26、提取并保存为YUV：将视频帧解码后保存为YUV数据

各位同学，今天我们来聊一个非常实战的话题——把视频帧解码后保存为YUV数据。

说实话，YUV格式在Android开发中是个老面孔了。做音视频的，几乎天天跟它打交道。我刚开始接触时也觉得这东西有点绕，但用多了你会发现，它其实就是视频处理领域的"通用货币"。很多底层算法、编码器、渲染管线，最终都要落到YUV上。

为什么非要存成YUV？

你可能会问：直接存成Bitmap不香吗？嗯，这个问题我当年也纠结过。

简单说几个理由：

• 体积小：YUV420P比RGB888少一半数据量，处理起来更快
• 兼容性强：编码器、滤镜库、OpenGL纹理，原生支持YUV
• 算法友好：很多图像处理算法（降噪、锐化）在Y分量上做就够了
• 调试方便：用YUV Viewer直接看原始数据，比Bitmap更直观

我在项目中遇到过一个问题：用Bitmap做帧分析，内存直接飙到200MB+，换成YUV后降到80MB。你想想看，差距有多大。

MediaExtractor + MediaCodec 解码流程

先回顾一下核心流程。我们之前讲过，MediaExtractor负责读取和分离，MediaCodec负责解码。今天要做的，就是在解码输出后，把数据从ByteBuffer里捞出来，转成YUV格式。

我习惯把整个流程画成一张图，方便理解：

颜色格式：绕不开的坑

Android设备上的YUV格式五花八门。最常见的两种：

格式常量	说明	数据排布
COLOR_FormatYUV420Planar	I420（YUV420P）	YYYY... UUUU... VVVV...
COLOR_FormatYUV420SemiPlanar	NV12（YUV420SP）	YYYY... UVUVUV...

我踩过最大的坑就是：你以为设备支持I420，结果它给你的是NV12。曾经有一次，我在某款国产平板上调试，解码出来的画面颜色完全不对，查了半天才发现是格式问题。

实战代码：提取YUV并保存

下面这段代码，是我在实际项目中提炼出来的核心逻辑。注释写得很详细，你直接拿去用就行。

// 1. 配置MediaCodec，输出格式设为YUV
MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat(mimeType, width, height);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT,
    MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatYUV420Planar);
mediaCodec.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_DECODE);

// 2. 解码循环中获取输出Buffer
MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
int outputIndex = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 10000);

if (outputIndex >= 0) {
    ByteBuffer outputBuffer = mediaCodec.getOutputBuffer(outputIndex);
    // 注意：outputBuffer可能包含padding，需要根据stride处理
    int stride = mediaCodec.getOutputFormat()
        .getInteger(MediaFormat.KEY_STRIDE);
    int sliceHeight = mediaCodec.getOutputFormat()
        .getInteger(MediaFormat.KEY_SLICE_HEIGHT);

    // 3. 提取Y平面
    byte[] yPlane = new byte[width * height];
    for (int row = 0; row < height; row++) {
        outputBuffer.position(row * stride);
        outputBuffer.get(yPlane, row * width, width);
    }

    // 4. 提取U平面（I420格式）
    int uvSize = width * height / 4;
    byte[] uPlane = new byte[uvSize];
    int uOffset = sliceHeight * stride;
    for (int row = 0; row < height / 2; row++) {
        outputBuffer.position(uOffset + row * stride / 2);
        outputBuffer.get(uPlane, row * width / 2, width / 2);
    }

    // 5. 提取V平面
    byte[] vPlane = new byte[uvSize];
    int vOffset = uOffset + uvSize;
    // 同理读取V数据...

    // 6. 写入文件
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(yuvFile, true);
    fos.write(yPlane);
    fos.write(uPlane);
    fos.write(vPlane);
    fos.close();

    mediaCodec.releaseOutputBuffer(outputIndex, false);
}

NV12格式的处理

如果设备输出的是NV12（SemiPlanar），U和V是交错存储的。处理方式略有不同：

// NV12：Y平面 + UV交错平面
byte[] yPlane = new byte[width * height];
// 读取Y平面（同上）

// UV平面：U和V交替，每个像素对共享一组UV
int uvSize = width * height / 2;  // 注意：NV12的UV平面大小是Y的一半
byte[] uvPlane = new byte[uvSize];
outputBuffer.position(sliceHeight * stride);
outputBuffer.get(uvPlane, 0, uvSize);

// 如果需要I420，需要做一次拆分
byte[] uPlane = new byte[uvSize / 2];
byte[] vPlane = new byte[uvSize / 2];
for (int i = 0; i < uvSize / 2; i++) {
    uPlane[i] = uvPlane[i * 2];
    vPlane[i] = uvPlane[i * 2 + 1];
}

说实话，我建议你统一转成I420再保存。这样后续处理（比如用FFmpeg转码、用OpenCV分析）都方便。我在项目里就是这么干的——不管设备输出什么格式，一律转成I420。

性能优化：别让I/O拖后腿

逐帧写入文件，如果处理不好，性能会很难看。我分享几个优化点：

• 使用BufferedOutputStream：别直接FileOutputStream.write，加个缓冲层，吞吐量能翻倍
• 批量写入：攒够10帧再写一次，减少系统调用
• 异步写入：用独立线程写文件，解码线程不阻塞
• 内存复用：byte[]对象重复使用，避免频繁GC

验证YUV文件是否正确

保存完YUV文件后，怎么知道对不对？我一般用两种方法：

1. 用YUV播放器：比如YUV Player Deluxe，设置好宽高和格式，直接播放
2. 转成PNG对比：用FFmpeg命令 ffmpeg -f rawvideo -pix_fmt yuv420p -s 1920x1080 -i input.yuv output.png，跟原视频对比

如果画面颜色不对，八成是U/V顺序搞反了。如果画面斜了，那就是stride没处理好。这两个问题我调试时至少各遇到三次。

避坑指南

嗯，说到避坑，我再补充一个：别忘了释放OutputBuffer。我见过有人循环里忘了releaseOutputBuffer，结果解码器卡死，整个应用无响应。这个错误很低级，但确实容易犯。

总结

提取YUV数据，说白了就是三步：解码 → 解析颜色格式 → 按平面写入文件。核心难点在于处理不同设备上的颜色格式差异和stride对齐问题。

我个人习惯把YUV提取封装成一个工具类，支持I420和NV12两种格式自动识别。这样上层调用者只需要传入文件路径和帧数，不用关心底层细节。你如果做视频处理相关的项目，建议也这么搞。

好了，今天的实战内容就到这里。代码可以直接复用，但记得根据你的设备做适配。有问题欢迎交流。

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