四种图像_函数图像的四种变换

一、YUV格式

YUV是一种颜色编码方法，将亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有UV信息一样可以显示完整的图像，采用YUV方式传送图像信息，相较于RGB格式，占用极少的频宽。主要有两大类：packed（打包）格式和planar（平面）格式

packed：通常是几个相邻的像素组成一个宏像素，每个像素点的Y、U、V是连续交错存储
planar：使用三个数组分开存放Y、U、V三个分量，就像是一个三维数组

Y：明亮度（Luminance或Luma），俗称灰度值
U、V：色度（Chrominance或Chroma），作用是描述色彩及饱和度，指定像素颜色

二、YUV采样格式

YUV存储格式主流的采样方式有三种，YUV444，YUV422，YUV420。

1. YUV444 表示色度频道没有下采样
2. YUV422 表示 2:1 的水平下采样，没有垂直下采样
3. YUV420 表示 2:1 的水平下采样，2:1 的垂直下采样

2.1 YUV444

YUV 444 的每1个Y对应一组UV分量，每个像素的三个分量都是 8 bit，也就是1个像素需要3个字节。例如一张1920 * 1080大小的图片（假设每个分量都是8bit），在 YUV 444 采样时的大小为：

1. size = 1920 * 1080 * 3 / 1024 / 1024 = 5.93 MB
   下图中黑点表示某像素点的Y分量，空心圆圈表示某像素点的UV分量
   

2.2 YUV422

每2个Y对应一组UV分量，UV 分量是 Y 分量采样的一半，Y 分量和 UV 分量按照 2 : 1 的比例采样
下图中黑点表示某像素点的Y分量，空心圆圈表示某像素点的UV分量

可以看到，第一和第二像素点公用了 U0、V1 分量，第三和第四个像素点公用了 U2、V3 分量，这样就节省了图像空间。例如一张1920 * 1080大小的图片（假设每个分量都是8bit），在 YUV 422 采样时的大小为：

1. size = 1920 * 1080 * 2 / 1024 / 1024 = 3.95 MB

2.3 YUV420

每4个Y对应一组UV分量
下图中黑点表示某像素点的Y分量，空心圆圈表示某像素点的UV分量

可以看到，第一、第二、第五以及第六像素点公用了 U0、V5 分量，第三、第四、第七以及第八像素点公用了 U2、V7分量，而且是按照 2*2 的小方格的形式分布的。例如一张1920 * 1080大小的图片（假设每个分量都是8bit），在 YUV 420 采样时的大小为：

1. size = 1920 * 1080 * 3 / 2 / 1024 / 1024 = 2.96 MB

三、YUV存储格式

1. planar 平面格式
   指先连续存储所有像素点的 Y 分量，然后存储 U 分量，最后是 V 分量
2. packed 打包模式
   指每个像素点的 Y、U、V 分量是连续交替存储的

3.1 YUV422存储

常见的基于 YUV 422 采样格式的存储格式有：YUYV 格式、UYVY 格式、YUV 422P 格式以及YUV 422SP 格式，其中，422P和422SP是采用planar 平面格式进行存储

3.1.1 YUYV 格式

YUYV 格式是采用打包格式进行存储的，指每个像素点都采样 Y 分量，但是每隔一个像素采样 UV 分量，排列顺序如下：

1. Y0 UO Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2

3.1.2 UYVY 格式

UYVY 格式也是采用打包格式进行存储，它的顺序和 YUYV 相反，先采用 U 分量再采样 Y 分量，排列顺序如下：

1. U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3

3.1.3 YUV 422P 格式

YUV 422P 格式，又叫做 I422，采用的是平面格式进行存储，先存储所有的 Y 分量，再存储所有的 U 分量，再存储所有的 V 分量。根据U、V的顺序，又有2种，U在前，V在后，叫做YUV422P又叫I422，V在前，U在后，叫做YV16。

1. Y0 Y1 Y2 Y3 U0 U2 V0 V2
2. Y0 Y1 Y2 Y3 V0 V2 U0 U2

3.1.4 YUV 422SP 格式

YUV 422SP 格式采用的是平面格式进行存储，先存储所有的 Y 分量，再按照组的顺序，依次存储所有的 UV 分量。根据U、V的顺序，又有2种，U在前，V在后，叫做NV16，V在前，U在后，叫做NV61。

1. Y0 Y1 Y2 Y3 U0 V0 U2 V2
2. Y0 Y1 Y2 Y3 V0 U0 V2 U2

3.2 YUV420存储

基于 YUV 420 采样格式的存储格式主要有 YUV 420P 和 YUV 420SP 两种类型，都是采用planar 平面格式进行存储，每个类型又对应其他具体格式。YUV420P格式先存储所有的 U 分量或者 V 分量，而 YUV420SP 则是按照 UV 或者 VU 的交替顺序进行存储。

1. YUV 420P 类型
   1）YU12 格式
   2）YV12 格式
   
2. YUV 420SP 类型
   1）NV12 格式
   2）NV21 格式
   

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