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说到视频,大家自己脑子里基本都会想起电影、电视剧、在线视频等等,也会想起一些视频格式 AVI、MP4、RMVB、MKV等等。 但是我们如果认真思考这些应该就有很多疑问,比如以下问题: • mp4 和 mkv有什么区别 ? • 视频封装格式 和 解码格式 有什么区别? • 什么是H.264 ?什么是 mpeg ? 等等很多疑问,我们不知道这些问题的答案是因为我们没有去了解他们背后的东西,下面我会给大家分享当初我学习时候的整理的一些知识。 以下会介绍的内容: 一、光与颜色 二、电视制式 三、照相机与摄像机 四、声音 五、视频相关专业术语 六、视频的构成 七、播放一个网络上视频需要的步骤
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前言
说到视频,大家自己脑子里基本都会想起电影、电视剧、在线视频等等,也会想
起一些视频格式 AVI、MP4、RMVB、MKV 等等。
但是我们如果认真思考这些应该就有很多疑问,比如以下问题:
� mp4 和 mkv 有什么区别 ?
� 视频封装格式 和 解码格式 有什么区别?
� 什么是 H.264 ?什么是 mpeg ?
等等很多疑问,我们不知道这些问题的答案是因为我们没有去了解他们背后的东
西,下面我会给大家分享当初我学习时候的整理的一些知识。
一、光与颜色
1,光和颜色
光是一种肉眼可以看见(接受)的电磁波(可见光谱)。在科学上的定义,光有
时候是指所有的电磁波。光是由一种称为光子的基本粒子组成。具有粒子性与波
动性,或称为波粒二象性。
人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。电磁波之可见光谱范围
大约为 390~760nm(1nm=10-9m=0.000000001m)。
在这个世界如果没有光,我们就无法生存。
颜色是视觉系统对可见光的感知结果,研究表明人的视网膜有对红、绿、蓝颜色
敏感程度不同的三种锥体细胞。红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知
程度不同,对不同亮度的感知程度也不同。
自然界中的任何一种颜色都可以由 R,G,B 这 3 种颜色值之和来确定,以这三
种颜色为基色构成一个 RGB 颜色空间。
颜色=R(红色的百分比)+G(绿色的百分比)+B(蓝色的百分比),只要其中一种
不是由其它两种颜色生成,可以选择不同的三基色构造不同的颜色空间。
如图所示,适当的红光和绿光能合成黄光;适当的绿光和蓝光能合成青光;适当
的蓝光和红光能合成品红色的光;而适当的红、绿、蓝三色光能合成白光。因此
红、绿、蓝三种色光被称为色光的“三原色”。
2,颜色的度量
饱和度(saturation)
是相对于明度的一个区域的色彩,是指颜色的纯洁性,它可用来区别颜色明暗的
程度。完全饱和的颜色是指没有渗入白光所呈现的颜色,例如仅由单一波长组成
的光谱色就是完全饱和的颜色。
明度(brightness)
是视觉系统对可见物体辐射或者发光多少的感知属性。它和人的感知有关。由于
明度很难度量,因此国际照明委员会定义了一个比较容易度量的物理量,称为亮
度(luminance) 来度量明度,亮度(luminance)即辐射的能量。明度的一个极端
是黑色(没有光),另一个极端是白色,在这两个极端之间是灰色。
光亮度(lightness)
是人的视觉系统对亮度(luminance)的感知响应值,光亮度可用作颜色空间的一
个维,而明度(brightness)则仅限用于发光体,该术语用来描述反射表面或者透
射表面。
3,颜色空间
颜色空间是表示颜色的一种数学方法,人们用它来指定和产生颜色,使颜色形象
化。颜色空间中的颜色通常使用代表三个参数的三维坐标来指定,这些参数描述
的是颜色在颜色空间中的位置,但并没有告诉我们是什么颜色,其颜色要取决于
我们使用的坐标。
下面介绍几种常见的颜色空间:
RGB
用途:主要用来在 LCD、CRT 显示器上用的。
RGB 色彩模式是工业界的一种颜色标准,是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜
色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的,RGB 即是代表
红、绿、蓝三个通道的颜色。
目前的显示器大都是采用了 RGB 颜色标准,在显示器上,是通过电子枪打在屏幕
的红、绿、蓝三色发光极上来产生色彩的。
电脑屏幕上的所有颜色,都由这红色绿色蓝色三种色光按照不同的比例混合而成
的。一组红色,绿色,蓝色就是一个最小的显示单位。屏幕上的任何一个颜色都
可以由一组 RGB 值来记录和表达。
显像管内电子枪射出的三个电子束,它们分别射到屏上显示出红、绿、蓝色的荧
光点上,通过分别控制三个电子束的强度,可以改变三色荧光点的亮度。由于这
些色点很小又靠得很近,人眼无法分辨开来,看到的是三个色点的复合.即合成
的颜色。
以 RGB24 为例,图像像素数据的存储方式如下:
RGB 的格式
RGB16 RGB24 RGB32 等等这些到底格式有什么区别呢 ?
