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音视频入门基础：像素格式专题（1）——RGB简介_rgb格式
作者：木道寻08 | 2024-08-05 00:25:25
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rgb格式
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音视频入门基础：像素格式专题系列文章：
音视频入门基础：像素格式专题（2）——不通过第三方库将RGB24格式视频转换为BMP格式图片
音视频入门基础：像素格式专题（3）——FFmpeg源码解析BMP格式图片的底层实现原理
音视频入门基础：像素格式专题（5）——使用OpenGL实现yuv420p转rgb播放视频（三重纹理实现）
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一、像素格式简介
像素格式（pixel format）指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。在音视频领域，常用的像素格式包括RGB格式和YUV格式，本文对RGB格式进行简介。
======================
二、RGB格式简介
三原色光模式（RGB color model，又称RGB表色系统、RGB颜色模型、红绿蓝颜色模型，是一种加色模型，将红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的色光以不同的比例相加混色，以合成产生各种色彩光。
RGB颜色模型的主要目的是在电子系统中检测，表示和显示图像，比如电视和电脑，利用大脑强制视觉生理模糊化（失焦），将红绿蓝三原色子像素合成为一色彩像素，产生感知色彩（其实此真彩色并非加色法所产生的合成色彩，原因为该三原色光从来没有重叠在一起，只是人类为了“想”看到色彩，大脑强制眼睛失焦而形成。情况其实就有点像看那些 autostereograms 的立体图时，大脑与眼睛扭曲才能看到“想”看的立体影像的情况）。 红绿蓝三色模型在传统摄影中也有应用。在电子时代之前，基于人类对颜色的感知，RGB颜色模型已经有了坚实的理论支撑。
三、RGB24格式简介
RGB24是表明图像以RGB三原色，每个像素点3个字节表示的一种图像存储格式，即每像素24位编码的RGB值：使用三个8位无符号整数（0到255）表示红色、绿色和蓝色的强度。这是当前主流的标准表示方法，用于真彩色和JPEG或者TIFF等图像文件格式里的通用颜色交换。它可以产生一千六百万种颜色组合，比如：
(0, 0, 0)是黑色；(255, 255, 255)是白色；(255, 0, 0)是红色；(0, 255, 0)是绿色；(0, 0, 255)是蓝色；(255, 255, 0)是黄色；(0, 255, 255)是青色或水色；(255, 0, 255)是洋红色。
四、RGB24格式视频大小计算
由于RGB24格式每像素占3个字节。所以一张rgb图片的大小 = 图片的宽 * 图片的高 *3 byte。
一个rgb视频的大小 = 里面一张rgb图片的大小 * 该视频文件的总帧数。
下面我们用FFmpeg（我用的FFmpeg版本是5.0.3）来验证上述的公式。
首先查看FFmpeg将视频文件转为rgb文件的命令，执行命令：
ffmpeg -h full打印ffmpeg的所有帮助信息
可以看到有一栏写道：-pix_fmts show available pixel formats
- Print help / information / capabilities:
- -L show license
- -h topic show help
- -? topic show help
- -help topic show help
- --help topic show help
- -version show version
- -buildconf show build configuration
- -formats show available formats
- -muxers show available muxers
- -demuxers show available demuxers
- -devices show available devices
- -codecs show available codecs
- -decoders show available decoders
- -encoders show available encoders
- -bsfs show available bit stream filters
- -protocols show available protocols
- -filters show available filters
- -pix_fmts show available pixel formats
- -layouts show standard channel layouts
- -sample_fmts show available audio sample formats
- -dispositions show available stream dispositions
- -colors show available color names
- -sources device list sources of the input device
