图像基础知识

       是不是每天都在看图片和视频，但是不知道啥叫像素呢，那我们首先要搞明白视频和图片的区别是什么？

       视频其实是由很多很多张图片构成，这些图片按照一定顺序和时间间隔播放也就成了我们看到的动态的视频。构成视频的每一张图片称为一帧。我们可以把视频和图片统称为图像

      我们来看图片是视频的属性有哪些如下2图所示：

            

 

 

 可以看到图片的属性主要是：分辨率，宽度，高度

               视频的属性主要是：时长，帧宽度，帧高度，帧速率，数据速率

（1）像素（Pixel）

      像素是组成图像的最小单元，当我们把图片放大到一定的程度，那么可以看到许多小方块，一个方块就是一个像素，这些小方块都有一个明确的位置和被分配的色彩数值，一个个的小方块拼合起来，就决定图像所呈现出来的样子，像素点越多，显示的图像就越清晰，像素点越少，显示的图像就越模糊。单位物理面积内，像素点越多，也就意味每个像素点越小。像素点越小，显示的图像也就越精细、越清晰。

比如：一张人像照片，如果有2000万个像素点，可能连毛孔都看得很清晰，如果只有100万个像素点可能鼻子眼睛都会模糊，这就是用像素的多少来描述图片的清晰程度。我们通常说的1000万像素、2000万像素、一亿像素指的就是图像的像素点总数 

（2）位图

      像素组成的图像叫位图。像素越大，图像越清晰。

      高度像素：图片竖向方向的像素个数

      宽度像素：图片横向方向的像素个数

                   

 (3)分辨率

     分辨率是指在长和宽的两个方向上各拥有的像素个数，单位通常是像素/英寸

比如：分辨率为1200X500像素的图片，表示这张图片在每一个长度的方向上都有1200个像素点，而每一个宽度方向上都有500个像素点，总数就是1200X500=600000（像素），简称60万像素。

(描述分辨率的单位有：dpi（点每英寸）、lpi（线每英寸）、ppi（像素每英寸）和PPD（PPPixels Per Degree 角分辨率，像素每度）。但只有lpi是描述光学分辨率的尺度的。虽然dpi和ppi也属于分辨率范畴内的单位，但是他们的含义与lpi不同。而且lpi与dpi无法换算，只能凭经验估算。 另外，ppi和dpi经常都会出现混用现象。但是他们所用的领域也存在区别。从技术角度说，“像素”只存在于电脑显示领域，而“点”只出现于打印或印刷领域)

(4)像素和分辨率的关系

   分辨率越高，包含的像素越多。一英寸平方的图像（1英寸=2.54厘米），如果分辨率是72的话，包含5184个像素，如果分辨率为300的话，包含9万个像素。高分辨率的图像要比低分辨率的图像包含更多的像素，所以像素点会更小，像素的密度更高。

(同样的分辨率，对应的显示器物理尺寸却可能不同。比如有24英寸的1920乘1080分辨率的显示器、也有27英寸的1920乘1080分辨率的显示器。我们前面说过了，单位物理面积内，像素数越多，清晰度越高，显示的图像越细腻。所以这里肯定是24英寸的显示器清晰度高。那就出现了一个问题，为什么24英寸和27英寸两个不同物理尺寸的显示器分辨率会是一样的呢？答案很简单，他们的每个像素点的大小不同。对不同的显示器来说，像素点的大小可能是不一样的。单位物理面积内，像素点越多，也就意味每个像素点越小。像素点越小，显示的图像也就越精细、越清晰 。)

