像素格式位字节序

Question

我目前正在实现一个从 BMP 文件读取和解码图像的程序。但我真的对像素格式感到困惑，尤其是位字节序。

我目前的理解是指像素格式，例如RGBA32，我们用人的方式说，就是大端，所以第一个字节是R，第二个G，第三个B，第四个A：

RGBA32
11111111 22222222 33333333 44444444
R        G        B        A

并且当向这种格式附加big/little字节序时，例如RGBA32BE/RGBA32LE，这将改变字节顺序因此，如：

RGBA32BE (unchanged)
11111111 22222222 33333333 44444444
R        G        B        A

RGBA32LE (reversed)
11111111 22222222 33333333 44444444
A        B        G        R

这对我来说看起来很自然，只要我们假设每个组件的单独值正是我们读取的字节值即可。

然而，当组件大小小于 1 字节或 8 位时，事情开始让我感到困惑。说 RGB555BE，我想下面是它如何表示为字节数组：

RGB555BE
1'22222'33 333'44444
A   R      G     B
0'00001'00 000'00000

我们读 R 分量是 10000=16 还是 00001=1？
我更困惑的是我们读取组件的方式（位字节序）是否与字节字节序相关？

RGB555LE格式用字节数组表示的方式是什么？

RGB555LE_v1
333'44444 1'22222'33
G"    B   A   R   G'
000'00000 0'00001'00

or RGB555LE_v2 ?
44444'333 33'22222'1
  B     G      R   A
00000'000 00'10000'0

Answer 1

我认为字节顺序对 rgb555 并不重要，这就是为什么您的 link 将 rgb555、rgb555le 和 rgb555be 捆绑在一起的原因。就此而言，您使用 rgba 的示例也不对字节序敏感，因为它的组件都是 <= 8 位。

至于 rgb555 是如何用 2 个字节（好吧，15 位）表示的，您可以在 FFmpeg 存储库中搜索 rgb555 并查看 encoders/decoders 如何处理这种像素格式。这是我找到的 rpzaenc.c Line 138:

static uint16_t rgb24_to_rgb555(uint8_t *rgb24)
{
    uint16_t rgb555 = 0;
    uint32_t r, g, b;

    r = rgb24[0] >> 3;
    g = rgb24[1] >> 3;
    b = rgb24[2] >> 3;

    rgb555 |= (r << 10);
    rgb555 |= (g << 5);
    rgb555 |= (b << 0);

    return rgb555;
}

编码器采用 rgb555，一个 16 位无符号整数，并使用 put_bits() 效用函数将这 15 位推入其比特流，如 Line 683[=25= 所示]

put_bits(&s->pb, 16, rgb24_to_rgb555(avg_color));

这里是link到put_bits.h

Answer 2

我们可能会使用 FFmpeg 来测试不同的像素格式。

结论是：

没有位字节序，只有字节字节序。
当基本元素为 2 个字节 (uint16) 时，字节顺序是相关的。
Little endian：uint16 元素的字节顺序是：[LSB, MSB].
位字节序：uint16 元素的字节顺序是：[MSB, LSB].

正在执行 FFmpeg CLI 命令进行测试：

从rgb24开始，例如：

ffmpeg -y -lavfi color=red:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb24 -f rawvideo red.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x00FF00:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb24 -f rawvideo green.raw
ffmpeg -y -lavfi color=blue:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb24 -f rawvideo blue.raw

使用像 HxD 这样的十六进制查看器来检查原始文件内容。

red.raw FF 00 00 FF 00 00...
blue.raw 00 FF 00 00 FF 00...
green.raw 00 00 FF 00 00 FF...

rgba像素格式：

ffmpeg -y -lavfi color=red:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgba -f rawvideo red.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x00FF00:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgba -f rawvideo green.raw
ffmpeg -y -lavfi color=blue:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgba -f rawvideo blue.raw

r: FF 00 00 FF
g: 00 FF 00 FF
b: 00 00 FF FF

FFmpeg 约定字节顺序。
我们不能说命名适用小端还是大端。
使用 uint16 组件（而不是 uint8 组件）时，字节序是相关的。

rgba像素格式：

ffmpeg -y -lavfi color=red:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgba -f rawvideo red.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x00FF00:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgba -f rawvideo green.raw
ffmpeg -y -lavfi color=blue:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgba -f rawvideo blue.raw

r: FF 00 00 FF
g: 00 FF 00 FF
b: 00 00 FF FF

A 然后 R 然后 G 然后 B 然后 A...

我们可以将 rgba 称为 RGBA32BE，但这太令人困惑了...

rgb555le像素格式：

ffmpeg -y -lavfi color=red:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555le -f rawvideo red.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x00FF00:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555le -f rawvideo green.raw
ffmpeg -y -lavfi color=blue:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555le -f rawvideo blue.raw

r: 00 7C 00 7C
g: E0 03 E0 03
b: 1F 00 1F 00

我们还可以检查低位（用于位排序）：
将颜色设置为 8，以便在移动值后为 1。

ffmpeg -y -lavfi color=0x000008:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555le -f rawvideo red.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x000800:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555le -f rawvideo green.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x080000:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555le -f rawvideo blue.raw

r: 01 00 01 00 2 位字节: 00000001 00000000
g: 20 00 20 00 2 位字节：00100000 00000000
b: 00 04 00 04 2 位字节: 00000000 00000100

rgb555be 像素格式：

ffmpeg -y -lavfi color=red:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555be -f rawvideo red.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x00FF00:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555be -f rawvideo green.raw
ffmpeg -y -lavfi color=blue:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555be -f rawvideo blue.raw

r: 7C 00 7C 00
g: 03 E0 03 E0
b: 00 1F 00 1F

检查低位（用于位排序）：

ffmpeg -y -lavfi color=0x000008:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555be -f rawvideo red.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x000800:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555be -f rawvideo green.raw
ffmpeg -y -lavfi color=0x080000:size=8x8:rate=1:duration=1 -pix_fmt rgb555be -f rawvideo blue.raw

r: 00 01 00 01
g: 00 20 00 20
b: 04 00 04 00

在大端格式中，只交换字节。
（对于每个 uint16 元素（两个字节），交换第一个和第二个字节的顺序）。

问题答案：

我们读R分量是10000=16还是00001=1 ?

答案：
对于 rgb555le：00000001 00000000
对于 rgb555be：00000000 00000001

我更困惑的是我们读取组件的方式（位字节序）是否与字节字节序有关？

答案：
在像素格式的上下文中，没有“位字节序”，只有“字节字节序”。

位字节顺序与串行通信更相关，从软件角度来看，我们看不到每个字节中的位顺序。

RGB555LE格式用字节数组表示的方式有哪些？

答案：

RGB555LE（如RGB555LE_v1）：

byte0 byte1
gggbbbbb 0rrrrrgg

（最左边的位是每个字节中的高位）。

我们最好将数据视为一个 uint16 元素：

b: 0000000000011111（纯蓝色）
g: 0000001111100000（纯绿色）
r: 0111110000000000（纯红色）

我们可以把它看成uint16：0rrrrrgggggbbbbb

像素格式位字节序

Pixel format bit endianness

video

ffmpeg

image

pixel

bmp