前言
不管是做 IPC 摄像头、RV1126 嵌入式音视频开发，还是日常接触视频编码，YUV 都是绕不开的基础知识点。摄像头 Sensor 输出原始画面、VI 采集图像、RGA 图像处理、VENC 编码 H.264/H.265，全程数据都是 YUV 格式。很多初学嵌入式的同学分不清 YUV 和 RGB，搞不懂 444/422/420 区别，本篇用通俗的大白话，从原理、优势、采样规则、实际大小计算、存储分类全方位讲解 YUV。
一、什么是 YUV？
我们熟知的 RGB 依靠红绿蓝三原色混合出各种色彩，而 YUV 把画面拆分成亮度 Y 和色度 U、V两大部分：
- Y（亮度分量）：代表画面明暗灰阶，只保留 Y 数据，图片就是黑白画面，和老式黑白电视画面原理一致；
- U（蓝色色差）：蓝色信息剔除亮度后的数据；
- V（红色色差）：红色信息剔除亮度后的数据。
U 和 V 组合决定图像的色彩与饱和度，只有同时具备 Y、U、V 三种数据，画面才能正常显示彩色。正是基于亮色分离的设计，YUV 才有了压缩空间，也是音视频领域抛弃 RGB、选用 YUV 的核心原因。
二、YUV 对比 RGB 的核心优势
RGB 每个像素 R/G/B 各占 1 字节，三个分量完整保存，无任何压缩空间，数据体积庞大。而 YUV 利用人眼对亮度敏感、对色彩细节不敏感的生理特点，对 U、V 色度分量做降采样压缩，优势集中在三点：
- 占用存储空间更小：最常用的 YUV420 格式，数据体积只有 RGB 的一半左右，同等分辨率下能节省一半存储；
- 传输带宽更低：IPC 摄像头实时推流、网络流媒体传输，小体积数据能大幅降低带宽开销；
- 适配硬件编码：H.264、H.265 编码器原生适配 YUV 数据，RV1126 等各类编码芯片只支持 YUV 输入编码，RGB 无法直接送入 VENC 编码模块。
所以在摄像头采集、图像编码、流媒体行业，YUV 是行业通用标准格式。
三、三种主流 YUV 采样格式（附 1080P 实际大小计算）
采样格式本质就是Y、U、V 三个分量按照不同比例取值 ，行业主流分为 YUV444、YUV422、YUV420 三种，全部以 1Byte (8bit) 存储单个分量数据，统一用1920×1080（1080P）分辨率计算单帧大小，换算规则：1Byte=8bit，1MB=1024×1024Byte。
1.YUV444：1:1:1 完整采样，无压缩
采样规则：每 4 个 Y 对应 4 个 U、4 个 V，Y/U/V 分量尺寸完全一致，没有任何色度压缩。
- Y 尺寸：w×h
- U 尺寸：w×h
- V 尺寸：w×h 单帧总字节：\(1920×1080×3≈6220800Byte≈5.94MB\) 特点：画质无损、数据量大，体积和 RGB 持平，RV1126 开发几乎不用，仅用于专业图像处理。
2.YUV422：横向 2:1 采样，一半色度压缩
采样规则：横向每 2 个 Y 共用一组 UV，也就是 4 个 Y 搭配 2 个 U、2 个 V，仅在水平方向压缩色度，垂直方向完整采样。
- Y 尺寸：w×h
- U 尺寸：w×h/2
- V 尺寸：w×h/2 单帧总字节：\(1920×1080×2≈4147200Byte≈3.96MB\) 特点：压缩适中、画质损耗小，多用于工业相机采集。
3.YUV420：横竖双 2:1 采样，项目最常用（NV12 属于此类）
采样规则：横向、纵向都做 2:1 压缩，4 个 Y 共用 1 组 UV，一行存 Y+U、下一行存 Y+V，U、V 分量尺寸均为原图 1/4，是 RV1126 摄像头默认输出格式。
- Y 尺寸：w×h
- U 尺寸：w×h/4
- V 尺寸：w×h/4 单帧总字节：\(1920×1080×1.5≈3110400Byte≈2.97MB\) 特点：体积最小、画质肉眼无损耗，是 IPC、视频编码首选格式，我们做 RV1126 音视频开发全程接触 NV12（YUV420）。
拓展小知识：30 帧 / 秒的 1080P NV12 画面，每秒数据量≈2.97×30≈89MB，选型芯片 DDR 内存时就要参考这个数据。
四、YUV 两大存储分类：Planar 平面 & Packed 打包
同样的采样格式，还分两种数据存放方式，也是实际调试抓 YUV 数据的关键知识点：
1.Planar（平面存储）
Y、U、V 三块数据分开连续存放，先存完整全部 Y 数据，再连续存 U，最后连续存 V，数据分三块。 例：YU12：YYYY...UUUU...VVVV，YV12：YYYY...VVVV...UUUU。
2.Packed（打包存储）
Y、U、V 数据穿插排列，所有像素数据挤在同一段内存里，不分三块，典型代表：YUYV、UYUV。 例：YUYV 排列：Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2。
五、项目高频 YUV 格式汇总（RV1126 必记）
YUV420 系列（VI 输出主流）
- NV12：项目标配 ：平面存储，全 Y→UV 交替排布
YYYY U0V0U1V1，RV1126 摄像头默认输出； - NV21：平面存储，全 Y→VU 交替排布
YYYY V0U0V1U1，安卓设备常用； - YU12：全 Y→全 U→全 V；YV12：全 Y→全 V→全 U。
YUV422 系列
- YUYV、UYUV：打包交错存储，常用于 USB 摄像头；
- YUV422P：平面分开存储 Y、U、V。
六、总结
- 从原理记：Y 管亮度，UV 管色彩，靠 UV 压缩实现体积优化；
- 从选型记：444 不用、422 少用、420 (NV12) 项目天天用；
- 从调试记：RV1126 VI 出 NV12，RGA、VENC 全部基于 NV12 处理。
后续学习 VI 视频输入、VENC 编码时，所有参数配置的分辨率、图像格式，全部围绕 NV12/YUV420 展开。