(5)清晰度

   看电影或者播放视频的时候往往会涉及到清晰度，一般分为：标清、高清、超清、2K、4K等。通常来说标清指代480P、高清指代720P、超清指代1080P、2K指代2560P、4K指代4096P。480P中480的意思是构成视频的每一帧图片的竖向像素数至少达到480，P是逐行扫描的意思。因为显示器都是对屏幕上的像素点进行逐行扫描，动态刷新的。以此类推，就知道720P、1080P、2560P、4096P的意思了。(这里有必要说明一下，以上清晰度分类仅为一般分类标准，实际上清晰度的分类标准有很多，基本各不相同。有的将360P称为标清，有的将540P称为高清，等等。横向像素数达到4000左右就可以被称为4K屏，而不一定非要达到某个具体的数值，像4096 x 2160和3840 x 2160都可以称之为4K屏。2K屏也是一个道理。)

(6)屏幕尺寸，屏幕分辨率，屏幕像素密度三者的关系

    6.1 屏幕尺寸： 指屏幕的对角线的长度，单位是英寸，1英寸=2.54厘米。 常见的屏幕尺寸有2.4、2.8、3.5、3.7、4.2、5.0、5.5、6.0等。

                                                                       

 

没有错，我们可以用我们数学的勾股定理来计算出我们屏幕的尺寸，或者直接用尺子量下对接线的长度

     6.2 屏幕分辨率：（iphone6 750*1334） 指在横纵向上的像素点数，单位是px，1px=1个像素点。一般以纵向像素*横向像素来表示一个手机的分辨率， 如1960*1080。（这里的1像素指的是物理设备的1个像素点）

    6.3 屏幕像素密度/像素密度/屏幕密度： 屏幕上每英寸可以显示的像素点的数量，单位是ppi，即“pixels per inch”的缩写。 屏幕像素密度与屏幕尺寸和屏幕分辨率有关，即在一个对角线长度为1英寸的正方形内所拥有的像素数。

                      

   (举例：我们还是拿华为荣耀7手机为例，我们知道它的尺寸为5.2英寸，分辨率为1920px*1080px（1920px就是公式里的纵向，1080px就是公式里的横向了）。你不信的话就用公式算一下，最后得出的PPI，是不是就是424ppi。我算了一下，结果是423.6359942465958，懂得四舍五入的同学就知道424是个近似值了)。

屏幕的清晰程度其实是分辨率和尺寸大小共同决定，用ppi指数衡量屏幕清晰程度更加准确。

那下面我们来看下视频

                                                                          

  

 (1)帧宽度和帧高度: 就是图像的宽和高的像素数目，因为视频是由连续的静止图片流，按顺序排列快速闪现，就行成了运动的画面。里面每一张静止

的画面就叫做一帧，而这些静止图片画面的像素大小就叫帧宽帧高。帧的作用就是记录每个动画的每个位置上的动作。

 (2)数据速率：单独的视频部分的每秒有多少的数据 （单位时间内在信道上传输的信息量（比特数））比如我们这里是 8517kbps，它的大小会影响到视频的品质。

 (3)帧速率：该视频文件 每秒有多少格 比如我们这里是29.97格

 (4)总比特率 ： 视频的比特率加上音频的比特率 8517+2（Kbps）

2.帧率（Frame rate）

  Frame rate中文常译为“画面更新率”或“帧率”，是指视频格式每秒钟播放的静态画面数量。典型的画面更新率由早期的每秒6或8张（frame per second，简称fps）至现今的每秒120张不等。要达成最基本的视觉暂留效果大约需要10fps的速度。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。一般来说30fps就是可以接受的，但是将性能提升至60fps则可以明显提升交互感和逼真感，但是一般来说超过75fps一般就不容易察觉到有明显的流畅度提升了。

3.分辨率
  视频分辨率是各类显示器屏幕比例的常用设置，常见的屏幕比例其实只有三种：4:3、16:9和16:10，再加上一个特殊的5:4。我们常说的视频多少乘多少，严格来说不是分辨率，而是视频的宽和高像素值。
分辨率是用于度量图像内数据量多少的一个参数，通常表示成ppi（每英寸像素Pixel per inch）那个视频的320X180是指它在横向和纵向上的有效像素，窗口小时ppi值较高，看起来清晰；窗口放大时，由于没有那么多有效像素填充窗口，有效像素ppi值下降，就模糊了。（放大时有效像素间的距离拉大，而显卡会把这些空隙填满，也就是插值，插值所用的像素是根据上下左右的有效像素“猜”出来的“假像素”，没有原视频信息）习惯上我们说的分辨率是指图像的高/宽像素值，严格意义上的分辨率是指单位长度内的有效像素值ppi。差别就在这里。图像的高/宽像素值的确和尺寸无关，但单位长度内的有效像素值ppi和尺寸就有关了，显然尺寸越大ppi越小。

