YUV 是一種顏色編碼方法，和它等同的還有 RGB 顏色編碼方法。
RGB 顏色編碼
RGB 三個字母分別代表了 紅（Red）、綠（Green）、藍（Blue），這三種顏色稱為 三原色，將它們以不同的比例相加，可以產生多種多樣的顏色。
在圖像顯示中，一張 1280 * 720 大小的圖片，就代表著它有 1280 * 720 個像素點。其中每一個像素點的顏色顯示都采用 RGB 編碼方法，將 RGB 分別取不同的值，就會展示不同的顏色。
RGB 圖像中，每個像素點都有紅、綠、藍三個原色，其中每種原色都占用 8 bit，也就是一個字節，那么一個像素點也就占用 24 bit，也就是三個字節。
一張 1280 * 720 大小的圖片，就占用 1280 * 720 * 3 / 1024 / 1024 = 2.63 MB 存儲空間。
YUV 顏色編碼
YUV 顏色編碼采用的是 明亮度 和 色度 來指定像素的顏色。
其中，Y 表示明亮度（Luminance、Luma），而 U 和 V 表示色度（Chrominance、Chroma）。
而色度又定義了顏色的兩個方面：色調和飽和度。
使用 YUV 顏色編碼表示一幅圖像，它應該下面這樣的：
和 RGB 表示圖像類似，每個像素點都包含 Y、U、V 分量。但是它的 Y 和 UV 分量是可以分離的，如果沒有 UV 分量一樣可以顯示完整的圖像，只不過是黑白的。
對于 YUV 圖像來說，并不是每個像素點都需要包含了 Y、U、V 三個分量，根據不同的采樣格式，可以每個 Y 分量都對應自己的 UV 分量，也可以幾個 Y 分量共用 UV 分量。
RGB 到 YUV 的轉換
對于圖像顯示器來說，它是通過 RGB 模型來顯示圖像的，而在傳輸圖像數據時又是使用 YUV 模型，這是因為 YUV 模型可以節省帶寬。因此就需要采集圖像時將 RGB 模型轉換到 YUV 模型，顯示時再將 YUV 模型轉換為 RGB 模型。
RGB 到 YUV 的轉換，就是將圖像所有像素點的 R、G、B 分量轉換到 Y、U、V 分量。
有如下公式進行轉換：
此時的轉換結束后，每個像素點都有完整的 Y、U、V 分量。而之前提到 Y 和 UV 分量是可以分離的，接下來通過不同的采樣方式，可以將圖像的 Y、U、V 分量重新組合。
接下來的不同采樣格式都是在一張圖像所有像素的 RGB 轉換到 YUV 基礎上進行的。
YUV 采樣格式
YUV 圖像的主流采樣方式有如下三種：
YUV 4:4:4 采樣
YUV 4:2:2 采樣
YUV 4:2:0 采樣
YUV 4:4:4 采樣
YUV 4:4:4 采樣，意味著 Y、U、V 三個分量的采樣比例相同，因此在生成的圖像里，每個像素的三個分量信息完整，都是 8 bit，也就是一個字節。
如下圖所示：
其中，Y 分量用叉表示，UV 分量用圓圈表示。
舉個例子 ：
假如圖像像素為：[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
那么采樣的碼流為：Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
最后映射出的像素點依舊為 [Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
可以看到這種采樣方式的圖像和 RGB 顏色模型的圖像大小是一樣，并沒有達到節省帶寬的目的，當將 RGB 圖像轉換為 YUV 圖像時，也是先轉換為 YUV 4:4:4 采樣的圖像。
YUV 4:2:2 采樣
YUV 4:2:2 采樣，意味著 UV 分量是 Y 分量采樣的一半，Y 分量和 UV 分量按照 2 : 1 的比例采樣。如果水平方向有 10 個像素點，那么采樣了 10 個 Y 分量，而只采樣了 5 個 UV 分量。
如下圖所示：
其中，Y 分量用叉表示，UV 分量用圓圈表示。
舉個例子 ：
假如圖像像素為：[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
那么采樣的碼流為：Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
其中，每采樣過一個像素點，都會采樣其 Y 分量，而 U、V 分量就會間隔一個采集一個。
最后映射出的像素點為 [Y0 U0 V1]、[Y1 U0 V1]、[Y2 U2 V3]、[Y3 U2 V3]
采樣的碼流映射為像素點，還是要滿足每個像素點有 Y、U、V 三個分量。但是可以看到，第一和第二像素點公用了 U0、V1 分量，第三和第四個像素點公用了 U2、V3 分量，這樣就節省了圖像空間。
一張 1280 * 720 大小的圖片，在 YUV 4:2:2 采樣時的大小為：
（1280 * 720 * 8 + 1280 * 720 * 0.5 * 8 * 2）/ 8 / 1024 / 1024 = 1.76 MB 。
可以看到 YUV 4:2:2 采樣的圖像比 RGB 模型圖像節省了三分之一的存儲空間，在傳輸時占用的帶寬也會隨之減少。
YUV 4:2:0 采樣
YUV 4:2:0 采樣，并不是指只采樣 U 分量而不采樣 V 分量。而是指，在每一行掃描時，只掃描一種色度分量（U 或者 V），和 Y 分量按照 2 : 1 的方式采樣。比如，第一行掃描時，YU 按照 2 : 1 的方式采樣，那么第二行掃描時，YV 分量按照 2:1 的方式采樣。對于每個色度分量來說，它的水平方向和豎直方向的采樣和 Y 分量相比都是 2:1 。
如下圖所示：
其中，Y 分量用叉表示，UV 分量用圓圈表示。
假設第一行掃描了 U 分量，第二行掃描了 V 分量，那么需要掃描兩行才能夠組成完整的 UV 分量。
舉個例子 ：
假設圖像像素為：
[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、 [Y2 U2 V2]、 [Y3 U3 V3]
[Y5 U5 V5]、[Y6 U6 V6]、 [Y7 U7 V7] 、[Y8 U8 V8]