- -sinks device list sinks of the output device
- -hwaccels show available HW acceleration methods
意思是FFmpeg命令中可以通过-pix_fmts 选项显示可用的像素格式
所以执行命令：
ffmpeg -pix_fmts得到输出如下：
- Pixel formats:
- I.... = Supported Input format for conversion
- .O... = Supported Output format for conversion
- ..H.. = Hardware accelerated format
- ...P. = Paletted format
- ....B = Bitstream format
- FLAGS NAME NB_COMPONENTS BITS_PER_PIXEL BIT_DEPTHS
- -----
- IO... yuv420p 3 12 8-8-8
- IO... yuyv422 3 16 8-8-8
- IO... rgb24 3 24 8-8-8
- IO... bgr24 3 24 8-8-8
- IO... yuv422p 3 16 8-8-8
- IO... yuv444p 3 24 8-8-8
- IO... yuv410p 3 9 8-8-8
- IO... yuv411p 3 12 8-8-8
- IO... gray 1 8 8
- IO..B monow 1 1 1
- IO..B monob 1 1 1
- I..P. pal8 1 8 8
- IO... yuvj420p 3 12 8-8-8
- IO... yuvj422p 3 16 8-8-8
- IO... yuvj444p 3 24 8-8-8
- IO... uyvy422 3 16 8-8-8
- ..... uyyvyy411 3 12 8-8-8
- IO... bgr8 3 8 3-3-2
- .O..B bgr4 3 4 1-2-1
- IO... bgr4_byte 3 4 1-2-1
- IO... rgb8 3 8 2-3-3
- .O..B rgb4 3 4 1-2-1
- IO... rgb4_byte 3 4 1-2-1
- IO... nv12 3 12 8-8-8
- IO... nv21 3 12 8-8-8
- IO... argb 4 32 8-8-8-8
- IO... rgba 4 32 8-8-8-8
- IO... abgr 4 32 8-8-8-8
- IO... bgra 4 32 8-8-8-8
- IO... gray16be 1 16 16
- IO... gray16le 1 16 16
- IO... yuv440p 3 16 8-8-8
- IO... yuvj440p 3 16 8-8-8
- IO... yuva420p 4 20 8-8-8-8
- IO... rgb48be 3 48 16-16-16
- IO... rgb48le 3 48 16-16-16
- IO... rgb565be 3 16 5-6-5
- IO... rgb565le 3 16 5-6-5
- IO... rgb555be 3 15 5-5-5
- IO... rgb555le 3 15 5-5-5
- IO... bgr565be 3 16 5-6-5
- IO... bgr565le 3 16 5-6-5
- IO... bgr555be 3 15 5-5-5
- IO... bgr555le 3 15 5-5-5
- ..H.. vaapi 0 0 0
- IO... yuv420p16le 3 24 16-16-16
- IO... yuv420p16be 3 24 16-16-16
- IO... yuv422p16le 3 32 16-16-16
- IO... yuv422p16be 3 32 16-16-16
- IO... yuv444p16le 3 48 16-16-16
- IO... yuv444p16be 3 48 16-16-16
- ..H.. dxva2_vld 0 0 0
- IO... rgb444le 3 12 4-4-4
- IO... rgb444be 3 12 4-4-4
- IO... bgr444le 3 12 4-4-4
- IO... bgr444be 3 12 4-4-4
- IO... ya8 2 16 8-8
- IO... bgr48be 3 48 16-16-16
- IO... bgr48le 3 48 16-16-16
- IO... yuv420p9be 3 13 9-9-9
- IO... yuv420p9le 3 13 9-9-9
- IO... yuv420p10be 3 15 10-10-10
- IO... yuv420p10le 3 15 10-10-10
- IO... yuv422p10be 3 20 10-10-10
- IO... yuv422p10le 3 20 10-10-10
- IO... yuv444p9be 3 27 9-9-9
- IO... yuv444p9le 3 27 9-9-9
- IO... yuv444p10be 3 30 10-10-10
- IO... yuv444p10le 3 30 10-10-10
- IO... yuv422p9be 3 18 9-9-9
- IO... yuv422p9le 3 18 9-9-9
- IO... gbrp 3 24 8-8-8
