音视频之图片(一)

写于开始音视频学习之前

马上就要开始学习mj老师的音视频课程了,为了增加学习的效率,就用博客园记录一下自己的学习过程。想根据mj的视频,自己总结出来图片和声音两篇博客,构思半天,发现mj关于图片和声音的博客确实是最好的素材,我就在他的基础上稍加改动。

简述

音视频顾名思义,音视频分为音频和视频。音频对应的就是声音,而视频对应的就是图片

像素(Pixel)

以下的图片的分辨率是60x50。

60x50分辨率

用Photoshop放大图片上百倍后,可以清晰地看到图片由若干个方形的色块组成,每一个方形的色块被称为:像素(Pixel)。这张图片的每一行都有60个像素,共50行,总共60*50=3000个像素。

3000个像素

总结一下:

  • 每张图片都是由N个像素组成的(N≥1

如果一张图片的分辨率是WxH,那么:

  • 每一行都有W个像素,共H行,总共W*H个像素
  • 宽度是W像素,高度是H像素

每个像素都有自己独立的颜色,若干个像素就组成了一张色彩缤纷的完整图片。

RGB颜色模型

1666年,伟大的科学家牛顿进行了著名的色散实验:用一块三棱镜分解太阳光。

色散实验

实验发现:太阳光通过三棱镜折射后,会被折射分散成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种单色光。其中的红、绿、蓝被称为是色光三原色。

接下来,再看一个很重要的概念:RGB颜色模型(RGB color model),又称为三原色光模式。

  • Red)、绿Green)、Blue)三原色的色光以不同的含量相叠加,可以合成产生各种色彩光

三原色合成

三原色合成

每个像素的颜色,可以通过红色、绿色、蓝色以不同的含量混合而成。比如:

  • 色(Red)、绿色(Green)可以合成:黄色(Yellow)

色(Red)、色(Blue)可以合成:洋红色(Magenta)

绿色(Green)、色(Blue)可以合成:青色(Cyan)

色(Red)、绿色(Green)、色(Blue)可以合成:白色(White)

位深度

每一个像素的颜色信息是如何存储的呢?

  • 取决于图片的位深度(Bit Depth),也称为:色彩深度(Color Depth,简称:色深)

如果一张图片的位深度为n,那么它的每一个像素都会使用n个二进制位来存储颜色信息,window上如下图所示

位深度

  • 查阅资料了半天,也没发现mac上面图片怎么展示位深度的(很是尴尬)

24bit位深度的含义

上图的位深度是24,它的具体含义是:

  • 每一个像素都会使用24个二进制位来存储颜色信息

每一个像素的颜色都是由Red)、绿Green)、Blue)3个颜色通道合成的

每个颜色通道都用8bit来表示其“含量”(值),取值范围是:

  • 二进制:00000000~11111111
  • 十进制:0~255
  • 十六进制:00~FF

举例:01000000 11100000 11010000(共24bit)表示绿宝石色(Turquoise)

  • 红色的值:二进制01000000,十进制64,十六进制40
  • 绿色的值:二进制11100000,十进制224,十六进制E0
  • 蓝色的值:二进制11010000,十进制208,十六进制D0
  • 64的红色 + 224的绿色 + 208的蓝色 = 绿宝石色

绿宝石色

24bit颜色的表示形式

我们常用2种形式来表示24bit颜色,比如刚才提到的绿宝石色

  • 十进制:rgb(64, 224, 208)

十六进制:#40E0D0

常见的24bit颜色:

  • 红色:rgb(255, 0, 0),#FF0000

绿色:rgb(0, 255, 0),#00FF00

蓝色:rgb(0, 0, 255),#0000FF

黄色:rgb(255, 255, 0),#FFFF00

洋红色:rgb(255, 0, 255),#FF00FF

青色:rgb(0, 255, 255),#00FFFF

白色:rgb(255, 255, 255),#FFFFFF

黑色:rgb(0, 0, 0),#000000

  • 当红绿蓝全为0时,就是黑色
  • 这个其实很容易理解:没有任何光,自然是一片漆黑
  • 所以说:黑色是世界上最纯洁的颜色,因为它啥也没有,(づ。◕ᴗᴗ◕。)づ
  • 相反,白色是世界上最不纯洁的颜色,因为它啥都有,而且都是满色(全是255)

更多颜色,可以参考颜色对照表,红绿蓝的比例不同,合成的颜色也就不同

颜色数量

如果位深度为n,那么每一个像素能显示2n种颜色。

  • 所以,位深度为24时,每一个像素能显示224种颜色,也就是16777216种颜色(约1678万)