那么采樣的碼流為：Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3 Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8
其中，每采樣過一個像素點，都會采樣其 Y 分量，而 U、V 分量就會間隔一行按照 2 : 1 進行采樣。
最后映射出的像素點為：
[Y0 U0 V5]、[Y1 U0 V5]、[Y2 U2 V7]、[Y3 U2 V7]
[Y5 U0 V5]、[Y6 U0 V5]、[Y7 U2 V7]、[Y8 U2 V7]
從映射出的像素點中可以看到，四個 Y 分量是共用了一套 UV 分量，而且是按照 2*2 的小方格的形式分布的，相比 YUV 4:2:2 采樣中兩個 Y 分量共用一套 UV 分量，這樣更能夠節省空間。
一張 1280 * 720 大小的圖片，在 YUV 4:2:0 采樣時的大小為：
（1280 * 720 * 8 + 1280 * 720 * 0.25 * 8 * 2）/ 8 / 1024 / 1024 = 1.32 MB 。
可以看到 YUV 4:2:0 采樣的圖像比 RGB 模型圖像節省了一半的存儲空間，因此它也是比較主流的采樣方式。
YUV 存儲格式
說完了采樣，接下來就是如何把采樣的數據存儲起來。
YUV 的存儲格式，有兩種：
planar 平面格式
指先連續存儲所有像素點的 Y 分量，然后存儲 U 分量，最后是 V 分量。
packed 打包模式
指每個像素點的 Y、U、V 分量是連續交替存儲的。
根據采樣方式和存儲格式的不同，就有了多種 YUV 格式。這些格式主要是基于 YUV 4:2:2 和 YUV 4:2:0 采樣。
常見的基于 YUV 4:2:2 采樣的格式如下表：
| YUV 4:2:2 采樣 |
|---|
| YUYV 格式 |
| UYVY 格式 |
| YUV 422P 格式 |
常見的基于 YUV 4:2:0 采樣的格式如下表：
| YUV 4:2:0 采樣 | YUV 4:2:0 采樣 | |
|---|---|---|
| YUV 420P 類型 | YV12 格式 | YU12 格式 |
| YUV 420SP 類型 | NV12 格式 | NV21 格式 |
更多的 YUV 格式信息參考這里：YUV pixel formats
基于 YUV 4:2:2 采樣的格式
YUV 4:2:2 采樣規定了 Y 和 UV 分量按照 2: 1 的比例采樣，兩個 Y 分量共用一組 UV 分量。
YUYV 格式
YUYV 格式是采用打包格式進行存儲的，指每個像素點都采用 Y 分量，但是每隔一個像素采樣它的 UV 分量，排列順序如下：
Y0 UO Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2
Y0 和 Y1 公用 U0 V0 分量，Y2 和 Y3 公用 U2 V2 分量….
UYVY 格式
UYVY 格式也是采用打包格式進行存儲，它的順序和 YUYV 相反，先采用 U 分量再采樣 Y 分量，排列順序如下：
U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3
Y0 和 Y1 公用 U0 V0 分量，Y2 和 Y3 公用 U2 V2 分量….
根據 UV 和 Y 的順序還有其他格式，比如，YVYU 格式，VYUY 格式等等，原理大致一樣了。
YUV 422P 格式
YUV 422P 格式，又叫做 I422，采用的是平面格式進行存儲，先存儲所有的 Y 分量，再存儲所有的 U 分量，再存儲所有的 V 分量。
基于 YUV 4:2:0 采樣的格式
基于 YUV 4:2:0 采樣的格式主要有 YUV 420P 和 YUV 420SP 兩種類型，每個類型又對應其他具體格式。
YUV 420P 類型
YU12 格式
YV12 格式
YUV 420SP 類型
NV12 格式
NV21 格式
YUV 420P 和 YUV 420SP 都是基于 Planar 平面模式 進行存儲的，先存儲所有的 Y 分量后， YUV420P 類型就會先存儲所有的 U 分量或者 V 分量，而 YUV420SP 則是按照 UV 或者 VU 的交替順序進行存儲了，具體查看看下圖：
YUV420SP 的格式：
YUV420P 的格式：
YU12 和 YV12 格式
YU12 和 YV12 格式都屬于 YUV 420P 類型，即先存儲 Y 分量，再存儲 U、V 分量，區別在于：YU12 是先 Y 再 U 后 V，而 YV12 是先 Y 再 V 后 U 。
YV 12 的存儲格式如下圖所示：
YU 12 又稱作 I420 格式，它的存儲格式就是把 V 和 U 反過來了。
NV12 和 NV21 格式
NV12 和 NV21 格式都屬于 YUV420SP 類型。它也是先存儲了 Y 分量，但接下來并不是再存儲所有的 U 或者 V 分量，而是把 UV 分量交替連續存儲。
NV12 是 IOS 中有的模式，它的存儲順序是先存 Y 分量，再 UV 進行交替存儲。
NV21 是 安卓 中有的模式，它的存儲順序是先存 Y 分量，在 VU 交替存儲。
小結
以上就是關于 YUV 的知識總結，你有看明白了嘛？
參考
https://blog.csdn.net/grow_mature/article/details/9004548
http://www.cnblogs.com/azraelly/archive/2013/01/01/2841269.html
https://blog.csdn.net/MrJonathan/article/details/17718761
https://blog.csdn.net/wudebao5220150/article/details/13295603
https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms867704.aspx
https://www.fourcc.org/yuv.php
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