像素格式

Posted 2020-08-16

像素格式（pixel format）像素色彩按分量的大小和排列。这种格式以每个像素所使用的总位数以及用于存储像素色彩的红、绿、蓝和 alpha 分量的位数指定。

像素格式描述了像素数据存储所用的格式。定义了像素在内存中的编码方式。下面的像素格式 (PF_*) 类型定义了：
本地格式 (PF_A8R8G8B8 以及其他大量的不同的类型)

本地格式
这意味着在内存中使用了本地储存方式（big endian或者little endian，包括16，24，32位）的整形数据。同时意味着可以把PF_A8R8G8B8格式的图片看作一个32位的整形数组，在16进制表现为0xAARRGGBB。这些字母的意义我们在稍后会提供。
位组格式Byte formats(PF_BYTE_*)
在这种格式下每个通道对应一个byte，通道在内存理的组织方式和格式名称定义的相同。例如PF_BYTE_RGBA格式的像素包含了四个byte，一个对应红色，一个绿色，一个蓝色，以及一个alpha通道。
Short格式(PF_SHORT_*)
在这种格式下每个通道对应一个unsigned short数据(16 bit整型)，通道在内存里的组织方式和格式名称定义的相同。例如PF_BYTE_RGBA格式的像素包含了四个unsigned short数据，一个对应红色，一个绿色，一个蓝色，以及一个alpha通道。
Float16 格式(PF_FLOAT16_*)
在这种格式下每个通道对应一个16 bit浮点数，通道在内存理的组织方式和格式名称定义的相同。例如PF_BYTE_RGBA格式的像素包含了四个16 bit浮点数数据，一个对应红色，一个绿色，一个蓝色，以及一个alpha通道。16 bit浮点数也被称为半浮点（half float），非常类似于IEEE 对32bit单精度浮点数标准，只不过它只有5个exponent位和10个mantissa位而已。值得注意，这并不是一个标准的C++数据，CPU对其支持也不够好，不过GPU却能如同处理32bit浮点数一样高效的处理它。
Float32格式(PF_FLOAT32_*)
在这种格式下每个通道对应一个32 bit浮点数，通道在内存理的组织方式和格式名称定义的相同。例如PF_BYTE_RGBA格式的像素包含了四个32 bit浮点数数据，一个对应红色，一个绿色，一个蓝色，以及一个alpha通道。在C++中，这个数据就是普通的float。just “float”。
压缩格式formats (PF_DXT[1-5])
S3TC压缩纹理格式。

颜色通道

颜色通道中R,G,B,A,L 以及 X 的意义是：
R
红色成分，通常范围从0.0（没有红色）到1.0（全部的红色）。
G
绿色成分，通常范围从0.0（没有绿色）到1.0（全部的绿色）。
B
蓝色成分，通常范围从0.0（没有蓝色）到1.0（全部的蓝色）。
A
alpha（不透明度）成分，通常范围从0.0（完全透明）到1.0（不透明）。
L
亮度成分，通常范围从0.0（黑暗）到1.0（全白）。最终这个成分会被分散到RGB每个中完成最终的图像效果。
X
这个是被系统忽略的成分。
对于RGBL通道来说，默认的情况下设置为0。而Alpha通道却不同，在默认的情况下被设定为1，代表不透明。

全部格式

位组格式
PF_BYTE_RGB, PF_BYTE_BGR, PF_BYTE_BGRA, PF_BYTE_RGBA, PF_BYTE_L, PF_BYTE_LA, PF_BYTE_A
Short格式
PF_SHORT_RGBA
Float16 格式
PF_FLOAT16_R, PF_FLOAT16_RGB, PF_FLOAT16_RGBA
Float32 格式
PF_FLOAT32_R, PF_FLOAT32_RGB, PF_FLOAT32_RGBA
bit 本地格式
PF_L8, PF_A8, PF_A4L4, PF_R3G3B2
bit 本地格式
PF_L16, PF_R5G6B5, PF_B5G6R5, PF_A4R4G4B4, PF_A1R5G5B5
bit 本地格式
PF_R8G8B8, PF_B8G8R8
bit 本地格式
PF_A8R8G8B8, PF_A8B8G8R8, PF_B8G8R8A8, PF_R8G8B8A8, PF_X8R8G8B8, PF_X8B8G8R8, PF_A2R10G10B10 PF_A2B10G10R10
压缩格式
PF_DXT1, PF_DXT2, PF_DXT3, PF_DXT4, PF_DXT5

格式笔记

NUKE:
nuke的图像数据保存在channel中，我们只需要用到其中的r,g,b三个channel。这三个channel是相互独立的，可以分别从中读取数据，每一次可以读取图像的一行像素。这样看来，最合理的线性存储方式就是每个channel的数据作为一组来保存，即：RRRR…RRRRGGGG…GGGGBBBB…BBBB的形似。
FFMPEG:
ffmpeg支持的编码比较多，如果按照像素格式来分，主要有两类，一类是是RGB，另一类是YUV。对于影像类编码，比如xvid/mpeg4之类，颜色模式只能是YUV，甚至仅仅支持yuv420p这一种。因为要考虑到与nuke相结合，这里只看rgb像素格式中的rgb24。rgb24的线性格式为:RRRR…RRRRGGGG…GGGGBBBB…BBBB，可以很方便的和nuke中的channel数据结合。
ffmpeg提供了一个函数可以在各种像素格式之间转换。yuv420p的Cr和Cb分量只有Y分量大小的一半，因此需要的空间只有rgb24的2/3。
libquicktime:
libquicktime中没有与上面RGB24一致的原始rgb格式，有一种rgb888格式。其线性格式为:RGBRGBRGB…。libquicktime在保存帧的时候也要先将rgb转换为yuv，不过这个过程是自动完成的。
从rgb24到rgb888的转换：
pFrameBufferLinear[y*w*3+3*x] = pFrameRGB_r[Y*w+i]; //R
pFrameBufferLinear[y*w*3+3*x+1] = pFrameRGB_g[Y*w+i]; //G
pFrameBufferLinear[y*w*3+3*x+2] = pFrameRGB_b[Y*w+i]; //B

