ffmpeg学习笔记(2)——YUV420算法原理

一、YUV像素格式

YUV的组成格式如下图所示

Y:明亮度，即灰度值

U、V：颜色

YUV格式将亮度信息和色彩信息分离，没有色彩信息依然能够显示图像（没有色彩信息），很好的解决了彩色电视机与黑白电视机的兼容问题（这也是最初的设计目的）。

缺点：

YUV格式不能直接用于显示，需要转换成RGB格式。

二、YUV像素格式分类

YUV按照采样的格式分为三种（严谨一点其实是四种，但YUV411很不常用）：

YUV444:完全采样，1个Y值对应1个U值和1个V值

YUV422:半采样，2个相邻Y值公用共用1个相同的U/V值

YUV420:1/4采样，4个像素平面上相邻的Y值公用一个U/V值（最常用）

三、YUV2RGB格式转换

由于YUV格式不能直接用于显示，所以需要先将YUV格式的数据转换为RGB格式。格式的转换过程涉及到了大型数组的计算，因此会比较耗时。

YUV格式到RGB的转换公式如下：

$$R=Y+1.4075\ast (V-128)$$

$$G=Y-0.3455\ast (U-128)-0.7169\ast (V-128)$$

$$B=Y+1.779\ast (U-128)$$

RGB到YUV的转换公式：

$$Y=0.30R+0.59G+0.11B$$

$$U=0.493(B-Y)$$

$$V=0.877(R-Y)$$

在利用ffmpeg对视频文件进行解码显示的过程中，可以使用OpenGL的shader来完成像素格式转换过程，比使用CPU计算速度要快很多。