F1.4.视频基础概念

或许许多读者还记得一种名为动画小人的书籍？当我们轻轻翻开书页时，原本这是一本静态的小画册，在快速翻动后会突然变为一连串动态影像——类似于现在的GIF图像格式。只要其中包含足够的画面，并且保证每张图片之间的切换速度足够快（如每秒24帧），那么翻开书页就能看到有趣的小动画了。这种独特的设计不仅保留了书籍的传统美感，还赋予了它现代科技感的表现形式。

视频

基于电信号捕捉技术的应用 Video 作为核心概念被广泛采用。当动态影像信息流持续更新频率高于每秒24帧时，在这种情况下 视觉系统无法分辨单个静态图象 而呈现出平滑过渡的效果 这样的动态影像组合则被统称为 Video 技术中的‘动态影像’概念。

视频帧

帧（Frame）是视频的核心概念,它代表的画面实例包括翻页式的动画页面中的一张页面.一个完整的视频则由多个这样的帧依次排列构成.

帧率

帧率即是指单位时间内所包含的帧数，在计算机视觉领域通常以 f/s 作为单位符号表示。例如，在动画书籍中描述场景时，默认一秒的时间段内会包含多张静态图像片段，在这种情况下随着图像数量的增加画面呈现的效果也会更加平滑且过渡更为自然。

帧率一般有以下几个典型值：

（1）29.97： 即30000/1001。

（2）24/25 f/s：1秒 24/25 帧，一般的电视/电影帧率。

（3）30/60 f/s：1秒 30/60 帧，游戏的帧率，30帧可以接受，60帧会感觉更加流畅。

色彩空间

本节将介绍两种常见的色彩空间（同时被称为颜色空间或颜色模式），涉及RGB和YUV这两种基本类型。在当前的电子设备领域中，RGB色彩模式的应用极为广泛。通过混合三种基本色调可以得到所有颜色。YUV色彩模式不常被使用，并且采用了亮度与色度分离的独特特性。

传统的电视设备仅支持黑白图像。
彩色电视引入了两种色度分量（U和V）。
这些分量共同构成了现代的YCbCr颜色系统。

（1）Y：亮度，就是灰度值；除了表示亮度信号外，还含有较多的绿色通道量。

（2）U：蓝色通道与亮度的差值。

（3）V：红色通道与亮度的差值。

YUV的优势

人类眼睛对于亮度具有高度灵敏性，在色度方面则相对不敏感。因而可以减少部分UV数据量，并且视觉系统仍无法感知这些缺失的数据。从而可以通过降低UV分辨率来实现视频体积的缩减，在保证观感效果的同时显著降低了文件大小。

YUV主要用于优化色彩视频信号的传输，并特别适用于支持向后兼容的老式黑白电视机。相较于RGB视频信号传输方案，在性能上具有显著优势：它仅占用微不足道的带宽（而RGB则需要同时传送三个独立的颜色通道）。其中，
Y
代表亮度分量（Luminance），即灰阶值；而
U
和
V
则是色度分量（Chrominance），它们的作用是定义图像的颜色信息及其饱和度。

RGB和YUV的换算

未量化的Y、U、V取值通常在（0, 255）之间变化，在量化过程中，则是通过线性变换将这些颜色分量限定在特定的数值区间内。具体来说，则是将原始未量化值进行比例缩放并平移至新的范围Y' \approx Y \times \frac{(234 - 16)}{254} + 16。

YUV和RGB之间的转换有如下公式。

R = Y ＋ 1.4075 × (V－128)

G = Y － 0.3455 × (U－128)－0.7169×(V－128) (2-1)

B = Y ＋ 1.779 × (U－128)

Y = 0.299×R ＋ 0.587×G ＋ 0.114×B

U = (B－Y)/1.772 (2-2)

V = (R－Y)/1.402

或写为：

Y = 0.299×R ＋ 0.587×G ＋ 0.114×B

U = -0.169×R － 0.331×G ＋ 0.5×B (2-3)

V = 0.5×R － 0.419×G － 0.081×B

----------------------------------------------------------

大家好，我的第一本书正式出版了 ，可以在京东各大店铺抢购哦。

《FFmpeg: 入门指南--音视频编码与应用技术：MEI HUODONG：Tsinghua University Press》

京东自营链接：https://item.jd.com/13377793.html