10bit YUV 数据在内存中的存储格式
我们知道为了获得更好的动态范围,除了常见的 8bit yuv 外,还有 10bit,16bit 这样的yuv 数据。
8bit 的 yuv 数据还好理解,每一个像素 8bit ,在内存中自然也就是一个字节一个字节的存储咯,16bit 的也类似,每一个像素对应两个字节,在内存中存起来也非常方便,那么10bit 呢?
在不做任何调查的情况下,我们可以凭直觉猜想有两种存储方式:
1.每个像素依然占用 16bit 两个字节,但是其中 6 个 bit 是 padding ,补 0 ;
2.每个像素实打实地占用 10bit ,各个像素交织在一起,没法整齐地分布在字节中。
第一种方式便于运算处理,但是有存储冗余,第二种方式则没有冗余,但是计算起来就很麻烦了。
事实上,10bit是采用第一种方式存储在内存中的,也就是说,为了高动态范围,牺牲了一点压缩效率,但也获得了运算性能的加成,大概就是多媒体技术里无处不在的 trade off了。
下面来详细说说是如何存储的,并且以实例进行验证。
参考这里的文档:
Google 搜索:10-bit and 16-bit YUV Video Formats
可以得知10bit yuv数据在内存中的存储格式如下图所示
而8bit像素数据是如何转换为10bit像素数据的呢,根据SMPTE 274M标准,就是乘上一个系数2^(n-8),这里的n就是位深,也就是10或者16,所以如果要把8bit yuv数据转成10bit,就是乘4,即左移两位。
下面验证一下:
使用如下命令将8bit yuv转为10bit
ffmpeg -s 240x120 -i test.yuv -pix_fmt yuv420p10be test10.yuv
这里的 yuv420p10be 即10bit yuv420p 大端 格式。各种像素格式可以用如下命令列出
ffmpeg -pix_fmts
首先我们发现的一件有意思的事情就是原来的 test.yuv 文件大小为 1055KB,转出来的test10.yuv 的大小正好是它的 2 倍,2110KB。验证了每像素16bit的说法。
再用UltraEdit看看每个像素的2进制数据
在test.yuv中的第一个Y的2进制数据如下
1001 0010
在 test10.yuv 中对应的样点的 2 进制数据如下
0000 0010 0100 1000
可以看到,在原来的基础上左移两位,后面补上两个 0,这是实际的 10bit 数据,前面再补上 6 个 0 ,是 padding 位。
最后介绍一个可以播放10bit yuv流的播放器YUV Player:
https://sourceforge.net/projects/raw-yuvplayer/
最后需要说明的是,以上都是软件解码时的情况,硬件解码时的情况可能有所不同。
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