數(shù)字媒體壓縮

為縮小數(shù)字媒體文件的大小，我們需要對其使用壓縮技術，一般來說我們所欣賞的媒體內(nèi)容都進行過一定程度的壓縮，無論在電視上的視頻還是網(wǎng)頁上的視頻流，其實都是和這些內(nèi)容的原始文件的壓縮格式打交道，對數(shù)字媒體進行壓縮可以大幅度縮小文件的尺寸，但是通常會在資源的質(zhì)量上有小幅可見的衰減。

色彩的二次采樣

視頻數(shù)據(jù)是使用稱之為YCbCr顏色模式，它也是常稱為YUV,雖然YUV術語并不準確，但是讀起來比較方便，大部分的軟件開發(fā)者都更熟悉RGB顏色模式，即每個像素點都由紅，綠，藍三個顏色組合而成，YCbCr或者是YUV則使用色彩（顏色）通道UV替換了像素的亮度通道.

1. RGB的顏色編碼
   RGB三個字母分別代表了紅（red）、綠（green）、藍（blue），這三種顏色稱為三原色，將它們以不同的比例相加，可以產(chǎn)生多種多樣的顏色。

   
   
   一個像素點的RGB

   在圖像顯示中，一張1280 * 720 大小的圖片，就代表著它有1280 * 720 個像素點。其中每?個像素點的顏?顯示都采?RGB 編碼?法，將RGB 分別取不同的值，就會展示不同的顏?。
   RGB 圖像中，每個像素點都有紅、綠、藍三個原?，其中每種原?都占?8 bit，也就是?個字節(jié)，那么?個像素點也就占?24 bit，也就是三個字節(jié)。

   ?張1280 * 720 ??的圖?，就占?1280 * 720 * 3 / 1024 / 1024 = 2.63 MB 存儲空間

YUV的顏色編碼

YUV顏色編碼采用的是明亮度和色度來指定像素的顏色。其中，Y代表明亮度（Luminance、Luma）,而U和V表示色度（Chrominance、Chroma）。而色度又定義了顏色的兩個方面：色調(diào)和飽和度

YUV表示一個像素點

和RGB表示圖像類似，每個像素點包含了Y、U、V分量。但是它的Y和UV分量是可以分離的，如果沒有UV分量一樣可以顯示完整的圖像，只不過是黑白的。對應YUV圖像來說，并不是每個像素點都需要包含Y、U、V三個分量，根據(jù)不同的采樣格式，可以每個分量Y都對應自己的UV分量，也可以結果Y分量公用UV分量

YUV4：4：4

在4：4：4的模式下，色彩的全部信息被保存下來，如圖：

相鄰的四個像素點

可以簡單理解為：原始像素原樣輸出，沒有任何壓縮，如下圖所示

YUV4:4:4采樣格式圖

相鄰的四個像素點ABCD，每個像素點有自己的YUV，在色彩的二次采樣的過程中，分別保留自己的YUV，每個分量占用8bit，一個像素點占用1個字節(jié)。與RGB顏色編碼相比，并沒有節(jié)省帶寬，占用的存儲空間也沒有減少，稱為4：4：4?？梢约雍唵卫斫鉃椋?code>原始像素原樣輸出，沒有任何壓縮。

YUV4：2：2

YUV4：2：2采樣，意味著UV分量是Y分量采樣的一半，Y分量和UV分量按照2：1的比例采樣。舉例說明：如果水平方向有10個像素點，通過這種采樣格式，最終采樣了10個Y分量，5個UV分量
可以通俗的理解為：每采樣一個像素點都會采樣Y分量，而U、V分量則會間隔一個采集一個
如圖所示：

YUV4:2:2采樣格式圖

假設原始圖像的像素為（一對[]表示一個像素點）：
[Y0, U0, V0]; [Y1, U1, V1]; [Y2, U2, V2]; [Y3, U3, V3];

