RGB与YUV(正式版)ppt课件.ppt

RGB与YUV 1 RGB RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准RGB即是代表红 绿 蓝三个通道的颜色 色彩相混 相互叠加 亮度等于亮度值总和 即加法法则 有色光 无色光 变亮的浅色光 2 RGB格式 对一种颜色进行编码的方法统称为 颜色空间 或 色域 世界上任何一种颜色的 颜色空间 都可定义成一个固定的数字或变量 RGB编码方法 每种颜色都可用三个变量来表示 红色 绿色以及蓝色的强度 RGB缺乏与早期黑白显示系统的良好兼容性 将RGB转换成YUV颜色空同 以维持兼容 再根据需要换回RGB格式 以便在电脑显示器上显示彩色图形 3 在DirectShow中 常见的RGB格式有RGB1 RGB4 RGB8 RGB565 RGB555 RGB24 RGB32 ARGB32等 RGB1 RGB4 RGB8 RGB24 RGB32为基本的Windows位图格式 ARGB32是RGB色彩模式附加上Alpha 透明度 通道 32位位图的存储结构 4 RGB565与RGB555 高字节RRRRRGGG低字节GGGBBBBB16位表示一个像素程序中用一个字 两个字节 来操作一个像素 高字节XRRRRRGG低字节GGGBBBBB16位表示一个像素程序中用一个字 两个字节 来操作一个像素 5 RGB24 RGB24使用24位来表示一个像素 RGB分量都用8位表示 取值范围为0 255 注意在内存中RGB各分量的排列顺序为 BGRBGRBGR 6 RGB32 RGB32使用32位来表示一个像素 RGB分量各用去8位 剩下的8位用作Alpha通道或者不用 ARGB32就是带Alpha通道的RGB32 注意在内存中RGB各分量的排列顺序为 BGRABGRABGRA 7 YUV YUV 亦称YCrCb 是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法 YUV主要用于优化彩色视频信号的传输 使其向后兼容老式黑白电视 只有Y信号就是黑白图像 与RGB视频信号传输相比 它最大的优点在于只需占用极少的带宽 RGB要求三个独立的视频信号同时传输 Y 表示明亮度 Luminance或Luma 也就是灰阶值 而 U 和 V 表示的则是色度 Chrominance或Chroma 作用是描述影像色彩及饱和度 用于指定像素的颜色 亮度 是通过RGB输入信号来创建的 方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起 色度 则定义了颜色的两个方面 色调与饱和度 分别用Cr和CB来表示 其中 Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异 而CB反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之同的差异 8 YUV采样格式 在DirectShow中 常见的YUV格式有YUY2 YUYV YVYU UYVY AYUV Y41P Y411 Y211 IF09 IYUV YV12 YVU9 YUV411 YUV420等 主要的采样格式有YCbCr4 2 0 YCbCr4 2 2 YCbCr4 1 1和YCbCr4 4 4 其中YCbCr4 1 1比较常用 其含义为 每个点保存一个8bit的亮度值 也就是Y值 每2x2个点保存一个Cr和Cb值 图像在肉眼中的感觉不会起太大的变化 所以 原来用RGB R G B都是8bitunsigned 模型 1个点需要8x3 24bits 全采样后 YUV仍各占8bit 按4 1 1采样后 而现在平均仅需要8 8 4 8 4 12bits 4个点 8 4 Y 8 U 8 V 48bits 平均每个点占12bits 这样就把图像的数据压缩了一半 9 YUV4 4 4 YUV三个信道的抽样率相同 因此在生成的图像里 每个象素的三个分量信息完整 每个分量通常8比特 经过8比特量化之后 未经压缩的每个像素占用3个字节 下面的四个像素为 Y0U0V0 Y1U1V1 Y2U2V2 Y3U3V3 存放的码流为 Y0U0V0Y1U1V1Y2U2V2Y3U3V3右图上显示了4 4 4图片中使用的采样网格 灯光样例用叉来表示 色度样例则用圈表示 右图下为AYUV4 4 4打包格式的内存布局 10 YUV4 2 2 每个色差信道的抽样率是亮度信道的一半 所以水平方向的色度抽样率只是4 4 4的一半 对非压缩的8比特量化的图像来说 每个由两个水平方向相邻的像素组成的宏像素需要占用4字节内存 下面的四个像素为 Y0U0V0 Y1U1V1 Y2U2V2 Y3U3V3 存放的码流为 Y0U0Y1V1Y2U2Y3V3映射出像素点为 