靑い空゛
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ffmpeg中的像素格式是如何存储的(AVPixFmtDescriptor)

ffmpeg中的像素格式是如何存储的

文章目录

    • ffmpeg中的像素格式是如何存储的
    • NV12 和 YUYV420 例子:
    • 迭代ffmpeg中的像素格式描述

ffmpeg的像素存储方式描述主要定义在了pexdesc.h中,下面看看这个结构体.

/**
 * Descriptor that unambiguously describes how the bits of a pixel are
 * stored in the up to 4 data planes of an image. It also stores the
 * subsampling factors and number of components.
 *
 * @note This is separate of the colorspace (RGB, YCbCr, YPbPr, JPEG-style YUV
 *       and all the YUV variants) AVPixFmtDescriptor just stores how values
 *       are stored not what these values represent.
 */
typedef struct AVPixFmtDescriptor {
    const char *name;
    uint8_t nb_components;  ///< The number of components each pixel has, (1-4)

    /**
     * Amount to shift the luma width right to find the chroma width.
     * For YV12 this is 1 for example.
     * chroma_width = AV_CEIL_RSHIFT(luma_width, log2_chroma_w)
     * The note above is needed to ensure rounding up.
     * This value only refers to the chroma components.
     */
    uint8_t log2_chroma_w;

    /**
     * Amount to shift the luma height right to find the chroma height.
     * For YV12 this is 1 for example.
     * chroma_height= AV_CEIL_RSHIFT(luma_height, log2_chroma_h)
     * The note above is needed to ensure rounding up.
     * This value only refers to the chroma components.
     */
    uint8_t log2_chroma_h;

    /**
     * Combination of AV_PIX_FMT_FLAG_... flags.
     */
    uint64_t flags;

    /**
     * Parameters that describe how pixels are packed.
     * If the format has 1 or 2 components, then luma is 0.
     * If the format has 3 or 4 components:
     *   if the RGB flag is set then 0 is red, 1 is green and 2 is blue;
     *   otherwise 0 is luma, 1 is chroma-U and 2 is chroma-V.
     *
     * If present, the Alpha channel is always the last component.
     */
    AVComponentDescriptor comp[4];

    /**
     * Alternative comma-separated names.
     */
    const char *alias;
} AVPixFmtDescriptor;

typedef struct AVComponentDescriptor {
    /**
     * Which of the 4 planes contains the component.
     */
    int plane;

    /**
     * Number of elements between 2 horizontally consecutive pixels.
     * Elements are bits for bitstream formats, bytes otherwise.
     */
    int step;

    /**
     * Number of elements before the component of the first pixel.
     * Elements are bits for bitstream formats, bytes otherwise.
     */
    int offset;

    /**
     * Number of least significant bits that must be shifted away
     * to get the value.
     */
    int shift;

    /**
     * Number of bits in the component.
     */
    int depth;

#if FF_API_PLUS1_MINUS1
    /** deprecated, use step instead */
    attribute_deprecated int step_minus1;

    /** deprecated, use depth instead */
    attribute_deprecated int depth_minus1;

    /** deprecated, use offset instead */
    attribute_deprecated int offset_plus1;
#endif
} AVComponentDescriptor;

// 像素名
name            : yuv420p
// comp成员所有的像素个数, (1-4)
nb_components   : 3
// 仅对有亮度的像素组成的像素格式有效,表示右移多少位 亮度的宽 来得到 色度的宽 | 如 yuv420 1920x1080 : Y 宽 ：1920  则 UV 色度的宽 ： 1920 >> 1 : 960
log2_chroma_w   : 1
// 同上 表示右移多少位 亮度的高来得到 色度的高.
log2_chroma_h   : 1
// AV_PIX_FMT_FLAG_ 标志的组合
flags           : 16
// 以逗号分隔的替代像素名，大部分为空.
alias           : (null)
// comp[4] 描述像素如何包装的参数, 大小 nb_components 指定.
// 如果该像素格式包含1或2个分量，则luma(亮度分量)为0平面。
// 如果该像素格式包含3或4个分量组成：
//     如果设置了RGB标志，则0为红色，1为绿色，2为蓝色；
//     否则0为亮度，1为色度U，2为色度V。
// 如果存在Alpha(透明通道)，则Alpha通道始终是最后一个分量(4), 如 YUVA420

