淺述YUV顏色格式

• 淺述YUV顏色格式
• 1 起因
• 2 根源
• 3 對比
• 4 參考

淺述 YUV顏色格式 ——從Xvid解碼偏色問題說起  

（陳雲川 ybc2084@163.com UESTC,CD 2007-04-19）

1 起因 事情的起因是兩個星期前，我在用Xvid對一個MPEG-4碼流進行解碼的時候，發現解碼出來的視頻序列存在偏藍的問題。當時指定的色場空間是YV12，我記得YV12是YUV4:2:0的顏色格式。但出來的結果顯然不對。

2 根源 昨晚對幾種YUV顏色格式進行了研究，恍然發現了問題的所在。

YUV格式分為兩種：緊縮YUV格式（packed）和平面YUV格式（planar）。

在緊縮YUV格式中，亮度分量Y（luminance）、兩個色度分量U和V（chrominance）是緊挨著存放在一個單獨的矩陣中的——這和RGB的存放方式類似，RGB都是以緊縮格式存放的。圖 1是一個大小為4x4的緊縮YUV格式的。

圖 1 緊縮YUV格式

對於YUV4:4:4格式而言，採用緊縮格式是很合適的，但是由於YUV的另外幾種格式都是通過亞採樣（subsample）來獲得的，其亮度分量與色度分量的解析度不相同。在這樣的情況下，如果仍然採用緊縮格式進行存放，就顯得不太方便了。

平面YUV格式把YUV的三個分量分別存放在不同的矩陣中，每一個矩陣看作是一個平面，最終看到的映像是將三個平面融合在一起得到的。

在Xvid中，定義了三種YUV4:2:2格式的顏色，它們都是採用緊縮格式存放的。這三種YUV4:2:2顏色格式的名稱分別是：YUY2、UYVY、YVYU，它們對應的FOURCC碼如下：0x32595559、0x59565955、0x55595659。有關FOURCC碼，請參見[1]。

Xvid定義了兩種YUV4:2:0格式的顏色，它們是採用平面格式存放的。這兩種YUV4:2:0顏色格式的名稱分別是：I420、YV12，它們對應的FOURCC碼分別是：0x30323449、0x32315659。

仍然以4x4大小的映像為例，說明I420格式的顏色資料的存放方式， 2所示。

圖 2 I420平面YUV格式

對於同樣大小的映像，YV12格式的存放方式 3所示。

圖 3 YV12平面YUV格式

可以看到，YV12格式和I420格式的不同之處在於：V平面和U平面的位置不同。在I420格式中，U平面緊跟在Y平面之後，然後才是V平面；但是對於YV12格式，情況剛好反過來，Y平面之後是V平面，然後才是U平面。

在存在偏色的程式中，我是將Xvid的解碼輸出以Y平面、然後U平面、最後V平面的順序輸出到檔案中的，也就是和I420的顏色平面順序相同，這也是YUV Viewer要求的平面順序。我犯下的錯誤是：把YV12和I420搞混了。我指定給Xvid的輸出格式是YV12，Xvid忠實地執行了我的命令，按照先Y平面、然後V平面、最後U平面的方式輸出瞭解碼後的映像，然而我在把資料儲存到檔案中的時候卻是按照I420的順序儲存的。顯然，這樣不出錯才怪呢。

3 對比 以下來對比一下偏色映像和正常解碼後得到的映像（通過YUV Viewer得到）。圖 4是指定YV12輸出格式時的映像，顏色明顯不對；圖 5是指定I420輸出格式後得到的正常映像，與圖 4對比，正誤立現。

圖 4 偏色映像

圖 5 正常映像

4 參考 [1] http://www.fourcc.org/ 。