YUV 和RGB 格式简要说明
YUV 格式
来源http://baike.baidu.com/view/189685.htm
概述
YUV（亦称YCrCb）是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于PAL），是PAL
和SECAM 模拟彩色电视制式采用的颜色空间。其中的Y,U,V 几个字母不是英文单词的组合词，
Y 代表亮度，uv 代表色差，u 和v 是构成彩色的两个分量。在现代彩色电视系统中，通常采用
三管彩色摄影机或彩色CCD 摄影机进行取像，然后把取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）、BY（
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 信号分量，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
电视机的相容问题，使黑白电视机也能接收彩色电视信号。
优点作用
YUV 主要用于优化彩色视频信号的传输，使其向后相容老式黑白电视。与RGB 视频信号
传输相比，它最大的优点在于只需占用极少的频宽（RGB 要求三个独立的视频信号同时传输）。
其中“Y”表示明亮度（Luminance 或Luma），也就是灰阶值；而“U”和“V” 表示的则是色度
（Chrominance 或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。“亮度”
是透过RGB 输入信号来建立的，方法是将RGB 信号的特定部分叠加到一起。“色度”则定义了
颜色的两个方面─色调与饱和度，分别用Cr 和CB 来表示。其中，Cr 反映了GB 输入信号红
色部分与RGB 信号亮度值之间的差异。而CB 反映的是RGB 输入信号蓝色部分与RGB 信号
亮度值之同的差异。
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。
YUV 主要的采样格式
主要的采样格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1 和 YCbCr 4:4:4。其中YCbCr
4:1:1 比较常用，其含义为：每个点保存一个 8bit 的亮度值(也就是Y 值)，每 2x2 个点保存
一个 Cr 和Cb 值, 图像在肉眼中的感觉不会起太大的变化。所以， 原来用 RGB(R，G，B 都
是 8bit unsigned) 模型， 1 个点需要 8x3=24 bites（如下图第一个图），（全采样后，YUV
仍各占8bit）。按4:1:1 采样后，而现在平均仅需要 8+(8/4)+(8/4)=12bites（4 个点，8*4（Y）
+8(U)+8(V)=48bit）, 平均每个点占12bites(如下图第二个图)。这样就把图像的数据压缩了一
半。
上边仅给出了理论上的示例，在实际数据存储中是有可能是不同的，下面给出几种具体的
存储形式：
（1） YUV 4:4:4
YUV 三个信道的抽样率相同，因此在生成的图像里，每个象素的三个分量信息完整（每
个分量通常8 比特），经过8 比特量化之后，未经压缩的每个像素占用3 个字节。
下面的四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的码流为: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
（2） YUV 4:2:2
每个色差信道的抽样率是亮度信道的一半，所以水平方向的色度抽样率只是4:4:4 的一半。
对非压缩的8 比特量化的图像来说，每个由两个水平方向相邻的像素组成的宏像素需要占用4
字节内存。
下面的四个像素为：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的码流为：Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
映射出像素点为：[Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]
（3） YUV 4:1:1
4:1:1 的色度抽样，是在水平方向上对色度进行4:1 抽样。对于低端用户和消费类产品这
仍然是可以接受的。对非压缩的8 比特量化的视频来说，每个由4 个水平方向相邻的像素组成
的宏像素需要占用6 字节内存。
下面的四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的码流为: Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3
映射出像素点为：[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]
（4）YUV4:2:0
4:2:0 并不意味着只有Y，Cb 而没有Cr 分量。它指得是对每行扫描线来说，只有一种色
度分量以2:1 的抽样率存储。相邻的扫描行存储不同的色度分量，也就是说，如果一行是4:2:0
的话，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0...以此类推。对每个色度分量来说，水平方向和竖
直方向的抽样率都是2:1，所以可以说色度的抽样率是4:1。对非压缩的8 比特量化的视频来
说，每个由2x2 个2 行2 列相邻的像素组成的宏像素需要占用6 字节内存。
