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图像存储策略:Packed 与 Planar

字节流动 | 237 2022-04-09 20:23 0 0 0
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Packed 与 Planar

在计算机图形学中,Packed 和 Planar 是两种主要的像素数据存储方式。

Packed:每个像素在内存中是连续存储的。如果每个像素有16bit,则每个像素在内存中是用两个连续的8位字节存储。如果每个像素有4bit,则每两个像素在内存中是用一个字节存储,每半个字节一个像素。如果一个像素有多个通道,则通道在内存中是相互交错的,如有三个通道的RGB:

Planar:每个像素的组成,不是连续存储在一起的。而是分割在内存不同的位平面里。如果像素是单通道,也可以采用Planar,将单个像素的bit组成,分布在不同的平面。如果像素是多通道的,通常是将每个通道保存在不同的平面(平面可以理解为不同的内存块),如RGB,如果采用Planar:

Packed与Planar的差异

以非常规RGB格式的RGBI为例:

RGBI不是由R、G、B三个通道组成的。它是基于bit的,每4bit,组成一个RGBI,总共有24 = 16种颜色可选。RGBI的调色板如下:

如果采用Packed方式来表示4个RGBI像素,它的内存结构可能如下:

每半个字节表示一个像素。4个RGBI像素在内存中被存储为两个连续的字节。

如果采用Planar方式来表示4个RGBI像素,它的内存结构可能如下:

用4个平面来表示,一个RGBI的4bit组成,被拆分到了不同平面里。4个RGBI像素在内存中被存储为4个不连续的字节。可以看到,相比于PackedPlanar往往需要更多的内存。

Packed与Planar的优劣

Packed的优势当然是在于更节省内存空间。

Planar的优势:

  • 可以并行访问像素数据。在内存带宽不足的时候,Planar就明显优于Packed了。如YUV,如果采用Planar,相比于Packed,可以并行访问Y、U、V三个平面,那就相当于只花1/3的时间,就可以访问到一个YUV像素。

  • Planar在切换bit depth时,更加快:可以通过增加或丢弃平面,来快速扩增或缩减调色板。比如,4个平面变成5个平面时,一个像素的可选颜色,变成了25 = 32种。

  • 当代表像素的bit数,不是2的次幂的时候,Planar在空间和时间上的效率,都高于Packed。比如,在3-bit的RGB中(每3个bit表示一个像素,一个像素可选颜色为23 = 8种)。

    • 允许像素跨字节边界:提高了内存寻址和unpack像素的复杂度,导致耗时增加。

    • 采用padding:每个字节只存储两个像素,耗费6个bit,保留两个2bit不使用,导致空间消耗增大。RGB555就是这种做法。

    • 如果采用Planar,只需要3个平面。

    • 如果采用Packed,有两种实现方式:

参考资料

Packed pixel
Planar
List of monochrome and RGB color formats
RGB file: Packed or Planar?
来源:https://juejin.cn/post/7078254742547202085

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