音视频 day16 YUV

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1. YUV 是什么？

  • YUV： 是一种颜色编码方法，跟 RGB 是同一个级别的概念，广泛应用于多媒体领域中。也就是说，图像中每一个像素的颜色信息，除了可以用 RGB 的方式表示，也可以用 YUV 的方法表示。
  • RGB 数据由 R、G、B 三个分量组成
  • YUV 数据由 Y、U、V 三个分量组成，现在通常说的 YUV 指的是 YCbCr。
  • Y：表示亮度（Luminance、Luma），占 8bit（1 个字节）
  • Cb、Cr：表示色度（Chrominance、Chroma）
  • Cb（U）：蓝色色度分量，占 8bit（1 字节）
  • Cr（V）：红色色度分量，占 8bit（1 字节）

2. 和 RGB 对象，YUV 有哪些不同或优势呢？

  • YUV体积更小： 如果使用 RGB，比如RGB888 格式下，一个像素需要占用 24bit（3 字节）；如果使用 YUV，一个像素可以减少至平均只占用 12bit（1.5 字节）
  • YUV 兼容性更好： ①YUV 出现于黑白电视到彩色电视的过渡期，黑白电视仅需要接收 Y 分量即可
  • 组成结构更佳： 因为人眼结构对 Y 分量的识别能力特别好，而对 UV 分量的识别较弱，所以可以适当压缩 UV 分量，在不影响人眼识别的情况下，达到更小数据的传输体积

3. 人眼的视网膜上，分布着两种感光细胞，是哪两种？分别有什么作用？

  • 两种感光细胞：视杆细胞、视锥细胞
  • 视杆细胞： ①感知光线的强弱 ②没有色彩识别功能 ③负责夜间非彩色视觉
  • 视锥细胞： ①感知颜色 ②负责白天彩色视觉 ③ 如果你的视锥细胞发育不正常，数量太少，那感知颜色就会受阻，可能会导致你色弱

4. 两种感光细胞的含量不同，造成什么结果？

  • 人眼中有上亿个感光细胞，其实视杆细胞占了 95%，而视锥细胞仅占 5%
  • 因此，人眼对亮度的敏感程度要高于对色度的敏感程度，人眼对于亮度的分辨要比对颜色的分辨精细一些。
  • 如果把图像的色度分量减少一些，人眼也丝毫感觉不到变化和差异。

5. YUV 的采样格式常见的有哪三种？

  • 采样格式通常用 A：B：C 的形式来表示，比如 4:4:4、 4:2:2、 4:2:0 等，其中我们最需要关注的是 4:2:0
  • A：一块 A*2 个像素的概念区域，一般 A=4
  • B：第一行的色度采样数目
  • C：第二行的色度采样数目

image.png

色度二次采样

6. YUV 的存储格式可以分为 3 大类，是哪三类？

  • Planar（平面）：①Y、U、V 分量分开单独存储 ②名称通常以字母 p 结尾
  • Semi-Planar（半平面）：①Y 分量单独存储，U、V 分量交错存储 ②名称通常以字母 sp 结尾
  • Packed（紧凑）：Y、U、V分量交错存储

image.png

I420

7. 将其他图片格式转 YUV

ffmpeg -i in.png -s 512x512 -pix_fmt yuv420p out.yuv
  • 上述命令生成的yuv文件大小是：393216字节 = 512 * 512 * 1.5字节。

8. 展示 YUV 图片

ffplay -s 512x512 -pix_fmt yuv420p out.yuv

9. 显示单个分量

  • 可以使用过滤器（filter）显示其中的单个分量（r、g、b、y、u、v）。
# 只显示r分量
ffplay -vf extractplanes=r in.png
 
# 只显示g分量
ffplay -vf extractplanes=g in.png
 
# 只显示b分量
ffplay -vf extractplanes=b in.png
 
# 只显示y分量
ffplay -video_size 512x512 -pixel_format yuv420p -vf extractplanes=y in.yuv
# 只显示y分量
ffplay -video_size 512x512 -pixel_format yuv420p -vf extractplanes=u in.yuv
# 只显示y分量
ffplay -video_size 512x512 -pixel_format yuv420p -vf extractplanes=v in.yuv
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