总的来说区别就是一个像素所使用的位数不同,显示出来的色彩丰富度不同,位
数越大,色彩越丰富。
计算机使用的都是二进制,因此所有的数量级都是建立在二进制的基础上的,无
论是存储空间,运算速度,文件大小等等。
如果要表示颜色,每一个对应的颜色都需要一个二进制代码来表示,
使用 8 位的二进制, 可以表示 2^8 (2 的 8 次方) , 也就是 256 种色彩。
使用 16 位的二进制,可以表示 2^16 (2 的 16 次方),也就是 65536 种色彩。
使用 24 位的二进制,可以表示 2^24 (2 的 24 次方) ,也就是 16,777,216 种
色彩。
一般称 24bit 以上的色彩为真彩色,当然还有采用 30bit、36bit、42bit 的。使
用的色彩代码越长,同样像素的文件的文件大小也就相应的成幂次级增长。使用
超过 16 位以上的色彩文件在普通的显示器,尤其是液晶显示器上看不出任何区
别,原因是液晶显示器本身不能显示出那么多的色彩。但是对于彩色印刷就非常
有用,因为油墨的点非常的细,同时由于印刷尺幅的放大原因, 更大的文件可
以在印刷的时候呈现出更细腻的层次和细节。
YUV
用途:主要用于视频信号的压缩、传输和存储,和向后相容老式黑白电视。
在生理学中,有一条规律,那就是人类视网膜上的视网膜杆细胞要多于视网膜锥
细胞,说得通俗一些,视网膜杆细胞的作用就是识别亮度,而视网膜锥细胞的作
用就是识别色度。所以,人眼对亮度分辨率的敏感度高于对色彩分辨率的敏感度
从上图我们可以看出,我们更容易识别去除色彩的图像,而对于单独剥离出的只
有色彩的图像,不好识别。
YUV 色彩模型就是利用这个原理,把亮度与色度分离,根据人对亮度更敏感些,
增加亮度的信号,减少颜色的信号,以这样“欺骗”人的眼睛的手段来节省空间,
从而适合于图像处理领域。
YUV 三个字母中,其中"Y"表示明亮度(Lumina nce 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。
使用 YUV 的优点有两个:
一、彩色 YUV 图像转黑白 YUV 图像。
如果只有 Y 信号分量而没有 U、V 分量,那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。
因此可兼容老式黑白电视。
二、YUV 是数据总尺寸小于 RGB 格式。
因为 YUV,可以增加亮度的信号,减少颜色的信号,用于减少体积。
YCbCr
在技术文档里,YUV 经常有另外的名字, YCbCr ,其中 Y 与 YUV 中的 Y 含义一致,
Cb , Cr 同样都指色彩,只是在表示方法上不同而已,Cb Cr 就是本来理论上的
“分量/色差”的标识。C 代表分量(是 component 的缩写)Cr、Cb 分别对应
r(红)、b(蓝)分量信号,Y 除了 g(绿)分量信号,还叠加了亮度信号。
YCbCr 模型来源于 YUV 模型,算是 YUV 的压缩版本,不同之处在于 Y'CbCr 用于
数字图像领域,YUV 用于模拟信号领域,MPEG、DVD、摄像机中常说的 YUV 其实
是 Y'CbCr。
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