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三十 视频采用格式RGB和YUV

三十 视频采用格式RGB和YUV

作者: 王俏 | 来源:发表于2020-09-14 22:37 被阅读0次

    RGB 颜色编码

    • RGB颜色编码格式

    每种颜色都可以用(红,绿,蓝)三种原色来表示,将RGB分别取不同的值,展示不同的颜色。

    • RGB颜色编码像素点

      用RGB表示的图像中,每个像素点都有红、绿、蓝三个原色,每种颜色都占用8 bit存储,一个像素点占用3个字节

      当有一张 1280 * 720 大小的图片时,该图片中有 1280 * 720个像素点,其中每个像素点都采用RGB编码格式,那么这张图片就会占用1280 * 720 * 3 / 1024 / 1024 = 2.63MB的存储空间。

    YUV 颜色编码

    • YUV 颜色编码

      采用的是明亮度和色度来指定像素的颜色:

      Y表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰度值

      U(Cb)表示色调(Chrominance)

      V(Cr)表示饱和度(Chroma)

    • YUV颜色编码像素点
      为什么使用YUV:
      采用不同的YUV采样格式可以达到:降低占用的存储空间,节省带宽

    • YUV采样格式:
      YUV4:4:4:每个Y分量对应自己的UV分量
      YUV4:2:2:两个Y分量共用一套UV分量
      YUV4:2:0:4个Y分量共用一套UV分量
      其中最常用的YUV格式则是YUV4:2:0

    YUV采样格式 - YUV4:4:4

    YUV4:4:4 采样格式,表示其中的Y、U、V三个分量的采样比例是相同的,每个分量占用8bit,一个像素点占用1个字节。与RGB颜色编码相比,并没有节省带宽,占用的存储空间也没有减少

    可以简单理解为:原始像素原样输出,没有任何压缩
    假设原始图像的像素为(一对[]表示一个像素点):

    [Y0, U0, V0]; [Y1, U1, V1]; [Y2, U2, V2]; [Y3, U3, V3];

    将原始图像像素按照YUV4:4:4采样:
    Y0, U0, V0,Y1, U1, V1,Y2, U2, V2,Y3, U3, V3];

    还原的像素点 = 原始图像的像素,为:
    [Y0, U0, V0]; [Y1, U1, V1]; [Y2, U2, V2]; [Y3, U3, V3];

    YUV4:4:4中Y、U、V分量的采样比例相同,既可以理解为原始图像像素点原样输出,存储空间没有任何变化

    一张 1280 * 720 大小的图片,在 YUV 4:4:4 采样时的大小为:
    (12807208 + 12807208 + 12807208)/8/1024/1024 = 2.64 MB

    YUV采样格式 - YUV4:2:2

    YUV4:2:2采样格式,是指其中Y分量的采样是UV分量的2倍,即Y分量与UV分量是按照2:1的比例采样。举例说明:如果水平方向有10个像素点,通过这种采样格式,最终采样了10个Y分量,5个UV分量

    每采样一个像素点,都会采样Y分量,而U、V分量则会间隔一个采集一个
    [图片上传失败...(image-c28a7e-1599700497463)]

    假设原始图像的像素为(一对[]表示一个像素点):
    [Y0, U0, V0]; [Y1, U1, V1]; [Y2, U2, V2]; [Y3, U3, V3];

    将原始图像像素按照YUV4:2:2采样的码流为:
    Y0, U0, Y1, V1, Y2, U2, Y3, V3

    最后映射还原的像素点为:
    [Y0, U0, V1]; [Y1, U0, V1]; [Y2, U2, V3]; [Y3, U2, V3];

    YUV4:2:2采样格式,每采样一个像素点,都会采样Y分量,而U、V分量则会间隔一个采集一个,本质是通过左右相邻像素点共用U/V分量。

    一张 1280 * 720 大小的图片,在 YUV 4:2:2 采样时的大小为:
    (12807208 + (1280720)/28 + (1280720)/28)/8/1024/1024 = 1.76 MB

    相比RGB颜色编码格式,节省了 1/3的存储空间,同时节约了在传输时的带宽

    YUV采样格式 - YUV4:2:0

    YUV4:2:0采样格式,并不是只采样U分量,而不采样V分量,而是在每一行扫描时,只扫描一种U/V其中一种色度分量,而Y按照2:1的方式采样。

    可以简单的理解在田字格的4个像素点中,4个Y分量共用了一套UV分量,

    image

    假设原始图像的像素为(一对[]表示一个像素点):
    [Y0, U0, V0]; [Y1, U1, V1]; [Y2, U2, V2]; [Y3, U3, V3];
    [Y5, U5, V5]; [Y6, U6, V6]; [Y7, U7, V7]; [Y8, U8, V8];

    将原始图像像素按照YUV4:2:0采样的码流为:
    Y0, U0, Y1, Y2, U2, Y3,
    Y5, V5, Y6, Y7, V7, Y8,

    最后映射还原的像素点为:
    [Y0, U0, V5]; [Y1, U0, V5]; [Y2, U2, V7]; [Y3, U2, V7];
    [Y5, U0, V5]; [Y6, U0, V5]; [Y7, U2, V7]; [Y8, U2, V7];

    YUV4:2:0采样格式,是实际开发中最常用的颜色编码格式,相比YUV4:2:2采样格式,更能节省空间。是指在2*2的田字格中有4个像素点,其中4个Y分量共用一套UV分量,其本质是通过田字格的上下左右像素点共用U/V分量。

    一张 1280 * 720 大小的图片,在 YUV 4:2:0 采样时的大小为:
    (12807208 + (1280720)/48 + (1280720)/48)/8/1024/1024 = 1.32 MB

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