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YUV
YUV是一种颜色空间，基于YUV的颜色编码是流媒体的常用编码方式。Y表示流明，U、V表示色度、浓度，这种表达方式起初是为了彩色电视与黑白电视之间的信号兼容。 对于图像每一点，Y确定其亮度，UV确认其彩度。
Y’CbCr也称为YUV，是YUV的压缩版本，不同之处在于Y’CbCr用于数字图像领域，YUV用于模拟信号领域，MPEG、DVD、摄像机中常说的YUV其实是Y’CbCr，二者转换为RGBA的转换矩阵是不同的。Y’为亮度，Cb、Cr分量代表当前颜色对蓝色和红色的偏移程度。
Y’=0.5时，Cb、Cr构成的颜色平面
如果输出Y’CbCr三个分量的值，那么会是这样的。
由上到下依次为Y’、Cb、Cr
为了方便，以下文中YUV特指Y’CbCr。
YUV颜色编码的作用
YUV编码是image/video pipeline的重要组成。比如常用的I420相对于RGB24（RGB三个分量各8个字节）的编码格式，只需要一半的存储容量。在流数据传输时降低了带宽压力。
YUV颜色编码在video pipeline中的运用
YUV颜色编码格式
YUV色彩编码格式由其色度抽样方式和存储方式决定。
YUV 采样
对光信号采样是把光由模拟信号变为数字信号，这不是我们要做的事，我们要做的是把射线透照产生的模拟图像变为数字图像，两者不是一码事。所以不应该对光信号谈采样定理。
对图像的采样，是把模拟图像变成数字图像，描述模拟图像的是连续的信息，但要把它变成离散的信息，
YUV采样
YUV的一个优点是色度通道可以具有比Y通道更低的采样率而不会显着降低感知质量。 称为A：B：C表示法的符号用于描述U和V相对于Y的采样频率：
- 4：4：4表示没有色度通道的下采样。
- 4：2：2表示2：1水平下采样，没有垂直下采样。 对于每两个U或V样本，每条扫描线包含四个Y样本。
- 4：2：0表示2：1水平下采样，2：1垂直下采样。
- 4：1：1表示4：1水平下采样，没有垂直下采样。 每个扫描线包含每个U或V样本的四个Y样本。 4：1：1采样不如其他格式常见，本文不再详细讨论。
图1显示了4：4：4图片中使用的采样网格。 Luma样本由十字表示，色度样本由圆表示。
Figure 1 展示了 4:4:4 格式的图片所用的采样网格. Luma samples are represented by a cross, and chroma samples are represented by a circle.（亮度信息是X，色度信息是O）
Figure 1. YUV 4:4:4 sample positions
4：2：2采样的主要形式在ITU-R建议书BT.601中定义。 Figure 2 shows the sampling grid defined by this standard.
Figure 2. YUV 4:2:2 sample positions
有两种常见的4：2：0采样变体。 其中一个用于MPEG-2视频，另一个用于MPEG-1和ITU-T建议H.261和H.263。 图3显示了MPEG-1方案中使用的采样网格，图4显示了MPEG-2方案中使用的采样网格。（视频使用的采样网格，就是视频中每一帧(一张图片)的采样网格）
Figure 3. YUV 4:2:0 sample positions (MPEG-1 scheme)
Figure 4. YUV 4:2:0 sample positions (MPEG-2 scheme)
与MPEG-1方案相比，在MPEG-2方案和为4：2：2和4：4：4格式定义的采样网格之间进行转换更为简单。 因此，MPEG-2方案在Windows中是首选，应被视为4：2：0格式的默认解释。
先记住下面这段话，以后提取每个像素的YUV分量会用到。
（每一个像素对应一个Y）
- YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量。（每个像素对应一组UV）
- YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量。 （两个像素共用一组UV）
- YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量(专指12bit/pixel的格式)。（四个像素共用一组UV）
4:2:0采样还有每四个Y共用2组UV分量（为16bit[pixel的格式）
YUV存储方式
宏像素(macropixel)：一组包含了若干个亮度，色度（可能还有透明度）的数据组。有可能一个像素对应一个宏像素，也有可能几个像素共用一个宏像素
YUV存储像素信息有两种格式：
packed：Y,U,V的信息存储在同一个存储平面中（或者其中的两个存储在同一数组中），像素被组织成一组宏像素，，布局取决于格式
planar：Y,U,V 被存储为3个不同平面里
简而言之：packed就是宏像素混合存储，planar就是每种宏像素分开存储
存储平面（surface）：一个抽象的平面表示了像素存储的方式，其中的单位是一个宏像素
原点：屏幕左上角
步幅stride：存储平面的宽度，始终为正
对齐：surface字对齐
4:4:4 格式, 32 Bits per Pixel
单个4：4：4格式，使用FOURCC代码AYUV。 这是一种打包格式，其中每个像素被编码为四个连续字节，按以下顺序排列。（每个像素对应一个宏像素，如像素p0对应宏像素 V0U0Y0A0）
Figure 5. AYUV memory layout
标为A的字节代表透明度
4:2:2 Formats, 16 Bits per Pixel
两种 4:2:2 格式, 编码方式如下:
- YUY2
- UYVY
都是packed格式, 其中每个宏像素用于两个像素，编码为四个连续的字节。 这导致色度的水平下采样两倍。
YUY2
在YUY2格式中，数据可以被视为无符号字符值的数组，其中第一个字节包含第一个Y样本，第二个字节包含第一个U（Cb）样本，第三个字节包含第二个Y样本，以及 第四个字节包含第一个V（Cr）样本，如图6（每两个像素对应一个宏像素，如像素p0，p1对应宏像素 Y0U0Y1V0, 第一个像素的显示信息为Y0U0V0，第二个像素的显示信息为Y1U0V0。相当于32个bit存储了2像素的信息，就叫做每个像素16bit，但实际上每个像素的完整信息仍需要12bit，只是其中8bit与另一个共用）
Figure 6. YUY2 memory layout
如果图像被放置为两个小端WORD值的数组，则第一个WORD在最低有效位（LSB）中包含Y0，在最高有效位（MSB）中包含U. 第二个WORD在LSB中包含Y1，在MSB中包含V.
