【第二季】圖像像素格式RGB和YUV的理解

圖像像素格式理解

1、顏色的學問
(1)顏色是主觀還是客觀存在?顏色的本質是光的波長,但是因爲有人去看纔有了顏色這個概念,所以本質上來說,顏色是主觀存在的
(2)顏色的三個關鍵:亮度、色度、飽和度
(3)人的眼睛並非理想完美的顏色識別器件,圖像表達也有清晰度和質量高低的差異
(4)科學研究如何定義(或者表達、記錄、計算)一種顏色?通過一個二進制數來表達,比如RGB888,就是用24位二進制來表達16777216種顏色,每一個不同的數代表一種不同的顏色。

2、rawRGB和圖像採集過程
(1)圖像採集的過程:光照在成像物體被反射->鏡頭匯聚->Sensor光電轉換->ADC轉爲rawRGB
(2)sensor上每個像素只採集特定顏色的光的強度,因此sensor每個像素只能爲R或G或B
(3)rawRGB和RGB都是用來描述圖像的,圖像採集時RGB是由rawRGB計算而來的
(4)因爲圖像顏色本身有一定連貫性,而且人眼是非理想的,因此圖像採集和再顯示給人這整個構成中有三個要素:分辨率、pitch、觀看距離
(5)如果是視頻,質量好壞還要加上幀率framerate
(6)圖像的表達、壓縮、修整等相關技術,就發生在rawRGB進來以後的各個環節

在這裏插入圖片描述

RGB與YUV

1、RGB方式表示顏色
(1)RGB有RGB565和RGB888,ARGB等多種子分類
(2)RGB的本質:將色度分解爲R、G、B三部分,然後記錄下亮度數據
(3)RGB的優勢:方便數字化表達,廣泛用於數字化彩色顯示器,計算機編程等領域。
(4)RGB的劣勢:和傳統的灰度圖兼容不好,表達顏色的效率不高

2、YUV
(1)YUV是一種色彩空間,Y表示亮度,U和V表示色度只有Y就是黑白圖像,再加上UV就是彩色圖像了。YUV的一個好處就是讓彩色系統和傳統黑白系統很好的兼容。
(2)YUV和RGB的相同點是:都是用來表達顏色的數學方法;不同點是:對顏色的描述思路和方法不同。RGB將一個顏色拆解爲3個純色的亮度組合,YUV將一個顏色分解爲一個亮度和2個色度的組合
(3)RGB和YUV之間可以用數學方法互相換算,是個典型的浮點運算過程。
(4)YUV和YCbCr幾乎可以看做一個概念,詳細的區分以後再去慢慢體會。
(5)YUV分爲packed和planar兩種。
(6)有多種YUV相關的概念需要弄清楚
YUV:理想的YUV格式是每一個像素點都由一個Y一個U和一個V表示

在這裏插入圖片描述
YUV 格式通常有兩大類:打包(packed)格式和平面(planar)格式。前者將 YUV 分量存放在同一個數組中,通常是幾個相鄰的像素組成一個宏像素;而後者使用三個數組分開存放 YUV 三個分量,就像是一個三維平面一樣。

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

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

YUV420 Planar(YUV420P)
YUV420 semi Planar(YUV420SP)
注:YUV420即Y:U: V = 4:1:1,YUV422即Y:U: V = 4:2:2

在YUV420中,一個像素點對應一個Y,4個像素點共用一個U和V。對於所有YUV420圖像,它們的Y值排列是完全相同的,因爲只有Y的圖像就是灰度圖像。YUV420sp與YUV420p的數據格式它們的UV排列在原理上是完全不同的。420p它是先把U存放完後,再存放V,也就是說UV它們是連續的。而420sp它是UV、UV這樣交替存放的。

如下圖:

在這裏插入圖片描述

YUV422 planar(YUV422P)
YUV422 semi planar(YUV422SP)

類比YUV420即可得出結論。

參考博客

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