4 基础篇-视频格式基础知识(1)

文摘   2024-08-27 21:41   湖北  

目录

  • 名词解释

  • RGB格式

  • YUV格式

1 名词解释

常用的像素的格式有两种:RGB 格式YUV格式,像素的格式定义了像素在内存中编码方式。在介绍这两种格式的信息之前,我们连接一些常用名词:

  • 像素

像素是一个图片的基本单位。单位 px 是 picture element 的缩写,所以像素有“图像元素”之意。

  • 分辨率

是指图像的大小或尺寸,比如 1920*1080(行周期数*场周期数)。

位深:是指在记录数字图像颜色时,计算机实际上是用每个像素所需要的位深来表示的,比如红色、绿色、蓝色的分量用 8bit。

  • 帧率

在1秒钟时间里传输的图片的帧数,也可以理解为图像处理器每秒中能够刷新的次数,比如 25fps 每秒中有 25 张图片(帧率通常也称为刷新率)。

  • 码率

视频文件在单位时间内使用的数据流量,比如 1Mbps。(码率就是通常我们

描述速率)

  • Stride

指在内存中每行像素的所占的空间大小,目的是为了实现内存对齐,每行像素在内存中所占的空间并不一定是图像的宽度。

2 RGB 格式

RGB 格式有三个通道 R、G、B,分别对应红色、绿色、蓝色,由这三个分量直接决定颜色。有些图片会附加一个 Alpha 通道,用于表示透明度,即四个分量共同控制颜色(RGBA)。

一张 1920*1080 的图片,具有 2073600 个像素点,如果采用 RBG 的格式进行存储,其占用的空间大小为:

1920*1080*3/1024/1024 = 5.93MB

如果采用 RBGA 的格式进行存储,其占用的空间大小为:

1920*1080*4/1024/1024 = 7.91MB

YUV 格式 

3.1 YUV 的编码格式

相比于 RGB 格式,YUV 格式最大的好处是在保持图像质量降低不明显的前提下,减小文件大小。YUV 的编码适合采用亮度和色度来指定像素的颜色,其中 Y 表示亮度,U 和 V 表示色度。对于 YUV 图像来说,并不是每个像素点都需要包含了 Y、U、V 三个分量,根据不同的采样格式,可以每个 Y 分量都对应自己的 UV 分量,也可以几个 Y 分量共用 UV 分量。

3.2 YUV 的存储格式

YUV 的存储格式可分为两种:平面格式(Plannr)紧凑模式(Packed)

  • 平面格式(Plannr)

对于 planar 的 YUV 格式,先连续存储所有像素点的 Y,紧接着存储所有像素点的 U,存储所有像素点的 V,或者是先 V 后 U。

  • 紧凑模式(Packed)

对于 packed 的 YUV 格式,每个像素点的 Y,U,V 是连续交替存储的。比如 YUV420P,其中 P 表示紧凑,YUV420SP 其中的 SP 表示“半紧凑”。

注意:p 表示逐行采样,i 表示隔行采样。

3.3 YUV 的采样方式

YUV 主流的采样方式有三种:YUV4:4:4、YUV4:2:2、YUV4:2:0。

  • YUV4:4:4 格式

YUV4:4:4 这种格式占用的空间最大,每个像素都有一个 Y 分量、U 分量、V 分量。YUV4:4:4 大小和 RGB 存储的大小是一样的,为 3 个字节。根据 U 和 V 的顺序不同,又有两种不同的格式。YUV4:4:4每个像素包含一个 Y 分量和一个 UV 分量。

每个像素的占用的空间:

1byte(Y) + 1byte(U) + 1byte(V) = 3 byte

单帧占用空间:

FrameSize = FrameWith * FrameWith * 3(byte)

单个像素

2*2 个像素

  • YUV4:2:2 格式

YUV4:2:2 是每两个 Y 分量共用一个 UV 分量,所以一个像素占用两个字节,根据存储顺序不同分为四种不同格式。

每个像素占用空间为:

1 byte(Y) + 1/2 byte(U) + 1/2 byte(V) = 2 byte

单帧占用空间:

FrameSize = FrameWith * FrameWith * 2(byte

2 个像素

4*4 个像素

  • YUV4:2:0 格式

YUV4:2:0 是每四个 Y 分量共用一个 UV 分量,所以一个像素占用 1.5 个字节,根据存储顺序不同分为四种不同格式。

每个像素占用空间为:

1 byte(Y) + 1/4 byte(U) + 1/4 byte(V) = 1.5 byte

单帧占用空间:

FrameSize = FrameWith * FrameWith * 1.5(byte)

四个像素

4*4 个像素

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