YUY2是MicrosoftDirectX®视频加速（DirectX VA）的首选4：2：2像素格式。 预计这将是支持4：2：2视频的DirectX VA加速器的中期要求。
UYVY
这种格式与YUY2相同，只是字节顺序颠倒了 - 也就是说，色度和亮度字节被翻转（图7）。 如果图像被寻址为两个小端WORD值的数组，则第一个WORD在LSB中包含U，在MSB中包含Y0，第二个WORD在LSB中包含V，在MSB中包含Y1。（每两个像素对应一个宏像素，如像素p0，p1对应宏像素 Y0U0Y1V0, 第一个像素的显示信息为Y0U0V0，第二个像素的显示信息为Y1U0V0）
Figure 7. UYVY memory layout
4:2:0 Formats, 16 Bits per Pixel
两种4：2：0 格式，16位/像素，编码方式如下：
- IMC1
- IMC3
这两种都是planar格式. 色度通道在水平和垂直维度上次采样系数为2
IMC1
所有的Y首先在内存中存储， 就像一个无符号 char 值类型的数组. 紧接着是 V (Cr) 样本, 然后是U (Cb) 样本. V 和 U 平面的宽度和Y平面的宽度一样, 所以会导致一些没有用到的内存, 如图8. （4个像素对应一个宏像素, p0,p1,p2,p3对应 Y0Y1Y2Y3V0V1U0U1，p0的显示信息为Y0V0U0，p1的显示信息为Y1V0U0，p2的显示信息为Y2V1U1，p3的显示信息为Y3V1U1，U,V可能不是这么安排的。每个像素对应一个Y，对应一种U,V的组合，4个像素分别用各自的亮度信息，共用4个色度信息，平均每个像素使用16bit）
Figure 8. IMC1 memory layout
IMC3
此格式与IMC1相同，但U和V平面交换次序：
Figure 9. IMC3 memory layout
4:2:0 Formats, 12 Bits per Pixel
4种 4:2:0 12bit/pixel 格式 ，存储方式如下（4个像素用4个Y，1个U,一个V）
- IMC2
- IMC4
- YV12
- NV12
在这些所有格式中，色度通道在水平和垂直维度上次采样系数为2
IMC2
该格式与IMC1相同，除了V（Cr）和U（Cb）线在半步边界处交错。 换句话说，色度区域中的每个全步幅线以一行V样本开始，接着从下一个半步幅边界开始是一行U样本，（图10）。 这种布局比IMC1更有效地使用地址空间。 它将色度地址空间减半，因此总地址空间减少了25％。 在4：2：0格式中，IMC2是仅次于NV12的第二好的格式。
Figure 10. IMC2 memory layout
IMC4
此格式与IMC2相同，但U（Cb）和V（Cr）行交换：
Figure 11. IMC4 memory layout
YV12
所有Y样本首先在内存中显示为无符号char值的数组。 该阵列紧接着是所有V（Cr）样本。 V平面的步幅是Y平面的一半，V平面包含Y平面一半的行数。 紧接着V平面的所有U（Cb）样本，具有与V平面相同的步幅和行数（图12）。
Figure 12. YV12 memory layout
NV12
所有Y样本首先在内存中存储，Y平面是无符号char值的数组，共有偶数行。 Y平面后面紧跟着一个无符号字符值数组，其中包含打包的U（Cb）和V（Cr）样本，如图13所示。当组合的UV数组作为小端WORD值的数组进行寻址时， LSB包含U值，MSB包含V值。 NV12是DirectX VA的首选4：2：0像素格式。 预计这将是支持4：2：0视频的DirectX VA加速器的中期要求。
Figure 13. NV12 memory layout
I420多用于传输
摄像头采集得到的数据是NV12