下面八个像素为：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
[Y4 U4 V4] [Y5 U5 V5] [Y6U6 V6] [Y7 U7 V7]
存放的码流为： Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3
Y4 V4 Y5 Y6 V6 Y7
映射出的像素点为：[Y0 U0 V4] [Y1 U0 V4] [Y2 U2 V6] [Y3 U2 V6]
[Y4 U0 V4] [Y5 U0 V4] [Y6 U2 V6] [Y7 U2 V6]
各种YUV 格式
YUV 格式通常有两大类：打包（packed）格式和平面（planar）格式。前者将YUV 分量
存放在同一个数组中，通常是几个相邻的像素组成一个宏像素（macro-pixel）；而后者使用三
个数组分开存放YUV 三个分量，就像是一个三维平面一样。表2.3 中的YUY2 到Y211 都是
打包格式，而IF09 到YVU9 都是平面格式。（注意：在介绍各种具体格式时，YUV 各分量都
会带有下标，如Y0、U0、V0 表示第一个像素的YUV 分量，Y1、U1、V1 表示第二个像素的
YUV 分量，以此类推。）
¨ YUY2（和YUYV）格式为每个像素保留Y 分量，而UV 分量在水平方向上每两个像素采
样一次。一个宏像素为4 个字节，实际表示2 个像素。（4:2:2 的意思为一个宏像素中有4 个
Y 分量、2 个U 分量和2 个V 分量。）图像数据中YUV 分量排列顺序如下：
Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2 …
¨ YVYU 格式跟YUY2 类似，只是图像数据中YUV 分量的排列顺序有所不同：
Y0 V0 Y1 U0 Y2 V2 Y3 U2 …
¨ UYVY 格式跟YUY2 类似，只是图像数据中YUV 分量的排列顺序有所不同：
U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3 …
¨ AYUV 格式带有一个Alpha 通道，并且为每个像素都提取YUV 分量，图像数据格式如下：
A0 Y0 U0 V0 A1 Y1 U1 V1 …
¨ Y41P（和Y411）格式为每个像素保留Y 分量，而UV 分量在水平方向上每4 个像素采
样一次。一个宏像素为12 个字节，实际表示8 个像素。图像数据中YUV 分量排列顺序如下：
U0 Y0 V0 Y1 U4 Y2 V4 Y3 Y4 Y5 Y6 Y8 …
¨ Y211 格式在水平方向上Y 分量每2 个像素采样一次，而UV 分量每4 个像素采样一次。
一个宏像素为4 个字节，实际表示4 个像素。图像数据中YUV 分量排列顺序如下：
Y0 U0 Y2 V0 Y4 U4 Y6 V4 …
¨ YVU9 格式为每个像素都提取Y 分量，而在UV 分量的提取时，首先将图像分成若干个
4 x 4 的宏块，然后每个宏块提取一个U 分量和一个V 分量。图像数据存储时，首先是整幅图
像的Y 分量数组，然后就跟着U 分量数组，以及V 分量数组。IF09 格式与YVU9 类似。
¨ IYUV 格式为每个像素都提取Y 分量，而在UV 分量的提取时，首先将图像分成若干个2
x 2 的宏块，然后每个宏块提取一个U 分量和一个V 分量。YV12 格式与IYUV 类似。
¨ YUV411、YUV420 格式多见于DV 数据中，前者用于NTSC 制，后者用于PAL 制。YUV411
为每个像素都提取Y 分量，而UV 分量在水平方向上每4 个像素采样一次。YUV420 并非V 分
量采样为0，而是跟YUV411 相比，在水平方向上提高一倍色差采样频率，在垂直方向上以
U/V 间隔的方式减小一半色差采样。
RGB/YUV 格式简要说明
来源http://www.ogg.cn/info/view-info-20.html
• 原文作者: 陆其明
• 整理日期: 2004/12/27
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
下面分别介绍各种RGB 格式。
¨ RGB1、RGB4、RGB8 都是调色板类型的RGB 格式，在描述这些媒体类型的格式细节时，通常会在
BITMAPINFOHEADER 数据结构后面跟着一个调色板（定义一系列颜色）。它们的图像数据并不是真正的颜色值，而
是当前像素颜色值在调色板中的索引。以RGB1 （2 色位图） 为例，比如它的调色板中定义的两种颜色值依次为
0x000000（黑色）和0xFFFFFF（白色），那么图像数据001101010111…（每个像素用1 位表示）表示对应各像素的
颜色为：黑黑白白黑白黑白黑白白白…。
¨ RGB565 使用16 位表示一个像素，这16 位中的5 位用于R，6 位用于G，5 位用于B。程序中通常使用一个字（WORD，
一个字等于两个字节）来操作一个像素。当读出一个像素后，这个字的各个位意义如下：
高字节 低字节
R R R R R G G G G G G B B B B B
可以组合使用屏蔽字和移位操作来得到RGB 各分量的值：
#define RGB565_MASK_RED 0xF800
#define RGB565_MASK_GREEN 0x07E0
#define RGB565_MASK_BLUE 0x001F
R = (wPixel & RGB565_MASK_RED) >> 11; // 取值范围0-31
G = (wPixel & RGB565_MASK_GREEN) >> 5; // 取值范围0-63