// plane  ：四个平面中的第几平面, 对应存储在frame->data[plane]中.
// step   ：2个水平连续像素之间的元素数,或者可理解为步长,偏移。step和offset 可以对比下 nv12 和 yuyv 422 的存储理解下, 下面有栗子
// offset ：第一个像素分量之前的元素数。
// shift  ：必须移走的最低有效位数。
// depth  ：常见的位深, bit/pix
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8

NV12 和 YUYV420 例子:

YUV 采样
YUV 的优点之一是，色度频道的采样率可比亮度频道低，同时不会明显降低视觉质量
有一种表示法可用来描述 U 和 V 与 Y 的采样频率比例，这个表示法称为 A:B:C 表示法：

4:4:4 表示色度频道没有下采样。

4:2:2 表示 2:1 的水平下采样，没有垂直下采样。对于每两个 U 样例或 V 样例，每个扫描行都包含四个 Y 样例。

4:2:0 表示 2:1 的水平下采样，2:1 的垂直下采样。

4:1:1 表示 4:1 的水平下采样，没有垂直下采样。对于每个 U 样例或 V 样例，每个扫描行都包含四个 Y 样例。

NV12

ffmpeg中的像素格式是如何存储的(AVPixFmtDescriptor)_第1张图片
NV12和NV21属于YUV420格式，是一种two-plane模式，即Y和UV分为两个Plane，但是UV（CbCr）为交错存储，而不是分为三个plane。其提取方式与上一种类似，即Y’00、Y’01、Y’10、Y’11共用Cr00、Cb00

看完NV12图示后,在来解读一下 ffmpeg的NV12的AVPixFmtDescriptor结构,可以看到几乎是一致的存储方式:

-------------------------------------------------------
name            : nv12
nb_components   : 3      //3 组像素分量组成
log2_chroma_w   : 1      //色宽 为 亮宽 >> 1
log2_chroma_h   : 1      //色高 为 亮高 >> 1
flags           : 16     //flag plane
alias           : (null) 
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8 // 存储在第0平面, Y是连续的 第一个Y前面的像素数为0个偏移也即0, 必须移走0位, 位深 8 .
comp[1]         :   
plane : 1, step : 2, offset : 0, shift : 0, depth : 8 // 存储在第1平面, 连续两个U之间偏移为2 第一个U前面的像素数为0个偏移也即0, 必须移走0位, 位深 8 .
comp[2]         :   
plane : 1, step : 2, offset : 1, shift : 0, depth : 8 // 存储在第1平面, 连续两个V之间偏移为2 V前面的像素数为1个偏移也即1, 必须移走0位, 位深 8 .
-------------------------------------------------------

YUYV422

ffmpeg中的像素格式是如何存储的(AVPixFmtDescriptor)_第2张图片
YUYV为YUV422采样的存储格式中的一种，相邻的两个Y共用其相邻的两个Cb、Cr，分析，对于像素点Y’00、Y’01 而言，其Cb、Cr的值均为 Cb00、Cr00，其他的像素点的YUV取值依次类推。

-------------------------------------------------------
name            : yuyv422
nb_components   : 3         //3 组像素分量组成
log2_chroma_w   : 1         //色宽 为 亮宽 >> 1
log2_chroma_h   : 0         //色高 为 亮高
flags           : 0
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 2, offset : 0, shift : 0, depth : 8 // 存储在第0平面, 连续两个Y之间偏移为2 第一个Y前面的像素数为0个偏移也即0, 必须移走0位, 位深 8 .
comp[1]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 1, shift : 0, depth : 8 // 存储在第1平面, 连续两个U之间偏移为4 第一个U前面的像素数为1个偏移也即1, 必须移走0位, 位深 8 .
comp[2]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 3, shift : 0, depth : 8 // 存储在第0平面, 连续两个V之间偏移为4 第一个Y前面的像素数为3个偏移也即3, 必须移走0位, 位深 8 .
-------------------------------------------------------

熟悉各种像素格式的存储方式，,就可以来实现一些便利的filter了,例如这个yuv420格式的overlay 操作, 实际上我们只需要 一行一行的替换地层图像对应位置上的像素即可,甚至可以采用和行数相当的多线程来做overlay, ffmpeg 中的soft overlay filter 正是这种实现，当然要兼容各种存储格式会变得复杂起来。
ffmpeg中的像素格式是如何存储的(AVPixFmtDescriptor)_第3张图片

