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视音频技术-RGB视频像素数据

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1、RGB视频像素数据

RGB色彩模式，是通过对红绿蓝三个颜色通道的变化，以及相互之间的叠加得到各种颜色。
每种颜色值范围为0-255，所以每个颜色值使用1个字节byte也就是8个比特bit表示。

1.1、色深

色深即色彩深度，色彩深度是计算机图形学领域表示在位图或者视频帧缓冲区中储存1像素的颜色所用的位数，它也称为位/像素（bpp）。色彩深度越高，可用的颜色就越多。

1.2、RGB格式

1.2.1、索引形式

索引形式表示每个像素使用1、4、8个比特bit表示，存储的是对应像素在调色板的索引，而非像素的RGB分量值，调色板是通过编号映射到颜色的一张二维表。

索引形式 颜色
RGB1 黑白两种颜色
RGB4 16种颜色
RGB8 256种颜色

1.2.2、像素形式

像素形式表示每个像素的RGB值使用N个比特bit表示。

像素形式 颜色
RGB565 R、G、B分别使用5、6、5个比特bit表示，共16个比特/位bit，2个字节byte，1个字Word
RGB55 RGB分别使用5个比特表示，剩余一位高字节不用，共16个比特
RGB24/RGB888 RGB分别使用8个比特表示，共24个比特
RGB32 RGB分别使用8个比特表示，剩余8位低字节不用，共32个比特

假设计算机中存储某一个像素点的变量为color，数据类型为short。
RGB565：
RGB565

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R = color & 0xF800, (获取高字节的 5 个 bit)
G = color & 0x07E0, (获取中间 6 个 bit)
B = color & 0x001F, (获取低字节 5 个 bit)

RGB55：
RGB55

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R = color & 0x7C00, (获取高字节的 5 个 bit)
G = color & 0x03E0, (获取中间 5 个 bit)
B = color & 0x001F, (获取低字节 5 个 bit)

RGB24：
RGB24

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R = color & 0x000000FF, 
G = color & 0x0000FF00,
B = color & 0x00FF0000,

RGB32：
RGB32

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R = color & 0x0000FF00
G = color & 0x00FF0000,
B = color & 0xFF000000,

1.2.3、RGB格式转换

RGB格式转换，由于精度不同，需要量化补偿和量化压缩。

1.2.3.1、量化补偿：

  1. 将原数据填充至高位
  2. 对于低位，用原始数据的低位进行补偿
  3. 如果仍然有未填充的位，继续使用原始数据的低位进行循环补偿
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例子： 16 bit RGB565 -> 24 bit RGB888 的转换
16 bit RGB656： R4 R3 R2 R1 R0 G5 G4 G3 G2 G1 G0 B4 B3 B2 B1 B0
24 bit RGB888： R4 R3 R2 R1 R0 0 0 0 G5 G4 G3 G2 G1 G0 0 0 B4 B3 B2 B1 B0 0 0 0
24 bit RGB888： R4 R3 R2 R1 R0 R2 R1 R0 G5 G4 G3 G2 G1 G0 G1 G0 B4 B3 B2 B1 B0 B2 B1 B0
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void rgb565_to_rgb888(unsigned char *image, unsigned char *image888) 
{
    unsigned char R, G, B;

    R = *(image + 1) & 0xF8; // 补齐成：RRRRR000
    G = (*(image + 1) << 5) | (*image & 0xe0 >> 3); // 补齐成：GGGGGG00
    B = *image << 3 ; // 补齐成: BBBBB000

    // 补偿
    *(image888) = B | ((B & 0x38) >> 3); 
    *(image888 + 1) = G | ((G & 0x0c) >> 2); 
    *(image888 + 2) = R | ((R & 0x38) >> 3); 
}

1.2.3.2、量化压缩：

三个字取高位

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例子： 24 bit RGB888 -> 16 bit RGB565 的转换
24 bit RGB888：R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 G0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
16 bit RGB656： R7 R6 R5 R4 R3 G7 G6 G5 G4 G3 G2 B7 B6 B5 B4 B3
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unsigned short rgb_24_to_565(unsigned short r, unsigned short g, unsigned short b)
{
    return ((r << 8) & 0xF800) | ((g << 3) & 0x07E0) | ((b >> 3) & 0x001f);
}