簡介
YUV是視頻、圖片、相機等應用中使用的一類圖像格式，實際上是所有“YUV”像素格式共有的顏色空間的名稱。 與RGB格式（紅 - 綠 - 藍）不同，YUV是用一個稱爲Y（相當於灰度）的“亮度”分量和兩個“色度”分量表示，分別稱爲U（藍色投影）和V（紅色投影），由此得名。
YUV也可以稱爲YCbCr，雖然這些術語意味着略有不同，但它們往往會混淆並可互換使用。
Y表示亮度分量：如果只顯示Y的話，圖像看起來會是一張黑白照。
U（Cb）表示色度分量：是照片藍色部分去掉亮度（Y）。
V（Cr）表示色度分量：是照片紅色部分去掉亮度（Y）。
要說清楚YUV，得分別說清楚以下兩點：
- YUV的採樣格式：即我們在採集圖片、視頻幀時，是如何獲取每個像素的Y、U、V三個分量的。
- YUV的存儲格式：即Y、U、V三個分量的值，是以什麼方式存儲在內存或者文件中的。
爲了理解這兩點，破費功夫，只因沒有在網上找到比較讓人滿意的解讀。最後找到了兩篇文檔：
YUV採樣格式
什麼是掃描線（scan line）
爲了說明採樣格式，先說明一下待會兒會用的的概念：掃描線
什麼是掃描線？這是關於電視顯示的術語，用來描述電視是如何顯示畫面的。wiki中是這麼解釋的：
電視螢幕由電子槍射出的電子，經由磁場偏向後打在屏幕上而發光，因此每一個圖框都由電子槍的掃描線畫出來。
大概意思如下圖：圖片來源
電子槍的掃描線從左上角像素點到右下角像素點順序移動，噴射電子顯像。
我猜，這種像素的顯示方式也對像素的採樣方式產生了影響，YUV採樣格式中就大量提到了掃描線，至於這中間是否有什麼歷史"恩怨"，大家如果知道，不妨留言分享。
宏像素 (macropixels)
像素是視頻顯示的基本單位，因爲它代表了屏幕上一個"點"的色彩，通常也會被形象地稱爲"像素點"。通常RGB格式像素點，會有Red、Green、Blue三個基本像素分量組成。也就是說，只要確定了紅、綠、藍三個像素分量就能確定這個像素將要顯示什麼。
同理，YUV格式也可以分爲三個分量，即Y、U、V一一對應。
但和RGB不一樣的是，利用人體眼睛對亮度分量（Y）敏感，而對色度分量（U和V）不敏感的原理，視頻可以通過降低色度分量的採樣數據，達到降低視頻數據量而人眼很難分辨的目的。所以，目前流行的YUV採樣，基本都是降低色度分量的採集。
也就是說，一個視頻幀中，亮度分量Y的採樣數不會被改變，但色度分量U和V會被降低採樣數（downsampling）。如此一來，Y、U、V三個分量將無法達到和RGB一樣一一對應的效果。
好在YUV所有的格式中，U、V分量的採樣數是相等的，只是不同的Y分量之間，需要共享數量不足的UV分量，爲了讓這個共享更好的表達，YUV出現了宏像素的概念。即：當前格式下，至少需要x個像素點的採樣數據，才能將這x個像素點完整表達，這幾個像素點組成了一個宏像素，每個像素點稱爲宏像素點。所謂的完整表達，也就是讓所有的Y分量都有對應的UV分量可以使用。
如果看到這裏，還不是很懂，你可以先跳過這節，這對後文的閱讀影響不是很大。
宏像素的概念，是從微軟家的那個文檔看到的，但他家沒做任何解釋，網上也沒有。這一節的內容，實際上是本人自己琢磨了好久才總結出來的。受限知識水平，請大家謹慎參考，如果有大神發現有誤，請留言幫幫小弟，一拜……再拜……
YUV4:4:4
YUV格式，採用A：B：C表示法用於描述UV色度分量相對於Y分量的採樣率。這怎麼理解呢，以YUV4:4:4爲例。
YUV4:4:4的採樣方式表示：各採樣分量在掃面每個像素點時，都不會降低採樣率。
如圖，一個方格表示一個像素點，方格中的YUV分別表示有在該像素點採YUV分量。之所以用四個方格顯示，是因爲YUV格式中，UV分量最小時需要四個像素共享一個UV分量對。同時，共享一個UV分量對的像素點，在平面上和UV分量都有臨近的關係，所以這四個像素點不會是同一條掃面線上的點，而是分佈在兩條掃描線上。
所以，一個宏像素最多容納四個宏像素點。而在YUV4:X:X的表示法中，的4表達的也是這個意思。
從圖可以看出，YUV4:4:4的採樣方式，是對每個像素點進行Y、U、V分量的全採樣。
