FFmpeg 像素格式（pix_fmt）通关指南：从 YUV420P 到 NV12、RGB24 到底怎么选

做音视频开发的人，基本都曾被 pix_fmt坑过：解码出来是 nv12，OpenCV 死活打不开，转成 yuv420p后颜色发灰。sws_scale崩了，发现是 planar / semi-planar 没分清。硬解出来一堆 cuda、vaapi不知道怎么落地，本文就把FFmpeg 里最常见、最实用的 pix_fmt按「是什么 / 内存怎么排 / 用在哪」捋一遍。

一、先建立两个底层认知

1. pix_fmt 决定的是「内存布局」，不是「颜色」

同一个画面，可以存成：

YUV420P（省一半带宽）
NV12（给 GPU/硬编吃）
RGB24（给人眼和 OpenCV 看）

颜色最终一样，但字节排列方式完全不同。

FFmpeg 中对应的是枚举：

复制代码

enum AVPixelFormat;

命令行里就是：

复制代码

-pix_fmt yuv420p

查全部支持格式：

复制代码

ffmpeg -pix_fmts

2. YUV 的三个关键维度

维度	说明
色度子采样	444 / 422 / 420
存储方式	Planar / Semi-Planar / Packed
位深	8bit / 10bit / 16bit

人眼对亮度敏感、对色度不敏感，所以 YUV 能「色度降采样」省数据。

二、YUV Planar 三剑客

1.YUV420P（AV_PIX_FMT_YUV420P，别名 I420）

布局：Y 平面 → U 平面 → V 平面

采样：4:2:0（每 2×2 像素共享 1 个 U、1 个 V）

占用：12 bit/pixel = 1.5 字节/像素

复制代码

YY YY YY YY
YY YY YY YY
U  U  U  U 
V  V  V  V

FFmpeg 软解默认

x264 / x265 / VP9 / AV1 最爱吃

OpenCV、libswscale、自写算法最友好

复制代码

ffmpeg -i in.mp4 -pix_fmt yuv420p out.yuv

工程里说「I420」基本就是它。

2.YUV422P（AV_PIX_FMT_YUV422P）

水平色度减半，垂直不变
16 bit/pixel
专业剪辑、广播、ProRes 中间格式

适合：多次转码、调色、字幕渲染。

3.YUV444P（AV_PIX_FMT_YUV444P）

无子采样，YUV 完全 1:1

24 bit/pixel，体积爆炸

影视母带、绿幕抠像、无损中间件

复制代码

ffmpeg -i in.mov -pix_fmt yuv444p -c:v libx264 -qp 0 out.mkv

三、Semi-Planar：NV12 / NV21

1.NV12（AV_PIX_FMT_NV12）

Y 单独一面

UV 交错存：UVUVUV...

仍是 4:2:0，1.5 字节/像素

复制代码

YYYYYYYY
UVUVUVUV

优点：

GPU 纹理上传极快

iOS Camera、Metal、Vulkan、DXVA、MediaCodec 原生喜欢

硬编硬解零拷贝友好

骁龙/iOS 上 NV12 → GPU 纹理比 I420 快好几倍。

2.NV21（AV_PIX_FMT_NV21）

和 NV12 唯一区别：VUVUVU...
Android Camera 历史默认输出

Y 平面
VUVUVU...

NV12 ↔ NV21 只交换 U/V，不重算像素。

四、Packed YUV（采集卡 / UVC 摄像头）

1.YUYV422（AV_PIX_FMT_YUYV422，也叫 YUY2）

打包存储：Y0 U Y1 V

2 像素共用 UV

16 bit/pixel

USB 摄像头、UVC 设备常见

2.UYVY422（AV_PIX_FMT_UYVY422）

U Y0 V Y1
专业 SDI、采集卡

Packed 特点：只有一个 data $0$ ，没有 plane 概念，sws_scale 时要注意 stride。

五、RGB 家族（给人看 / 给算法看）

1.RGB24（AV_PIX_FMT_RGB24）

RGB RGB RGB
24 bit/pixel
截图、图像算法、rawvideo 管道

ffmpeg -i in.mp4 -pix_fmt rgb24 out.rgb

2.BGR24（AV_PIX_FMT_BGR24）

OpenCV Mat默认就是它
顺序反了，直接当 RGB 会蓝脸

3.RGBA / BGRA / ARGB

32 bit/pixel
带透明通道
SDL、OpenGL、UI 合成、水印

注意大小端：rgb32在小端其实是 BGRA。

4.GRAY8

单通道 8bit
人脸识别、亮度图、预处理

六、10bit / HDR 常用格式（别再只认 8bit 了）

格式	说明
`yuv420p10le`	10bit 420，H.265/VP9/AV1 主流
`yuv422p10le`	ProRes 4444 XQ 常用
`yuv444p10le`	HDR 调色中间格式
`p010le`	NV12 的 10bit 版（半平面）

复制代码

ffmpeg -i hdr.mov -pix_fmt yuv420p10le -c:v libx265 out.mkv

10bit 不是"颜色更多"，是"梯度更细、少色带"。

七、带 Alpha 的 YUV

YUVA420P（AV_PIX_FMT_YUVA420P）

YUV420 + 独立 A 平面

网页动画、合成、转场

普通播放器不支持，别拿来喂 H.264

八、一张选型速查表

场景	推荐 pix_fmt
H264/HEVC 编码输入	`yuv420p`/ `nv12`
FFmpeg 软解 + CPU 算法	`yuv420p`
iOS / GPU 纹理	`nv12`
Android Camera	`nv21`（转 `nv12`）
USB 摄像头	`yuyv422`
OpenCV 处理	`bgr24`
专业调色/母带	`yuv422p`/ `yuv444p`
HDR / 10bit	`yuv420p10le`
带透明视频	`yuva420p`/ `rgba`

九、三个新手必踩的坑

坑 1：颜色发灰

不是格式错了，是色彩范围没对齐：

有限范围 TV 16--235

全范围 PC 0--255

复制代码

-color_range tv / pc

坑 2：sws_scale 崩溃

Planar 格式：

复制代码

data[0]=Y, data[1]=U, data[2]=V

NV12：

复制代码

data[0]=Y, data[1]=UV

别把 NV12 当 YUV420P 拷。

坑 3：Stride ≠ Width

frame->linesize[0]经常比 width大（内存对齐）。

写裸数据一定要按 linesize 走，不然花屏。

十、总结

YUV420P 是软件标准，NV12 是硬件标准，RGB24/BGR24 是人眼与算法标准；420 省带宽、444 保画质、10bit 防色带。

真正做项目时，格式选择不是"哪个高级用哪个"，而是：

解码器输出 → 处理链路 → 编码器/渲染器输入 三段对齐。