B = wPixel & RGB565_MASK_BLUE; // 取值范围0-31
¨ RGB555 是另一种16 位的RGB 格式，RGB 分量都用5 位表示（剩下的1 位不用）。使用一个字读出一个像素后，
这个字的各个位意义如下：
高字节 低字节
X R R R R G G G G G B B B B B （X 表示不用，可以忽略）
可以组合使用屏蔽字和移位操作来得到RGB 各分量的值：
#define RGB555_MASK_RED 0x7C00
#define RGB555_MASK_GREEN 0x03E0
#define RGB555_MASK_BLUE 0x001F
R = (wPixel & RGB555_MASK_RED) >> 10; // 取值范围0-31
G = (wPixel & RGB555_MASK_GREEN) >> 5; // 取值范围0-31
B = wPixel & RGB555_MASK_BLUE; // 取值范围0-31
¨ RGB24 使用24 位来表示一个像素，RGB 分量都用8 位表示，取值范围为0-255。注意在内存中RGB 各分量的排列
顺序为：BGR BGR BGR…。通常可以使用RGBTRIPLE 数据结构来操作一个像素，它的定义为：
typedef struct tagRGBTRIPLE {
BYTE rgbtBlue; // 蓝色分量
BYTE rgbtGreen; // 绿色分量
BYTE rgbtRed; // 红色分量
} RGBTRIPLE;
¨ RGB32 使用32 位来表示一个像素，RGB 分量各用去8 位，剩下的8 位用作Alpha 通道或者不用。（ARGB32 就是
带Alpha 通道的RGB32。）注意在内存中RGB 各分量的排列顺序为：BGRA BGRA BGRA…。通常可以使用RGBQUAD
数据结构来操作一个像素，它的定义为：
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue; // 蓝色分量
BYTE rgbGreen; // 绿色分量
BYTE rgbRed; // 红色分量
BYTE rgbReserved; // 保留字节（用作Alpha 通道或忽略）
} RGBQUAD;
下面介绍各种YUV 格式。YUV 格式通常有两大类：打包（packed）格式和平面（planar）格式。前者将YUV 分量存
放在同一个数组中，通常是几个相邻的像素组成一个宏像素（macro-pixel）；而后者使用三个数组分开存放YUV 三个
分量，就像是一个三维平面一样。表2.3 中的YUY2 到Y211 都是打包格式，而IF09 到YVU9 都是平面格式。（注意：
在介绍各种具体格式时，YUV 各分量都会带有下标，如Y0、U0、V0 表示第一个像素的YUV 分量，Y1、U1、V1 表示
第二个像素的YUV 分量，以此类推。）
¨ YUY2（和YUYV）格式为每个像素保留Y 分量，而UV 分量在水平方向上每两个像素采样一次。一个宏像素为4 个字
节，实际表示2 个像素。（4:2:2 的意思为一个宏像素中有4 个Y 分量、2 个U 分量和2 个V 分量。）图像数据中YUV
分量排列顺序如下：
Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2 …
¨ YVYU 格式跟YUY2 类似，只是图像数据中YUV 分量的排列顺序有所不同：
Y0 V0 Y1 U0 Y2 V2 Y3 U2 …
¨ UYVY 格式跟YUY2 类似，只是图像数据中YUV 分量的排列顺序有所不同：
U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3 …
¨ AYUV 格式带有一个Alpha 通道，并且为每个像素都提取YUV 分量，图像数据格式如下：
A0 Y0 U0 V0 A1 Y1 U1 V1 …
¨ Y41P（和Y411）格式为每个像素保留Y 分量，而UV 分量在水平方向上每4 个像素采样一次。一个宏像素为12 个字
节，实际表示8 个像素。图像数据中YUV 分量排列顺序如下：
U0 Y0 V0 Y1 U4 Y2 V4 Y3 Y4 Y5 Y6 Y8 …
¨ Y211 格式在水平方向上Y 分量每2 个像素采样一次，而UV 分量每4 个像素采样一次。一个宏像素为4 个字节，实
际表示4 个像素。图像数据中YUV 分量排列顺序如下：
Y0 U0 Y2 V0 Y4 U4 Y6 V4 …
¨ YVU9 格式为每个像素都提取Y 分量，而在UV 分量的提取时，首先将图像分成若干个4 x 4 的宏块，然后每个宏块提
取一个U 分量和一个V 分量。图像数据存储时，首先是整幅图像的Y 分量数组，然后就跟着U 分量数组，以及V 分量
数组。IF09 格式与YVU9 类似。
¨ IYUV 格式为每个像素都提取Y 分量，而在UV 分量的提取时，首先将图像分成若干个2 x 2 的宏块，然后每个宏块提
取一个U 分量和一个V 分量。YV12 格式与IYUV 类似。
¨ YUV411、YUV420 格式多见于DV 数据中，前者用于NTSC 制，后者用于PAL 制。YUV411 为每个像素都提取Y 分
量，而UV 分量在水平方向上每4 个像素采样一次。YUV420 并非V 分量采样为0，而是跟YUV411 相比，在水平方向
上提高一倍色差采样频率，在垂直方向上以U/V 间隔的方式减小一半色差采样，如图2.12 所示。
图2.12 YUV411 和YUV420 的采样格式