迭代ffmpeg中的像素格式描述

#include 
#include 
#include 
#include 


void print_fmt_descs(const AVPixFmtDescriptor *pfd);

void print_fmt_descs(const AVPixFmtDescriptor *pfd) {
    printf("name            : %s\n", pfd->name);
    printf("nb_components   : %d\n", pfd->nb_components);
    printf("log2_chroma_w   : %d\n", pfd->log2_chroma_w);
    printf("log2_chroma_h   : %d\n", pfd->log2_chroma_h);
    printf("flags           : %d\n", pfd->flags);
    printf("alias           : %s\n", pfd->alias);

    int i = 0;
    for (; i < pfd->nb_components; i++) {

        printf("comp[%d]         :   \n", i);

        printf("plane : %d, step : %d, offset : %d, shift : %d, depth : %d\n",
                pfd->comp[i].plane, pfd->comp[i].step, pfd->comp[i].offset, pfd->comp[i].shift, pfd->comp[i].depth);
    }

    printf("-------------------------------------------------------\n");
}

int main() {

    AVPixFmtDescriptor *pfd = av_pix_fmt_desc_get(AV_PIX_FMT_YUV420P);
    print_fmt_descs(pfd);

    while(pfd = av_pix_fmt_desc_next(pfd)) {
        print_fmt_descs(pfd);
    }

    return 0;
}

name            : yuv420p
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 1
log2_chroma_h   : 1
flags           : 16
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : yuyv422
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 1
log2_chroma_h   : 0
flags           : 0
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 2, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 1, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 3, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : rgb24
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 32
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 3, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 0, step : 3, offset : 1, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 0, step : 3, offset : 2, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : bgr24
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 32
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 3, offset : 2, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 0, step : 3, offset : 1, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 0, step : 3, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : yuv422p
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 1
log2_chroma_h   : 0
flags           : 16
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : yuv444p
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 16
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : yuv410p
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 2
log2_chroma_h   : 2
flags           : 16
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : yuv411p
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 2
log2_chroma_h   : 0
flags           : 16
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : gray
nb_components   : 1
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 64
alias           : gray8,y8
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : monow
nb_components   : 1
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 4
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 1
-------------------------------------------------------
name            : monob
nb_components   : 1
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 4
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 7, depth : 1
-------------------------------------------------------
name            : pal8
nb_components   : 1
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 130
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : yuvj420p
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 1
log2_chroma_h   : 1
flags           : 16
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : yuvj422p
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 1
log2_chroma_h   : 0
flags           : 16
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : yuvj444p
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 16
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 1, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 2, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : uyvy422
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 1
log2_chroma_h   : 0
flags           : 0
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 2, offset : 1, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 2, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : uyyvyy411
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 2
log2_chroma_h   : 0
flags           : 0
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 1, shift : 0, depth : 8
comp[1]         :   
plane : 0, step : 6, offset : 0, shift : 0, depth : 8
comp[2]         :   
plane : 0, step : 6, offset : 3, shift : 0, depth : 8
-------------------------------------------------------
name            : bgr8
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 96
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 3
comp[1]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 3, depth : 3
comp[2]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 6, depth : 2
-------------------------------------------------------
name            : bgr4
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 36
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 3, shift : 0, depth : 1
comp[1]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 1, shift : 0, depth : 2
comp[2]         :   
plane : 0, step : 4, offset : 0, shift : 0, depth : 1
-------------------------------------------------------
name            : bgr4_byte
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 96
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 0, depth : 1
comp[1]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 1, depth : 2
comp[2]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 3, depth : 1
-------------------------------------------------------
name            : rgb8
nb_components   : 3
log2_chroma_w   : 0
log2_chroma_h   : 0
flags           : 96
alias           : (null)
comp[0]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 6, depth : 2
comp[1]         :   
plane : 0, step : 1, offset : 0, shift : 3, depth : 3
comp[2]         :   
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    前言：本人的物联网技术的期末大作业，希望对你有帮助。目录大作业设计题（1）智能家居的概述。（2）介绍智能家居应用。要求至少5个方面的应用，包括每个应用所采用的设备，性能，功能。（3）画出智能家居应用图，并设计使用。大作业设计题设计一个智能家居的应用场景。要求：（1）智能家居的概述。答：智能家居，又称为智能住宅或家庭自动化，是指运用综合布线、网络通信、安全防范、自动控制及音视频等技术，将家居设施集成
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