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1、对 YUV 格式的详细描述 ,以及存储形式小知识： RGB 与 YUV- 摘自 DirectShow实务精选作者：陆其明计算机彩色显示器显示色彩的原理与彩色电视机一样，都是采用R（ Red ）、G（Green ）、B（Blue）相加混色的原理：通过发射出三种不同强度的电子束，使屏幕内侧覆盖的红、绿、蓝磷光材料发光而产生色彩。这种色彩的表示方法称为RGB 色彩空间表示（它也是多媒体计算机技术中用得最多的一种色彩空间表示方法）。根据三基色原理，任意一种色光F 都可以用不同分量的R、G、B 三色相加混合而成。F = r R + g G + b B 其中， r、g、b 分别为三基色参与混合的系数。当三
2、基色分量都为0（最弱）时混合为黑色光；而当三基色分量都为k（最强）时混合为白色光。调整r、g、b 三个系数的值，可以混合出介于黑色光和白色光之间的各种各样的色光。那么 YUV 又从何而来呢？在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机进行摄像，然后把摄得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB ，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y 和两个色差信号R Y（即 U）、BY（即 V），最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的 YUV 色彩空间表示。采用 YUV 色彩空间的重要性是它的亮度信号Y 和色度信号U、V 是分离的。如果
3、只有Y 信号分量而没有U、V 分量，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV 空间正是为了用亮度信号Y 解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色电视信号。YUV 与 RGB 相互转换的公式如下（RGB 取值范围均为0-255 ）：Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B U = -0.147R - 0.289G + 0.436B V = 0.615R - 0.515G - 0.100B R = Y + 1.14V G = Y - 0.39U - 0.58V B = Y + 2.03U 在 DirectShow中， 常见的 RGB 格式有 RG
4、B1 、 RGB4 、 RGB8 、 RGB565 、 RGB555 、 RGB24 、RGB32 、ARGB32 等；常见的 YUV 格式有 YUY2 、YUYV 、YVYU 、UYVY 、AYUV 、Y41P 、Y411 、Y211 、IF09、IYUV 、YV12 、YVU9 、YUV411 、YUV420 等。作为视频媒体类型的辅助说明类型（Subtype ），它们对应的GUID 见表 2.3。常见的 RGB 和 YUV 格式 GUID格式描述 MEDIASUBTYPE_RGB12 色，每个像素用1 位表示，需要调色板 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
5、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - MEDIASUBTYPE_RGB416 色，每个像素用4 位表示，需要调色板 MEDIASUBTYPE_RGB8256 色，每个像素用8 位表示，需要调色板 MEDIASUBTYPE_RGB565每个像素用16 位表示， RGB 分量分别使用5 位、6 位、 5 位 MEDIASUBTYPE_RGB555每个像素用16 位表示， RGB 分量都使用5 位（剩下的 1 位不用） MEDIASUBTYPE_RGB24每个像素用24 位表示， RGB
6、分量各使用8 位 MEDIASUBTYPE_RGB32每个像素用32 位表示， RGB 分量各使用8 位（剩下的 8 位不用） MEDIASUBTYPE_ARGB32每个像素用32 位表示， RGB 分量各使用8 位（剩下的 8 位用于表示Alpha 通道值） MEDIASUBTYPE_YUY2YUY2 格式，以 4:2:2 方式打包 MEDIASUBTYPE_YUYVYUYV 格式（实际格式与YUY2 相同） MEDIASUBTYPE_YVYUYVYU 格式，以 4:2:2 方式打包 MEDIASUBTYPE_UYVYUYVY 格式，以4:2:2 方式打包 MEDIASUBTYPE_AYUV
7、 带 Alpha 通道的 4:4:4 YUV格式 MEDIASUBTYPE_Y41PY41P 格式，以4:1:1 方式打包 MEDIASUBTYPE_Y411Y411 格式（实际格式与Y41P 相同） MEDIASUBTYPE_Y211Y211 格式 MEDIASUBTYPE_IF09 IF09 格式 MEDIASUBTYPE_IYUV IYUV 格式 MEDIASUBTYPE_YV12YV12 格式 MEDIASUBTYPE_YVU9 YVU9 格式下面分别介绍各种RGB 格式。RGB1 、 RGB4 、RGB8 都是调色板类型的RGB 格式，在描述这些媒体类型的格式细节时，通常会在 BIT
8、MAPINFOHEADER数据结构后面跟着一个调色板（定义一系列颜色）。它们的图像数据并不是真正的颜色值，而是当前像素颜色值在调色板中的索引。以RGB1 （ 2 色位图）为例，比如它的调色板中定义的两种颜色值依次为0 x000000 （黑色）和0 xFFFFFF（白色），那么图像数据001101010111 （每个像素用1 位表示）表示对应各像素的颜色为：黑黑白白黑白黑白黑白白白 。 RGB565使用 16 位表示一个像素，这16 位中的 5 位用于 R，6 位用于 G，5 位用于 B。程序中通常使用一个字（WORD ，一个字等于两个字节）来操作一个像素。当读出一个像素后，这个字的各个位意义如