關於內存佔用，因爲YUV模式的每個分量都是存儲在一個字節（8bit）中的。
所以，對於四個像素，YUV4:4:4格式需要4*8 + 4*8 + 4*8 = 96位，因此，每個像素深度爲24位。
YUV4:2:2
YUV4:2:2的採樣方式表示：水平方向Y分量與UV分量2:1採樣，垂直方向不降低採樣率。也就是這樣：
水平方向上的兩個像素點組成了一個宏像素，兩個像素點共享一對UV像素分量。
至於U和V分量是從水平方向第一個像素採集，還是分開到兩個像素採集。如果是分開採集，是先採U分量還是先採集V分量，這個可能需要更專業的解釋了。根據我搜索到的資料，最準確的說法只是，在掃描線上，水平方向上的UV分量是Y分量的一半。
對於四個像素，YUV4:2:2格式需要4*8 + 2*8 + 2*8 = 64位，每個像素深度爲16位。
YUV4:2:0
YUV4:2:2的採樣方式表示：水平和垂直方向上Y分量和UV分量對的採樣比都是2:1。
目前YUV4:2:0有兩種變體，一種用於MPEG-1標準如下圖：
另一個常用語MPEG-2標準，我們經常見到的4:2:0通常都是這種。如下圖：
對於四個像素，YUV4:2:0格式需要4*8 + 8 + 8 = 48位，每個像素深度爲12位。
YUV存儲格式
YUV的存儲格式分爲打包格式（packet formats）和平面格式（planar formats）。
在打包格式中，Y，U和V組件存儲在單個數組中，YUV三個分量是順序交錯存儲。 像素被組織成宏像素組，其佈局取決於採樣格式。
在平面格式中，Y，U和V分量存儲在三個不同的平面（數組）中。YUV三個分量被分開存儲在三個不同的數組中。
4:4:4,24位像素深度
YUV4:4:4實際上表達的是：採樣模式位4:4:4的打包存儲的數據。它的存儲方式如圖：
一個小方格代表一個字節，一組連續的小方格代表一個像素。
4:2:2,16位像素深度
4:2:2的採樣格式共有兩種存儲方式
- YUY2
- UYVY
它們的存儲方式都是打包格式，其中每個宏像素是兩個像素，編碼爲四個連續字節。
YUY2
在YUY2格式中，中第一個字節包含第一個Y樣本，第二個字節包含第一個U（Cb）樣本，第三個字節包含第二個Y樣本，以及 第四個字節包含第一個V（Cr）樣本，如圖所示：
UYVY
這種格式與YUY2相同，只是字節順序顛倒了 - 也就是說，色度和亮度字節被翻轉，如圖：
4:2:0,12位像素深度
下面要介紹的4:2:0格式都採用了平面存儲模式，共有四種：
- IMC2
- IMC4
- YV12
- NV12
所有的4:2:0模式，色度分量無論是在水平還是垂直方向上，採樣數都是亮度分量的1/4。
IMC2
IMC2格式的存儲方式如圖：
每個分量以一個字節存儲，平面存儲格式的意思就是，先存儲視頻幀中所有的Y分量。Y分量存儲完之後，纔開始存儲色度分量。在IMC2格式中，YUV三分量的存儲關係是：先存所有的Y分量、再存所有的V分量，最後存儲U分量。
爲了便於處理和表達，通常在代碼中會以三個數組來分別裝着三個分量。
另外需要提一嘴，在IMC2格式中，存儲UV分量的內存空間步長分別是存儲Y分量的一半。另外因爲色度分量的採樣書是Y分量的1/4，所以，及時色度分量佔用空間是亮度分量的一半，也會有一些空閒的內存。
IMC4
和IMC2格式類似，只是U、V兩個色度分量的存儲順序對調了一下。
YV12&I420
YV12格式的存儲方式又有變化，存儲色度分量的內存步幅是亮度分量的一半，首先Y分量數據以unsigned char數組的形式存儲，緊跟着後面存V分量，最後存U分量。
I420和YV12的存儲方式差不多，區別的地方在於，I420的Y分量後，存儲的是U分量，最後存V分量，色度分量的存儲順序替換了一下。另外I420也被稱爲YUV420P。
YV12、I420、YUV420p這三個名詞在多媒體開發中，是出現頻率比較高的是那個了。大家不妨記憶一下
NV12
NV12格式首先存儲Y分量平面，作爲具有偶數行的無符號字符值數組。 Y平面後面緊跟着一個無符號字符值數組，其中包含打包的U（Cb）和V（Cr）樣本。
劇終
本文以理解爲主，部分講述並不代表事實，在生產場景這已經夠用了。