Y0U0V1 Y1U0V1 Y2U2V3 Y3U2V3 11 YUV4 1 1 4 1 1的色度抽样 是在水平方向上对色度进行4 1抽样 对于低端用户和消费类产品这仍然是可以接受的 对非压缩的8比特量化的视频来说 每个由4个水平方向相邻的像素组成的宏像素需要占用6字节内存 下面的四个像素为 Y0U0V0 Y1U1V1 Y2U2V2 Y3U3V3 存放的码流为 Y0U0Y1Y2V2Y3映射出像素点为 Y0U0V2 Y1U0V2 Y2U0V2 Y3U0V2 12 YUV4 2 0 4 2 0并不意味着只有Y Cb而没有Cr分量 它指得是对每行扫描线来说 只有一种色度分量以2 1的抽样率存储 相邻的扫描行存储不同的色度分量 也就是说 如果一行是4 2 0的话 下一行就是4 0 2 再下一行是4 2 0 以此类推 对每个色度分量来说 水平方向和竖直方向的抽样率都是2 1 所以可以说色度的抽样率是4 1 对非压缩的8比特量化的视频来说 每个由2x2个2行2列相邻的像素组成的宏像素需要占用6字节内存 下面八个像素为 Y0U0V0 Y1U1V1 Y2U2V2 Y3U3V3 Y5U5V5 Y6U6V6 Y7U7V7 Y8U8V8 存放的码流为 Y0U0Y1Y2U2Y3Y5V5Y6Y7V7Y8映射出的像素点为 Y0U0V5 Y1U0V5 Y2U2V7 Y3U2V7 Y5U0V5 Y6U0V5 Y7U2V7 Y8U2V7 13 YUV格式 YUV格式通常有两大类 打包 packed 格式和平面 planar 格式 前者将YUV分量存放在同一个数组中 通常是几个相邻的像素组成一个宏像素 macro pixel 而后者使用三个数组分开存放YUV三个分量 就像是一个三维平面一样 注意 在介绍各种具体格式时 YUV各分量都会带有下标 如Y0 U0 V0表示第一个像素的YUV分量 Y1 U1 V1表示第二个像素的YUV分量 以此类推 14 YUY2 和YUYV 格式为每个像素保留Y分量 而UV分量在水平方向上每两个像素采样一次 一个宏像素为4个字节 实际表示2个像素 4 2 2的意思为一个宏像素中有4个Y分量 2个U分量和2个V分量 图像数据中YUV分量排列顺序如下 YVYU格式跟YUY2类似 只是图像数据中YUV分量的排列顺序有所不同 内存中U和V的位置互换 UYVY格式跟YUY2类似 只是图像数据中YUV分量的排列顺序有所不同 15 4 2 0格式 每像素16位推荐两个4 2 0每像素16位格式 FOURCC码如下 IMC1IMC3两个FOURCC码都是平面格式 色度频道在水平方向和垂直方向上都要以系数2来进行再次采样 IMC1 右图上 所有Y样例都会作为不带正负号的char值组成的数组首先显示在内存中 后面跟着所有V Cr 样例 然后是所有U Cb 样例 V和U平面与Y平面具有相同的跨距 从而生成如图所示的内存的未使用区域IMC3 右图下 此格式与IMC1相同 只是U和V平面进行了交换 16 RGB与YUV转换公式 YUV与RGB的转换公式 Y 0 299 R 0 587 G 0 114 BU 0 436 B Y 1 0 114 V 0 615 R Y 1 0 299 R Y 1 13983 VG Y 0 39465 U 0 58060 VB Y 2 03211 U 17 附录 DirectShow是微软公司在ActiveMovie和VideoforWindows的基础上推出的新一代基于COM ComponentObjectModel 的流媒体处理的开发包 与DirectX开发包一起发布 目前 DirectX最新版本为11 DirectShow为多媒体流的捕捉和回放提供了强有力的支持 运用DirectShow 我们可以很方便地从支持WDM驱动模型的采集卡上捕获数据 并且进行相应的后期处理乃至存储到文件中 这样使在多媒体数据库管理系统 MDBMS 中多媒体数据的存取变得更加方便 返回 18 很多人都知道有NTSC和PAL两大制式 那到底什么是NTSC制式 什么是PAL制式呢 简单的说 NTSC和PAL属于全球两大主要的电视广播制式 但是由于系统投射颜色影像的频率而有所不同 NTSC是NationalTelevisionstandardsCommittee的缩写 其标准主要应用于日本 美国 加拿大 墨西哥等等 PAL是PhaseAlternatingLine 逐行倒相 的缩写 它是西德在1962年指定的彩色电视广播标准 它采用逐行倒相正交平衡调幅的技术方法 克服了NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺点 西德 英国等一些西欧国家 新加坡 中国大陆及香港 澳大利亚 新西兰等国家采用这种制式 PAL由德国人WalterBruch在1967年提出 当时他是为德律风根 Telefunke