像素格式位endianness

Question

我目前正在实现一个程序，从BMP文件中读取和解码图像。但我真的对像素格式感到困惑，尤其是对比特的痴迷。

我目前的理解是，当提到像素格式时，例如RGBA32，我们是用人类的方式来表示它，即使用大端字节，因此第一个字节是R，第二个G，第三个B，第四个A：

RGBA32
11111111 22222222 33333333 44444444
R        G        B        A

在此格式(如RGBA32BE/RGBA32LE，)中添加大/小端点时，这将相应地更改字节顺序，如下所示：

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

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

这一切在我看来都很自然，只要我们假设每个组件的单个值就是我们读取的字节的值。

然而，当组件大小小于1字节或8位时，我开始感到困惑。假设是RGB555BE，我想下面是如何将其表示为字节数组的：

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

1. 我们是将R组件读取为10000=16还是00001=1？
2. 对于我们读取组件的方式(位endianness)是否与字节endianness有关，我更加困惑了吗？
3. RGB555LE格式用字节数组表示的是哪种方式？ RGB555LE_v1 333'44444 1'22222'33 G“B‘000'00000 0'00001'00或RGB555LE_v2 ? 44444'333 33'22222'1 B 00000'000 00'10000'0

Answer 1

我们可以使用FFmpeg测试不同的像素格式。

结论是：

• 这里没有一点endianness，只有字节endianness。
• 当基元素为2个字节(uint16)时，endianness是相关的。 uint16元素的字节顺序是: LSB，MSB。 位端点：uint16元素的字节顺序是: MSB，LSB。

执行FFmpeg CLI命令进行测试：

例如，从rgb24开始：

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约定是字节的顺序。

我们不能说命名是否适用于很少或大的endian。

在使用uint16组件(而不是uint8组件)时，endianness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，R，G，B，A.

我们可以称rgba为RGBA32BE，但这太让人困惑了.

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

我们还可以检查较低的位(关于位的排序)：

将颜色设置为8，因此在移动后值为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字节(以位为单位)：00000001 00000000

g：20 00 20 00 2字节(位)：00100000 00000000

b：00 04 00 04 2字节(以位为单位)：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

检查下位(查看位序)：

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

在大端字节格式中，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)。

问题的答案：

1. 我们是以10000=16还是00001=1 ?的形式读取R组件

答案：

rgb555le：00000001 00000000

rgb555be：00000000 00000001

1. 对于我们读取组件的方式(位endianness)是否与字节endianness有关，我更加困惑了吗？

答案：

在像素格式的上下文中，没有“位endianness”，只有“字节endianness”。

Bits与串行通信更相关，从软件角度看，我们看不到每个字节中位的顺序。

1. RGB555LE格式用字节数组表示的是哪种方式？

答案：

RGB555LE (as RGB555LE_v1)：

byte0 byte1

gggbbbbb 0rrrrrgg

(大多数左位是每个字节中的上位)。

我们最好将数据看作一个uint16元素：

b：0000000000011111 (纯蓝色)

g：0000001111100000 (纯绿色)

r：0111110000000000 (纯红色)

我们可以把它看作是uint16：0rrrrrgggggbbbbb

Answer 2

我认为endianness对rgb555并不重要，这就是为什么您的链接将rgb555、rgb555le和rgb555be捆绑在一起的原因。因此，使用rgba的示例也不敏感，因为它的组件都是<= 8位。

至于rgb555是如何以2字节(嗯，15位)表示的，您可以在FFmpeg回购中搜索rgb555，看看编码器/解码器是如何处理这种像素格式的。这是我找到的第138行

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 (16位无符号int )，a使用put_bits()实用程序函数将这15位推送到其比特流，如第683项所示。

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

下面是指向bits.h的链接