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【图像】图像格式(2) : 一张图理清所有的RAW RGB YUV图像格式

0. 引言

之前一直做着和camera有关的工作，所以常常会涉及到图像格式的问题。感觉接触的名字和种类很多，索性好好整理一下，分个类，也方便后面再整理。

1. 直接上结论

直接总结了一张图

2. 图像格式

2.1 RAW

RAW图像是sensor出来的最原始的数据。
是光线透过滤镜之后直接得到的数据，每个像素只有一种颜色的数据。通常情况下，每个像素的数据量是10bits或者12bits，当然也有sensor有其他的8，14，16等等。
RAW的基本介绍可以看这篇文章.
一般的摄像头都会支持RAW格式的输出，这样我们拿到RAW数据之后，是没有办法直接使用的，还要在host端做ISP，做色彩纠正，增强，HDR，插值成RGB，转成YUV，最后再使用。像amba平台就是直接读取RAW数据，送入idsp来做一系列的3A操作的。另外记录一下，Amba平台对RAW数据有packed和compressed两种设定选择。如果未设置packed，每个像素不管是10位，12位，14位，都会占据2个字节16位，如果选择了packed，则会按照真实的位数排列。如果设置了compressed，则会进行数据压缩，整体数据量平均每个像素达到27/32个字节。
有些项目，不追求很高的sensor的3A效果，就会直接使用sensor输出的YUV或者RGB，这就是使用了sensor内置的一些差值算法，直接得到图像，比较方便，并且省host的运算资源，但是不够自由，可以调节的东西不多。
对于RAW数据，会有不同的bayer类型，是GBRG，GRBG，RBBG，GBBR的一种，其实也就是透镜的类型。

但是不管在senosr做还是在host主机做，RAW想用起来，都是要做插值得到真正的RGB图像的。

2.2 RGB

RGB是大家很熟悉的一种类型。三原色的原理就不做太多介绍了。
在windows的绘图板中，我们就可以通过调试三原色不同的比例得到不同的颜色。

RGB常用的数据格式有 RGB888，RGB565，RGB555这么几种。

2.3 YUV

YUV 是一个比较不好理解的类型，而且种类很多.
也是这篇文章的重点。
什么是YUV？RGB很好用，但是他对黑白图像的支持不是很好，因此，人们又会把RGB转成YUV格式。YUV中的Y，表示明亮度（Luma），就是灰度图。U和V分别对应Cb和Cr，代表色度（Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。

2.3.1 采样方式

分类方式根据采样的不同，分为YUV444，YUV422，YUV420.

  • YUV444：每个像素点同时包含Y/U/V 3个参数
  • YUV422：每2个像素点共享一组U/V参数，同时每个像素拥有自己的Y参数
  • YUV420：每4个像素点共享一组u/v参数，同时每个像素拥有自己的Y参数

2.3.2 排列方式

确定了采样方式之后，数据的排列又分为3种：

  • planar（注意不是planer，也不是plannar）：把Y数据，U数据和V数据单独放置3块位置，形成3个平面
  • semi-planar：把Y数据独立，UV数据放在一起，形成2个平面。
  • packed：YUV数据打包在一起，无论单独的Y数据U数据还是V数据，地址都不是连续的。

2.3.3 命名方式

YUV的命名规则也有好几种，因此同一个类型有可能会有好几种名字，

  • YUVxxxP, YUVxxxSP
    e.g. YUV422P，YUV420SP
    根据plannar，semi-planner 和 packed的类型来定义的，这种感觉最好记。
    plannar就是P，注意顺序都是Y前U中V后
    semi-plannar就是SP，注意顺序都是Y前UV后。
  • Ixxx
    e.g. I422，I420
    感觉是plannar的别称
    I422就是YUV422P
    I420就是YUV420P
  • NVxx，YVxx
    e.g NV12，NV21，NV16，YV12
    NV代表属于semi-plannar，12代表一个像素所占的实际bits。NV12是YUV420SP，每个像素占据1个Y(8Bit)+1/4 个UV(8 * 2 / 4 = 4bit) = 12bits

2.3.4 类型

YUV根据采样方式不同，排列方式不同，命名方式不同，有N多类型。
我基本都总结在文章开头的表格里了，感觉要细分的话还能再分，但是暂时不用这么细吧，实际也用不到，全部记住没什么意义，记住一些常用的即可。
毕竟开发平台定下来之后，几种常用的数据类型也就随之确定了。安霸这边主要就是用NV12和NV16.

参考链接

  • ISP（图像信号处理）之Bayer Raw 简介
  • YUV格式数据类型大解析
  • YUV常见的类型
  • YUV pixel formats
  • YUV - wiki百科
  • YUV格式小结–很多个人思考，挺好的
  • 关于YUV格式的一些总结

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