將原始圖像像素按照YUV4:2:2采樣的碼流為：
Y0, U0, Y1, V1, Y2, U2, Y3, V3
其中，每采樣過?個像素點，都會采樣其 Y 分量，? U、V 分量就會間隔?個采集?個。
最后映射還原的像素點為：
[Y0, U0, V1]; [Y1, U0, V1]; [Y2, U2, V3]; [Y3, U2, V3];

結論：1、YUV4:2:2采樣格式中是兩個Y分量共用一套UV分量
2、相比RGB顏色編碼格式節(jié)省了1/3的存儲空間。在傳送時占用的寬帶也會隨之減少
一張1280 * 720大小的圖片在YUV4:2:2采樣時的大小為：
Y的字節(jié)數(shù)=1280 * 720 * 8
UV的字節(jié)數(shù) = 1280 * 720 * （2/4） 8 * 2
（Y的字節(jié)數(shù) + UV的字節(jié)數(shù)）/ 8 /1024 /1024 = 1.76MB 存儲空間*

YUV4：2：0

YUV4:2:0采樣，并不是只采樣U分量而不采樣V分量.而是指,在每一行掃描時,只掃描一種色度分量(U或者V)，和Y分量按照2:1的方式采樣。比如，第一行掃描時，YU按照2:1的方式采樣，那么第??掃描時，YV 分量按照2:1 的?式采樣。對于每個?度分量來說，它的?平?向和豎直?向的采樣和Y 分量相?都是2:1 。假設第??掃描了U 分量，第??掃描了V 分量，那么需要掃描兩?才能夠組成完整的UV 分量，可以簡單的理解為：在田字格的4個像素點中，4個Y分量共用了一套UV分量，如圖所示：

YUV4:2:0采樣格式圖

假設原始圖像的像素為（一對[]表示一個像素點）：
[Y0, U0, V0]; [Y1, U1, V1]; [Y2, U2, V2]; [Y3, U3, V3];
[Y5, U5, V5]; [Y6, U6, V6]; [Y7, U7, V7]; [Y8, U8, V8];

其中，每采樣過?個像素點，都會采樣其 Y 分量，? U、V 分量就會間隔??按照 2 : 1 進?采樣。
將原始圖像像素按照YUV4:2:0采樣的碼流為：
Y0, U0, Y1, Y2, U2, Y3,
Y5, V5, Y6, Y7, V7, Y8,

最后映射還原的像素點為：
[Y0, U0, V5]; [Y1, U0, V5]; [Y2, U2, V7]; [Y3, U2, V7];
[Y5, U0, V5]; [Y6, U0, V5]; [Y7, U2, V7]; [Y8, U2, V7];

從映射出的像素點中可以看到，四個Y 分量是共?了?套UV 分量，?且是按照2*2 的??格的形式分布的，相?YUV 4:2:2 采樣中兩個Y 分量共??套UV 分量，這樣更能夠節(jié)省空間。?張1280 * 720 ??的圖?，在YUV 4:2:0 采樣時的??為：

（1280 * 720 * 8 + 1280 * 720 * 0.25 * 8 * 2）/ 8 / 1024 / 1024 = 1.32 MB 相對于2.63M節(jié)省了一半的空間

RGB 與 YUV 顏色編碼轉(zhuǎn)換

對于圖像顯示器（即屏幕）來說，是通過RGB模型來展示圖像的
而傳輸時的圖像數(shù)據(jù)使用的是YUV模型，主要是因為YUV可以節(jié)省帶寬
所以在圖像采集時需要將RGB模型轉(zhuǎn)換到YUV模型，顯示時將YUV模型轉(zhuǎn)換到RGB模型

RGB 到 YUV的轉(zhuǎn)換，其實就是將圖像所有像素點的R、G、B分量 轉(zhuǎn)換到 Y、U、V分量，其對應的轉(zhuǎn)換公式如下（這個并不需要死記硬背）：

//YUV和RGB的轉(zhuǎn)換:
Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
U = -0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128
V = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128

R = Y + 1.402 (V-128)
G= Y - 0.34414 (U-128) - 0.71414 (V-128)
B= Y + 1.772 (U-128)