Interleaved, planar, or semi-planar,都是什么意思

• 🎯 核心概念：YUV 三通道
• 1. ✅ **Planar **(平面格式)
  • 定义：
  • 内存布局（YUV420 示例，4×4 图像）：
  • 特点：
• 2. ✅ **Interleaved **(交错格式)
  • 定义：
  • RGB 交错示例（每个像素 R-G-B 连续）：
  • YUV 交错（如 YUYV）：
  • 特点：
• 3. ✅ **Semi-planar **(半平面格式)
  • 定义：
  • 内存布局（YUV420 Semi-planar）：
  • 特点：
• 📊 三种格式对比（以 YUV420 为例）
• 🔧 实际应用场景
  • 1. Android App 开发
  • 2. 视频解码（FFmpeg + GPU）
  • 3. 嵌入式 DSP 图像处理
• ✅ 总结

在图像处理、视频编码和内存存储中，Interleaved（交错）、Planar（平面）和 Semi-planar（半平面）是描述多通道数据（如 RGB、YUV）在内存中布局方式的三种常见格式。它们直接影响内存访问效率、硬件解码兼容性、图像处理性能。

下面以最常见的 YUV 色彩空间（视频常用）为例进行说明（RGB 原理类似）：

🎯 核心概念：YUV 三通道

• Y：亮度（Luma），人眼对亮度最敏感
• U、V：色度（Chroma），可压缩而不明显影响观感
• 常见采样格式：YUV420（U/V 分辨率是 Y 的 1/2）

1. ✅ **Planar **(平面格式)

定义：

所有 Y 像素连续存储，然后 所有 U 像素连续存储，最后 所有 V 像素连续存储。

内存布局（YUV420 示例，4×4 图像）：

内存地址 → [YYYY YYYY YYYY YYYY UU UU VV VV]
           ↑     ↑     ↑     ↑   ↑   ↑
          Y平面  |     |     |  U平面 V平面
                全部Y数据    全部U数据 全部V数据

特点：

• 优点：通道分离，便于单独处理 Y/U/V（如只增强亮度）。
• 缺点：访问一个像素需跨多个内存区域，缓存不友好。
• 常见格式：
  • I420（YUV420 Planar）
  • YV12（Y, V, U 顺序，Planar）

📌 典型应用：FFmpeg、OpenCV（cv::COLOR_YUV2BGR_I420）、部分摄像头原始输出。

2. ✅ **Interleaved **(交错格式)

定义：

Y、U、V 像素按像素或宏块交错存储。常见于 RGB，YUV 中较少（但有）。

RGB 交错示例（每个像素 R-G-B 连续）：

[R0 G0 B0] [R1 G1 B1] [R2 G2 B2] ...

YUV 交错（如 YUYV）：

• 每 2 个 Y 共享 1 组 U、V（YUV422）：

  [Y0 U0 Y1 V0] [Y2 U1 Y3 V1] ...
  

特点：

• 优点：单像素数据连续，缓存友好，适合逐像素处理。
• 缺点：Y/U/V 无法独立访问。
• 常见格式：
  • RGB24（R-G-B 交错）
  • YUYV / UYVY（YUV422 Interleaved）

📌 典型应用：显示器帧缓冲、USB 摄像头（UVC）、DirectShow。

3. ✅ **Semi-planar **(半平面格式)

定义：

• Y 平面连续存储（同 Planar）
• U 和 V 交错存储（如 UVUVUV…）

内存布局（YUV420 Semi-planar）：

[YYYY YYYY YYYY YYYY UV UV UV UV]
 ↑     ↑     ↑     ↑   ↑
Y平面（全部Y）        UV平面（U和V交替）

特点：

• 优点：Y 单独存储（便于亮度处理），UV 合并（减少内存碎片），硬件友好。
• 缺点：U/V 仍需解交错。
• 常见格式：
  • NV12：Y + UV 交错（U 在前）
  • NV21：Y + VU 交错（V 在前，Android camera 默认）

📌 典型应用：

• Android Camera 输出格式：NV21
• Intel/AMD/NVIDIA GPU 视频解码器：默认输出 NV12
• H.264/H.265 解码：硬件解码器常输出 Semi-planar

📊 三种格式对比（以 YUV420 为例）

🔧 实际应用场景

1. Android App 开发

• 相机预览回调格式是 NV21（Semi-planar）
• 若需用 OpenCV 处理，需转换：

  // Java (Android)
  Mat yuvMat = new Mat(height + height/2, width, CvType.CV_8UC1);
  yuvMat.put(0, 0, nv21ByteArray);
  Mat bgrMat = new Mat();
  Imgproc.cvtColor(yuvMat, bgrMat, Imgproc.COLOR_YUV2BGR_NV21);
  

2. 视频解码（FFmpeg + GPU）

• 硬件解码器（如 VAAPI、CUDA）输出 NV12
• 渲染到屏幕前可能需转为 RGB Interleaved

3. 嵌入式 DSP 图像处理

• 为节省带宽，ISP 输出 Planar YUV（Y 单独处理降噪，UV 降分辨率）

✅ 总结

💡 记住：

• Planar = 三通道分离
• Semi-planar = Y 分离，UV 合并交错
• Interleaved = 所有通道混合交错

理解这三种布局，对优化图像处理性能、调试视频 pipeline、跨平台数据转换至关重要。