音视频 yuv视频格式详解（一）

引论
Yuv在流媒体领域是一个既熟悉又陌生的概念，在转码过程中需要将视频解码成yuv再重新编码以便更改一些参数，也需要在yuv上做一些处理比如添加水印，提升亮度，等等。之前也是使用没用重视这个格式，但现在需要着重处理图片信息就需要深入了解yuv格式，这时候发现对yuv不了解，这些是怎么存储的，怎么做测试，怎么对应坐标。Yuv倒底是一个什么格式呢。以此为契机，着重看了不少文章，形成了自己的理解，有不对的地方望指正。
概述
Yuv是一种视频格式，指亮度和色度分开表示的像素格式，但这是一个笼统的提法，它包含了很多不同的格式。本文所有的讲述都是基于8位yuv格式
定义
Yuv分为三个分量， Y 表示亮度也就是灰度值；uv表示的是色度，描述影像的色彩及饱和度。
显示
Yuv这种格式是一种颜色编码方法，主要用于电视系统以及模拟视频领域，没有uv分量一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这种是有时播放yuv视频时会出现颜色的闪烁。但是yuv格式不能直接用屏幕进行渲染。手机播放器解码出yuv格式时是通过opengl将yuv格式转换成RGB格式再进行渲染。
Yuv三个主要方面
存储分类
Yuv存储方式有两大分类
1） Packed
每个像素点的y u v是连续交叉存储的，即将yuv分量连续存储打包成一个宏像素存放在一个数组中
2） Planar
每个像素的y u v 三个分量用三个数组分别存放，也可以在一个数组中，先连续存储所有的像素的y 紧接着存储所有像素点的u，再是所有像素点的v 。yuv分别连续存储就像分别放在三个平面上
FOURCC码
要理解yuv格式，必须要理解FOURCC码，这是一个什么东东呢
FOURCC是 four character code的缩写，用于媒体文件中的视频编解码器、压缩格式、颜色或像素格式的标识符，character大小为1byte或者8bit。所以一个FOURCC占用32bits或者4byte， bit和byte区别就不说了。代码中FOURCC是一个32位无符号整数，由四个ASCII字符连接而成。详细在下面分类中详解。
采样
Yuv的采样有这么几种 444 、422、420 、411等，平常最常的就是420。
444、420又是什么东西呢，这就涉及A:B:C表示法
A:B:C表示法
因为yuv这种格式，拿到所有y值就可以显示整幅画面，但仅是黑白的即灰度图。色度饱合度的采样率比y低，同时又不会明显降低视觉质量，这也就是yuv比rgb的优势所在
4：4：4
表示色度没有下采样，每一个Y对应一组UV分量即每一个像素都有 y u v 分量，没有下采样，跟rgb一样，用的较少。

如图，圆圈为uv分量，叉为y分量，它们的对应关系为一对一，这图好多博客里有，源自微软对yuv的官方说明，我看这图也蒙了好久，这是怎么存的呢，想了好久这图跟存储没有任何关系，就是代表对应关系，如何存储就是看FOURCC和packed、planar。
4：2：2
表示2：1的水平下采样，没有竖直下采样。每条扫描线包含4个y对应2个u或者v。即每两个Y共用一组UV分量

4：2：0
表示2：1的水平下采样， 2：1的竖直下采样，每四个Y共用一组UV分量，这4个y不是一条线上的4个是一个正方形的4个，
它有两种对应关系，一种是mpeg1 一种是mpeg2

上图为mpeg1规定的对应方式

上图为mpeg2规定的对应方式

是不是觉得这两个图是什么鬼啊，有啥子区别。等等，别急，这先按下，下面对应FOURCC
类型就能懂了，我也是想了好久。请看下一篇

Yuv重要概念
原点
（0，0）一直是在画布的左上角
跨距
画布的间距，就是画布的宽度是多少bytes。以原点算，跨距是正数

对齐
画布的对齐跟根不同的显示硬件定，但画布必须是用DWORD对齐

格式资源：
FOURCC格式说明
http://www.fourcc.org/yuv.php
微软格式说明
https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/aa904813(v=vs.80)?redirectedfrom=MSDN

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/medfound/recommended-8-bit-yuv-formats-for-video-rendering

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