D1：480i格式（525i）：720×480（水平480线，隔行扫描），和NTSC模拟电视清晰度相同，行频为15.25kHz，相当于我们所说的4CIF(720×576)
D2：480P格式（525p）：720×480（水平480线，逐行扫描），较D1隔行扫描要清晰不少，和逐行扫描DVD规格相同，行频为31.5kHz
D3：1080i格式（1125i）：1920×1080（水平1080线，隔行扫描），高清方式采用最多的一种分辨率，分辨率为1920×1080i/60Hz，行频为33.75kHz
D4：720p格式（750p）：1280×720（水平720线，逐行扫描），虽然分辨率较D3要低，但是因为逐行扫描，市面上更多人感觉相对于1080I（实际逐次540线）视觉效果更加清晰。不过个人感觉来说，在最大分辨率达到1920×1080的情况下，D3要比D4感觉更加清晰，尤其是文字表现力上，分辨率为1280×720p/60Hz，行频为45kHz
D5：1080p格式（1125p）：1920×1080（水平1080线，逐行扫描），目前民用高清视频的最高标准，分辨率为1920×1080P/60Hz，行频为67.5KHZ。

4.码率
  位元传输率 （又译为位元速率或比特率或码率）是一种表现视频串流中所含有的资讯量的方法。其数量单位为bit/s（每秒间所传送的位元数量，又写为bps）或者Mbit/s（每秒间所传送的百万位元数量，又写为Mbps）。
视频码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，一般我们用的单位是kbps即千位每秒。通俗一点的理解就是取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件
码率也叫比特率，比特率是指每秒传送的比特(bit)数。单位为 bps(Bit Per Second)，比特率越高，传送数据速度越快。声音中的比特率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后，单位时间内的二进制数据量，是间接衡量音频质量的一个指标。视频中的比特率（码率）原理与声音中的相同，都是指由模拟信号转换为数字信号后，单位时间内的二进制数据量。
基本的算法是：【码率】(kbps)=【文件大小】(GB)∗1024∗8/【时间】s

举例：D5的碟，容量4.3G，其中考虑到音频的不同格式，姑且算为600M，（故剩余容量为4.3*1024-600=3803.2M)，所以视频文件应不大于3.7G，本例中取视频文件的容量为3.446G，视频长度100分钟（6000秒），计算结果：码率约等于4818kbps(3.446 * 1024 * 1024 * 8 / 6000 = 4817.857)。

码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数,一般我们用的单位是kbps即千位每秒。 通俗一点的理解就是取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件，也就是说画面的细节就越丰富。但是文件体积与取样率是成正比的，所以几乎所有的编码格式重视的都是如何用最低的码率达到最少的失真，围绕这个核心衍生出来的cbr（固定码率）与vbr（可变码率），都是在这方面做的文章，不过事情总不是绝对的，从音频方面来说，码率越高，被压缩的比例越小，音质损失越小，与音源的音质越接近。

5.关键帧
   关键帧也叫帧内帧,就是这一帧以类似jpeg的编码方式编码.而其他帧只编码与关键帧不同的部分,这样就会小一点了

首先要了解的是，ps指的是/s，即每秒。Kbps指的是网络速度，也就是每秒钟传送多少个千位的信息（K表示千位，Kb表示的是多少千个位），为了在直观上显得网络的传输速度较快，一般公司都使用kb（千位）来表示。1KB/S=8Kbps。ADSL上网时的网速是512Kbps,如果转换成字节，就是512/8=64KB/S(即64千字节每秒）。