- IO... gbrp9be 3 27 9-9-9
- IO... gbrp9le 3 27 9-9-9
- IO... gbrp10be 3 30 10-10-10
- IO... gbrp10le 3 30 10-10-10
- IO... gbrp16be 3 48 16-16-16
- IO... gbrp16le 3 48 16-16-16
- IO... yuva422p 4 24 8-8-8-8
- IO... yuva444p 4 32 8-8-8-8
- IO... yuva420p9be 4 22 9-9-9-9
- IO... yuva420p9le 4 22 9-9-9-9
- IO... yuva422p9be 4 27 9-9-9-9
- IO... yuva422p9le 4 27 9-9-9-9
- IO... yuva444p9be 4 36 9-9-9-9
- IO... yuva444p9le 4 36 9-9-9-9
- IO... yuva420p10be 4 25 10-10-10-10
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- IO... yuva444p10be 4 40 10-10-10-10
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- IO... yuva420p16be 4 40 16-16-16-16
- IO... yuva420p16le 4 40 16-16-16-16
- IO... yuva422p16be 4 48 16-16-16-16
- IO... yuva422p16le 4 48 16-16-16-16
- IO... yuva444p16be 4 64 16-16-16-16
- IO... yuva444p16le 4 64 16-16-16-16
- ..H.. vdpau 0 0 0
- IO... xyz12le 3 36 12-12-12
- IO... xyz12be 3 36 12-12-12
- ..... nv16 3 16 8-8-8
- ..... nv20le 3 20 10-10-10
- ..... nv20be 3 20 10-10-10
- IO... rgba64be 4 64 16-16-16-16
- IO... rgba64le 4 64 16-16-16-16
- IO... bgra64be 4 64 16-16-16-16
- IO... bgra64le 4 64 16-16-16-16
- IO... yvyu422 3 16 8-8-8
- IO... ya16be 2 32 16-16
- IO... ya16le 2 32 16-16
- IO... gbrap 4 32 8-8-8-8
- IO... gbrap16be 4 64 16-16-16-16
- IO... gbrap16le 4 64 16-16-16-16
- ..H.. qsv 0 0 0
- ..H.. mmal 0 0 0
- ..H.. d3d11va_vld 0 0 0
- ..H.. cuda 0 0 0
- IO... 0rgb 3 24 8-8-8
- IO... rgb0 3 24 8-8-8
- IO... 0bgr 3 24 8-8-8
- IO... bgr0 3 24 8-8-8
- IO... yuv420p12be 3 18 12-12-12
- IO... yuv420p12le 3 18 12-12-12
- IO... yuv420p14be 3 21 14-14-14
- IO... yuv420p14le 3 21 14-14-14
- IO... yuv422p12be 3 24 12-12-12
- IO... yuv422p12le 3 24 12-12-12
- IO... yuv422p14be 3 28 14-14-14
- IO... yuv422p14le 3 28 14-14-14
- IO... yuv444p12be 3 36 12-12-12
- IO... yuv444p12le 3 36 12-12-12
- IO... yuv444p14be 3 42 14-14-14
- IO... yuv444p14le 3 42 14-14-14
- IO... gbrp12be 3 36 12-12-12
- IO... gbrp12le 3 36 12-12-12
- IO... gbrp14be 3 42 14-14-14
- IO... gbrp14le 3 42 14-14-14
- IO... yuvj411p 3 12 8-8-8
- I.... bayer_bggr8 3 8 2-4-2
- I.... bayer_rggb8 3 8 2-4-2
- I.... bayer_gbrg8 3 8 2-4-2
- I.... bayer_grbg8 3 8 2-4-2
- I.... bayer_bggr16le 3 16 4-8-4
- I.... bayer_bggr16be 3 16 4-8-4
- I.... bayer_rggb16le 3 16 4-8-4
- I.... bayer_rggb16be 3 16 4-8-4
- I.... bayer_gbrg16le 3 16 4-8-4
- I.... bayer_gbrg16be 3 16 4-8-4
- I.... bayer_grbg16le 3 16 4-8-4
- I.... bayer_grbg16be 3 16 4-8-4
