常见的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV、Y41P、Y411、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等。

用三个图来直观地表示采集的方式吧,以黑点表示采样该像素点的Y分量,以空心圆圈表示采用该像素点的UV分量:

先记住下面这段话,以后提取每个像素的YUV分量会用到:

  • YUV 4:4:4采样,每一个Y对应一组UV分量。

  • YUV 4:2:2采样,每两个Y共用一组UV分量。

  • YUV 4:2:0采样,每四个Y共用一组UV分量。

四、存储方式:

下面我用图的形式给出常见的YUV码流的存储方式,并在存储方式后面附有取样每个像素点的YUV数据的方法,其中,Cb、Cr的含义等同于U、V。

1、YUVY 格式 (属于YUV422):

YUYV为YUV422采样的存储格式中的一种,相邻的两个Y共用其相邻的两个Cb、Cr,分析,对于像素点Y'00、Y'01 而言,其Cb、Cr的值均为 Cb00、Cr00,其他的像素点的YUV取值依次类推。

2、UYVY 格式 (属于YUV422):

UYVY格式也是YUV422采样的存储格式中的一种,只不过与YUYV不同的是UV的排列顺序不一样而已,还原其每个像素点的YUV值的方法与上面一样。

3、YUV422P(属于YUV422):

YUV422P也属于YUV422的一种,它是一种Plane模式,即平面模式,并不是将YUV数据交错存储,而是先存放所有的Y分量,然后存储所有的U(Cb)分量,最后存储所有的V(Cr)分量,如上图所示。其每一个像素点的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法,即两个Y共用一个UV。比如,对于像素点Y'00、Y'01 而言,其Cb、Cr的值均为 Cb00、Cr00。

4、YV12,YU12格式(属于YUV420):

YU12和YV12属于YUV420格式,也是一种Plane模式,将Y、U、V分量分别打包,依次存储。其每一个像素点的YUV数据提取遵循YUV420格式的提取方式,即4个Y分量共用一组UV。注意,上图中,Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00,其他依次类推。

5、NV12、NV21(属于YUV420):

NV12和NV21属于YUV420格式,是一种two-plane模式,即Y和UV分为两个Plane,但是UV(CbCr)为交错存储,而不是分为三个plane。其提取方式与上一种类似,即Y'00、Y'01、Y'10、Y'11共用Cr00、Cb00

文章参考:https://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/78283369

最后:

最后,这里目前开了一个音视频实在项目,后期的打算:

1、人脸识别、物体识别(目前已经完成人脸识别),现在已经在开搞物体识别;

2、编解码框架梳理(硬解码的实现,这里其实都在mpp里面)和mpp 的讲解

3、rtmp/srt 推流实现

4、ffmpeg 的讲解(根据我们这个项目里面用到的知识来讲解,ffmpeg本身是比较大的!)

这里说一下,我们这个工程项目收费是已经很低了,包括的内容也是比较多的,还有解答服务;不满大家说,我自己以前也是从买视频学习成长起来的(这算是对自己的一种投资!),市面上的视频教程,动不动就大好几千,所以相比我们这个,真的非常便宜了!

最为重要的是,我们这个工程,都是实战性的东西,非常符合平时各大芯片平台开发内容!我自己本身也是做这块的,还有另外一个工程师他也是做音视频这块的!所以这个内容放心!你现在看我的文章源码解析,都是有视频教程的,有不懂的地方,可以在解答群里面随时问!

如果加了星球的朋友,可以私聊我进解答群!

最后感谢大家的支持!

文章转载自txp玩Linux,如果涉嫌侵权,请发送邮件至:contact@modb.pro进行举报,并提供相关证据,一经查实,墨天轮将立刻删除相关内容。

评论