WPF格式

在WPF中，图像的像素格式较之于GDI+中有不少变化。比如新增了CMYK印刷通道的支持，对灰度图片的灰阶支持也有长足的进步，在颜色空间方面，新增了scRGB颜色空间，使图像的色彩处理能力有很大的提高。
为了方便加深了解，我将它们按格式性质和色彩空间大致进行了分类。比如将Gray类的放在一起，将Index类的又放在一起….
(1) BlackWhite：
用于显示黑白两种色值的像素格式（非黑即白）。
(2) Gray2：
2BPP（Bits Per Pixel，位/像素）的灰色通道。允许四种灰阶。
(3) Gray4：
4BPP的灰度通道，允许16种灰阶值表示灰色。
(4) Gray8：
显示8BPP的灰度通道，允许256种灰阶值表示灰色。
(5) Gray16：
16BPP的灰色通道，最多允许65536种灰阶值表示灰色。这种格式的Gamma是1.0。
(6) Gray32Float：
32BPP的灰度通道，允许超过40亿灰阶。此格式的Gamma值是1.0。
(7) Indexed1：
指定2种颜色作为调色板的像素格式。
(8) Indexed2：
指定4种颜色作为调色板的像素格式。
(9) Indexed4：
指定16种颜色作为调色板的像素格式。
(10) Indexed8：
指定256种颜色作为调色板的像素格式。
(11) Bgr24：
Bgr24像素格式是一种采用24BPP的sRGB格式。 每个颜色通道（蓝色blue, 绿色green, 红色red)各占8BPP（位/像素）。
(12) Bgra32：
Bgra32像素格式是一种32BPP的sRGB格式。每个颜色通道（蓝色blue, 绿色green, 红色red)各占8BPP（位/像素），与Bgr24不同的是，它还有用于表现不透明度的alpha通道（8BPP）。
(13) Bgr101010：
Bgr101010像素格式是一种采用32BPP（位/像素）的sRGB格式。每个颜色通道（蓝色blue, 绿色green, 红色red)各占10BPP（位/像素）。
(14) Bgr32：
Bgr32像素格式是一种采用32BPP（位/像素）的sRGB格式。与Bgr101010格式不同的是，它的每个颜色通道（蓝色blue, 绿色green, 红色red)各占8BPP（位/像素）。
(15) Bgr555：
Bgr555也是一种sRGB格式，它采用16BPP（位/像素）. 它的每个颜色通道（蓝色blue, 绿色green, 红色red)各占5BPP（位/像素）。
(16) Bgr565：
Bgr565像素格式是一种16BPP（位/像素）的sRGB格式。它的每个颜色通道（蓝色blue, 绿色green, 红色red)分别占5BPP，6BPP，5BPP（位/像素）。
(17) Pbgra32：
采用32BPP的一种基于sRGB的像素格式。每个颜色通道(蓝色blue, 绿色green, 红色red，Alpha通道)各占8BPP（位/像素）。每种颜色通道是经过与Alpha值预处理之后的。
(18) Prgba64：
是一种基于sRGB格式，采用64BPP。每个颜色通道(蓝色blue, 绿色green, 红色red，Alpha通道)各占32BPP（位/像素）。每种颜色通道是经过与Alpha值预处理之后的。这种格式的Gamma是1.0。
(19) Rgb24：
是一种基于sRGB格式，采用24BPP。每个颜色通道(蓝色blue, 绿色green, 红色red)各占8BPP（位/像素）。
(20) Rgb48：
是一种基于sRGB格式，采用48BPP。每个颜色通道(蓝色blue, 绿色green, 红色red)各占16BPP（位/像素）。这种格式的Gamma是1.0。
(21) Rgba64：
是一种基于sRGB格式，采用64BPP。每个颜色通道(蓝色blue, 绿色green, 红色red，Alpha通道)各占16BPP（位/像素）。这种格式的Gamma是1.0。
(22) Rgb128Float：
是一种基于ScRGB格式，采用128BPP。每个颜色通道各占32BPP（位/像素）。这种格式的Gamma是1.0。
(23) Rgba128Float：
是一种基于ScRGB格式，采用128BPP。每个颜色通道(蓝色blue, 绿色green, 红色red，Alpha通道)各占32BPP（位/像素）。这种格式的Gamma是1.0。
(24) Prgba128Float：
是一种基于ScRGB格式，采用128BPP。每个颜色通道(蓝色blue, 绿色green, 红色red，Alpha通道)各占32BPP（位/像素）。每种颜色通道是经过与Alpha值预处理之后的。这种格式的Gamma是1.0。
(25) Cmyk32：
用于表现印刷色格式，采用32BPP，共四个颜色通道即C、M、Y、K（青色Cyan, 品红Magenta, 黄色Yellow和黑色blacK)，各占8PP。