- ..H.. xvmc 0 0 0
- IO... yuv440p10le 3 20 10-10-10
- IO... yuv440p10be 3 20 10-10-10
- IO... yuv440p12le 3 24 12-12-12
- IO... yuv440p12be 3 24 12-12-12
- IO... ayuv64le 4 64 16-16-16-16
- ..... ayuv64be 4 64 16-16-16-16
- ..H.. videotoolbox_vld 0 0 0
- IO... p010le 3 15 10-10-10
- IO... p010be 3 15 10-10-10
- IO... gbrap12be 4 48 12-12-12-12
- IO... gbrap12le 4 48 12-12-12-12
- IO... gbrap10be 4 40 10-10-10-10
- IO... gbrap10le 4 40 10-10-10-10
- ..H.. mediacodec 0 0 0
- IO... gray12be 1 12 12
- IO... gray12le 1 12 12
- IO... gray10be 1 10 10
- IO... gray10le 1 10 10
- IO... p016le 3 24 16-16-16
- IO... p016be 3 24 16-16-16
- ..H.. d3d11 0 0 0
- IO... gray9be 1 9 9
- IO... gray9le 1 9 9
- IO... gbrpf32be 3 96 32-32-32
- IO... gbrpf32le 3 96 32-32-32
- IO... gbrapf32be 4 128 32-32-32-32
- IO... gbrapf32le 4 128 32-32-32-32
- ..H.. drm_prime 0 0 0
- ..H.. opencl 0 0 0
- IO... gray14be 1 14 14
- IO... gray14le 1 14 14
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- IO... grayf32le 1 32 32
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- IO... yuva422p12le 4 36 12-12-12-12
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- IO... yuva444p12le 4 48 12-12-12-12
- IO... nv24 3 24 8-8-8
- IO... nv42 3 24 8-8-8
- ..H.. vulkan 0 0 0
- ..... y210be 3 20 10-10-10
- I.... y210le 3 20 10-10-10
- IO... x2rgb10le 3 30 10-10-10
- ..... x2rgb10be 3 30 10-10-10
- IO... x2bgr10le 3 30 10-10-10
- ..... x2bgr10be 3 30 10-10-10
- IO... p210be 3 20 10-10-10
- IO... p210le 3 20 10-10-10
- IO... p410be 3 30 10-10-10
- IO... p410le 3 30 10-10-10
- IO... p216be 3 32 16-16-16
- IO... p216le 3 32 16-16-16
- IO... p416be 3 48 16-16-16
- IO... p416le 3 48 16-16-16
可以看到ffmpeg是支持rgb24的像素格式转换的。
我们用下面的这个“视频素材_天空中的云.mp4”视频作为演示：
该视频的大小为4.57 MB (4,794,032 字节)
分辨率为：1280 * 720
通过命令：
ffprobe -v error -count_frames -select_streams v:0 -show_entries stream=nb_read_frames -of default=nokey=1:noprint_wrappers=1 视频素材_天空中的云.mp4可以得到该视频总共有387帧
将“视频素材_天空中的云.mp4”转换为像素格式为rgb24的文件：output.rgb
ffmpeg -i 视频素材_天空中的云.mp4 -pix_fmt rgb24 output.rgb该文件即包含原视频“视频素材_天空中的云.mp4” 里面解压并像素格式转换为rgb24后的所有数据
可以看到它的大小为0.99 GB = 1,069,977,600 byte = 1280 * 720 * 3 * 387 byte。所以可以证明“RGB24格式每像素占3个字节” 以及相关公式是正确的。
五、播放RGB24格式视频
常用的播放器无法播放裸rgb24格式的视频，但可以通过YUView 来播放，该播放器支持播放裸RGB 文件。
打开YUView，"File" -> "Open File"
设置视频宽度和高度，选择RGB Format为RGB 8bit（因为rgb24每个像素占8位），点击播放按钮就能播放了
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