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图像基础概念

流媒体 迷途小书童 1个月前 (04-13) 486次浏览 0个评论

图像基本分类

根据颜色通道划分

  • 灰度图像

    每个像素只包含一个灰度值,通常表示图像的亮度。

  • 彩色图像

    每个像素包含多个颜色通道,如 RGB(红、绿、蓝)、CMYK(青、品红、黄、黑)等,用于表示彩色图像。

根据表示方式

  • 位图图像

    使用像素阵列来表示图像,每个像素都有固定的位置和颜色值。

  • 向量图像

    使用数学方程或几何形状来表示图像,可以放大缩小不失真。

根据存储方式

  • 无损压缩

    使用无损压缩算法来减小图像文件的大小,如 PNG、TIFF 等。

  • 有损压缩

    通过去除图像中的冗余信息来减小文件大小,但会损失一定的图像质量,如 JPEG、GIF 等。

像素

像素是图像的最基本单元,它是图像中的一个点,具有特定的位置和颜色。在灰度图像中,每个像素只有一个灰度值;在彩色图像中,每个像素由多个颜色通道组成,如红色、绿色和蓝色(RGB)。

pixel

上图中,美女的眼睛,放大后看到的就是一个个的像素点,一张1920×1080的图片,其含义就是水平方向有1920个像素点,而垂直方向有1080个像素点,总像素是2073600(约200万像素),也就是1920×1080。

分辨率

图像的分辨率是指图像的大小或者尺寸,通常用像素表示,数值越大,图像越清晰,体积也越大。例如上面说的1920×1080(1080P),常见的分辨率还有:1280×720(720P)、3840×2160(4K)、7680×4320(8K)。这里的 P 指的是 Progressive Scan,即逐行扫描,每个视频帧都是一次性完成的完整图像,而不是交替扫描方式 I (interlaced scan)。逐行扫描相比交替扫描,能够提供更清晰、更平滑的图像。

位深

图像中的位深(Bit Depth)指的是每个像素用于表示颜色或灰度级别的位数。它决定了图像能够包含的颜色或灰度级别的数量,从而影响了图像的色彩深度和色彩精度。

例如 RGB 图像中常见的位深为8,也就是每个颜色通道有 2^8=256个,总共可以表示256^3种颜色。

位深越高,图像的色彩精度越高,可以表示的颜色或灰度级别就越多,图像的细节和质量也就越好。然而,高位深度也意味着图像文件大小更大,处理和存储所需的资源更多。

帧率

帧率即 FPS(Frames Per Second,每秒有多少帧画面),帧率越高,画面越流畅,越低则越卡顿。如一个视频的帧率为30 FPS,意味着在每秒钟内连续播放30张图像帧,而一个帧率为60 FPS 的视频则表示每秒钟播放60张图像帧。

码率

码率(Bit Rate是指单位时间内传输或处理的比特数,通常用于描述音频或视频信号的数据传输速率,以 bps(bits per second)为单位表示。常见的码率单位包括 kbps(千比特每秒)或 Mbps(兆比特每秒)。

在视频编码中,码率也是描述视频质量和文件大小的重要指标之一。较高的视频码率可以提供更高质量的视频,但会产生更大的视频文件,而较低的视频码率则会导致视频质量下降,但可以减小视频文件的大小。

YUV

YUV 是一种颜色编码方法,Y 表示亮度(Luma),也就是灰度值。U 分量和 V 分量存储了是色度(Chroma)信息,主要描述了视频的色彩及饱和度,用于指定每个像素的颜色。主要用于电视系统以及模拟视频领域,它将亮度信息 Y 与色彩信息 UV 分离,没有 UV 信息一样可以显示完整的图像,不过显示出来的是黑白效果,解决了彩色电视机和黑白电视机之间的兼容问题。早期的黑白电视机只有亮度值 Y,后面彩色电视的出现引入了 UV 分量,形成了现有的 YUV 格式,又称为 YCbCr 格式。

人眼对亮度敏感而对色度不敏感,因此在 YUV 格式中可以减少 UV 的数据量,在不影响用户观看的情况下,能够有效地压缩总体的数据量。与 RGB 格式相比,可以大大减少存储空间,相对应的在传输过程中也会减少带宽的消耗量。

常见的 YUV 格式有 YUV444YUV422YUV420

YUV444 格式,一个 Y 分量对应一组 UV 分量,及完全采样,如下图所示:

图像基础概念

对于 YUV422 格式,每两个 Y 共用一组 UV 分量。如下图所示

图像基础概念

对于 YUV420 格式,并不是说只有 Y 分量和 U 分量,没有 V 分量。U 分量和 V 分量是交替出现的,例如第一行为4:2:0,则第二行为4:0:2,如此反复依次交替,如下图所示

图像基础概念

参考资料

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