24bit颜色,也被称为是:真彩色(True Color),也就是常说的24位真彩

其他位深度

除了24bit,常见的位深度还有:

  • 1bit:2种颜色,黑白两色

3bit:8种颜色,用于大部分早期的电脑显示器,红绿蓝各占1位

8bit:256种颜色,用于最早期的彩色Unix工作站,红色占3位、绿色占3位、蓝色占2位

16bit:红色占5位、蓝色占5位、绿色占6位

32bit:基于24位,增加8个位的透明通道

  • 可以表示带有透明度的颜色
  • 比如CSS中的rgba(255, 0, 0, 0.5)表示50%透明度的红色

不同位深度的对比

位深度越大,能表示的颜色数量就越多,图片也就越鲜艳,颜色过渡就会越平滑。下面的图片来源自Tech-ease

  • 24bit(能表示约1678万种颜色) 24bit

8bit(能表示256种颜色) 8bit

7bit(能表示128种颜色) 7bit

6bit(能表示64种颜色) 6bit

5bit(能表示32种颜色) 5bit

4bit(能表示16种颜色) 4bit

3bit(能表示8种颜色) 3bit

2bit(能表示4种颜色) 2bit

1bit(能表示2种颜色) 1bit

格式

一说到图片,大家应该马上能想到拓展名为jpgpnggif的图片文件。

各种图片

每张图片都有自己的大小,你是否思考过:一张图片的大小是如何计算出来的?为什么dragon01.jpg的大小是288KB?

  • 要想知道一张图片的大小是多少?首先得知道每个像素的大小是多少。

如果位深度是n,那么每个像素的大小就是n个二进制位

下图的分辨率是60x50,位深度是24,所以:

  • 每个像素的大小是:24bit(3字节,1字节=8bit)

图片的理论大小是:(60*50)*(24/8)=9000B≈8.79KB

60x50分辨率

但实际上你会发现:在相同分辨率、相同位深度的前提下,把这张图片存成2种不同的格式(jpg、png),它们的大小是不同的,而且都小于理论上的8.79KB。

不同格式

其实jpg、png都是经过压缩后的图片(具体的压缩算法和原理,就不在此讨论了,大家可以到网上自行搜索),所以它们的大小会比理论值偏小。

图片的压缩类型可以分为2种:

  • 无损压缩
  • 不损失图片质量
  • 压缩比,体积
  • 解压(显示)后能够还原出完整的原始图片数据,不会损失任何图片信息

有损压缩

  • 会损失图片质量
  • 压缩比,体积
  • 解压(显示)后无法还原出完整的原始图片数据,会损失掉一些图片信息

压缩比 = 未压缩大小 / 压缩后大小

压缩类型位深度
JPG(JPEG) 有损压缩 24bit
PNG 无损压缩 8bit、24bit、32bit
GIF 无损压缩 8bit

GIF

众所周知,gif是一种支持动画的图片,所以一般也叫作gif动态图,微信的动态表情包就是基于gif动态图。

GIF动画图片:悟空vs克林

gif动画的实现原理类似手翻书。

手翻书

gif的动画原理是:

  • gif内部存储了很多帧(张)静态图片

在短时间内,连续按顺序地呈现每一帧静态图片,就形成了动画的效果

像上面那张《悟空vs克林》的gif动态图,它内部存储了44帧静态图,只要按顺序从01.jpg播放到44.jpg,就能呈现出连贯的动画效果。

44帧静态图

不管是gif动态图,还是手翻书,它们的动画原理其实都基于:视觉暂留(Persistence of vision)现象。

  • 当人眼所看到的影像消失后,人眼仍能继续保留其影像约0.1~0.4秒左右,这种现象被称为视觉暂留现象

人眼观看物体时,成像于视网膜上,并由视神经输入人脑,感觉到物体的像,但当物体移去时,视神经对物体的印象不会立即消失,而要延续0.1~0.4秒的时间,人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留” 

我们日常使用的日光灯每秒大约熄灭100余次,但我们基本感觉不到日光灯的闪动,这都是因为视觉暂留的作用

在一帧图片消失在大脑中之前呈现下一帧图片,反复如此,就可以形成连贯的动画效果

  • 电影的帧率是24fps
  • fps:每秒的帧数,Frames Per Second

参考博客地址: https://www.cnblogs.com/mjios/p/14661561.html

原文地址:https://www.cnblogs.com/muzichenyu/p/15340045.html