9、下：高字节低字节R R R R R G G G G G G B B B B B可以组合使用屏蔽字和移位操作来得到RGB 各分量的值：#define RGB565_MASK_RED 0 xF800 #define RGB565_MASK_GREEN 0 x07E0 #define RGB565_MASK_BLUE 0 x001F R = (wPixel & RGB565_MASK_RED) 11; / 取值范围0-31 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页
10、 - - - - - - - - - G = (wPixel & RGB565_MASK_GREEN) 5; / 取值范围0-63 B = wPixel & RGB565_MASK_BLUE; / 取值范围0-31 RGB555 是另一种16 位的 RGB 格式， RGB 分量都用5 位表示（剩下的1 位不用）。使用一个字读出一个像素后，这个字的各个位意义如下：高字节低字节X R R R R G G G G G B B B B B（X 表示不用，可以忽略）可以组合使用屏蔽字和移位操作来得到RGB 各分量的值：#define RGB555_MASK_RED 0 x7C00 #define RGB
11、555_MASK_GREEN 0 x03E0 #define RGB555_MASK_BLUE 0 x001F R = (wPixel & RGB555_MASK_RED) 10; / 取值范围0-31 G = (wPixel & RGB555_MASK_GREEN) 5; / 取值范围0-31 B = wPixel & RGB555_MASK_BLUE; / 取值范围0-31 RGB24使用 24 位来表示一个像素，RGB 分量都用8 位表示， 取值范围为0-255 。注意在内存中 RGB 各分量的排列顺序为：BGR BGR BGR。通常可以使用RGBTRIPLE数据结构来操作一个像素，它的
12、定义为：typedef struct tagRGBTRIPLE BYTE rgbtBlue; / 蓝色分量 BYTE rgbtGreen; / 绿色分量 BYTE rgbtRed; / 红色分量 RGBTRIPLE; RGB32使用 32 位来表示一个像素，RGB 分量各用去8 位，剩下的8 位用作 Alpha 通道或者不用。（ARGB32 就是带 Alpha 通道的 RGB32 。）注意在内存中RGB 各分量的排列顺序为： BGRA BGRA BGRA。通常可以使用RGBQUAD数据结构来操作一个像素，它的定义为：typedef struct tagRGBQUAD BYTE rgbBlue;
13、 / 蓝色分量 BYTE rgbGreen; / 绿色分量 BYTE rgbRed; / 红色分量 BYTE rgbReserved; / 保留字节（用作Alpha 通道或忽略） RGBQUAD; 下面介绍各种YUV 格式。 YUV 格式通常有两大类：打包（packed ）格式和平面（planar ）格式。前者将YUV 分量存放在同一个数组中，通常是几个相邻的像素组成一个宏像素（macro-pixel ）；而后者使用三个数组分开存放YUV 三个分量， 就像是一个三维平面一样。表 2.3 中的 YUY2 到 Y211 都是打包格式，而IF09 到 YVU9 都是平面格式。（注意：在介绍各种具体格
14、式时，YUV 各分量都会带有下标，如Y0、U0、V0 表示第一个像素的YUV分量， Y1、U1、V1 表示第二个像素的YUV 分量，以此类推。）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - YUY2 （和 YUYV ）格式为每个像素保留Y 分量，而 UV 分量在水平方向上每两个像素采样一次。一个宏像素为4 个字节，实际表示2 个像素。（ 4:2:2 的意思为一个宏像素中有4 个Y 分量、 2 个 U 分量和 2 个 V 分量。
15、）图像数据中YUV 分量排列顺序如下：Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2 YVYU 格式跟 YUY2 类似，只是图像数据中YUV 分量的排列顺序有所不同：Y0 V0 Y1 U0 Y2 V2 Y3 U2 UYVY 格式跟 YUY2 类似，只是图像数据中YUV 分量的排列顺序有所不同：U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3 AYUV 格式带有一个Alpha 通道，并且为每个像素都提取YUV 分量，图像数据格式如下：A0 Y0 U0 V0 A1 Y1 U1 V1 Y41P （和 Y411）格式为每个像素保留Y 分量，而UV 分量在水平方向上每4 个像素采样一次。一个宏像素为12
16、个字节，实际表示8 个像素。图像数据中YUV 分量排列顺序如下：U0 Y0 V0 Y1 U4 Y2 V4 Y3 Y4 Y5 Y6 Y8 Y211 格式在水平方向上Y 分量每 2 个像素采样一次，而UV 分量每 4 个像素采样一次。一个宏像素为4 个字节，实际表示4 个像素。图像数据中YUV 分量排列顺序如下：Y0 U0 Y2 V0 Y4 U4 Y6 V4 YVU9 格式为每个像素都提取Y 分量，而在 UV 分量的提取时， 首先将图像分成若干个4 x 4的宏块，然后每个宏块提取一个U 分量和一个V 分量。图像数据存储时，首先是整幅图像的 Y 分量数组，然后就跟着U 分量数组，以及V 分量数组。
17、IF09 格式与 YVU9 类似。IYUV 格式为每个像素都提取Y 分量，而在 UV 分量的提取时， 首先将图像分成若干个2 x 2的宏块，然后每个宏块提取一个U 分量和一个V 分量。 YV12 格式与 IYUV 类似。YUV411 、 YUV420格式多见于DV 数据中，前者用于 NTSC 制，后者用于 PAL 制。YUV411为每个像素都提取Y 分量，而 UV 分量在水平方向上每4 个像素采样一次。YUV420 并非 V分量采样为0，而是跟 YUV411 相比， 在水平方向上提高一倍色差采样频率，在垂直方向上以 U/V 间隔的方式减小一半色差采样，如图2.12 所示。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -