RGB、YUY2、YUYV、YVYU、UYVY与AYUV & 柳叶扉鸿

内容纲要

最近项目中用到了好多 YUV 格式相关的东西，在网上找了一些资料，整理如下：

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）、B－Y（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 RGB1、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。

表 2.3 常见的 RGB 和 YUV 格式

GUID 格式描述
MEDIASUBTYPE_RGB1 2 色，每个像素用 1 位表示，需要调色板
MEDIASUBTYPE_RGB4 16 色，每个像素用 4 位表示，需要调色板
MEDIASUBTYPE_RGB8 256 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 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_YUY2 YUY2 格式，以 4:2:2 方式打包
MEDIASUBTYPE_YUYV YUYV 格式（实际格式与 YUY2 相同）
MEDIASUBTYPE_YVYU YVYU 格式，以 4:2:2 方式打包
MEDIASUBTYPE_UYVY UYVY 格式，以 4:2:2 方式打包
MEDIASUBTYPE_AYUV 带 Alpha 通道的 4:4:4 YUV 格式
MEDIASUBTYPE_Y41P Y41P 格式，以 4:1:1 方式打包
MEDIASUBTYPE_Y411 Y411 格式（实际格式与 Y41P 相同）
MEDIASUBTYPE_Y211 Y211 格式
MEDIASUBTYPE_IF09 IF09 格式
MEDIASUBTYPE_IYUV IYUV 格式
MEDIASUBTYPE_YV12 YV12 格式
MEDIASUBTYPE_YVU9 YVU9 格式

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