图片纵横比

图片纵横比

本文来自微软官方文档，主要介绍了图片纵横比和像素纵横比的概念及其在Microsoft媒体基础中的应用。文章内容包括：1. 图片纵横比的定义和常见比例；2. 如何处理不同纵横比的视频图像（信箱、平移和扫描）；3. 像素纵横比的定义及其计算方法；4. 如何在代码中处理纵横比转换。

图片纵横比

图片纵横比定义了所显示视频图像的形状。图片纵横比用 X:Y 表示，其中 X:Y 是图片宽度与图片高度的比率。大多数视频标准使用 4:3 或 16:9 的图片纵横比。16:9 的纵横比通常被称为宽屏。电影胶片通常使用 1:85:1 或 1:66:1 的纵横比。图片纵横比也称为显示纵横比(DAR)。

有时视频图像不具有与显示区域相同的形状。例如，4:3 的视频可以在宽屏 (16×9) 电视上播放。在这种情况下，有三种方式可以使图像适合显示区域：

• 沿一个轴拉伸图像以适应显示区域。
• 缩放图像以适应显示区域，同时保持原始图片的纵横比。
• 裁剪图像。

拉伸图像以适应显示区域几乎总是错误的，因为它不能保持正确的图片纵横比。

信箱

缩放宽屏图像以适应 4:3 屏幕的过程称为信箱，如下图所示。图像顶部和底部的矩形区域通常填充黑色，但也可以使用其他颜色。

相反的情况，缩放 4:3 的图像以适应宽屏屏幕，有时称为邮筒。然而，术语“信箱”也以一般意义使用，意思是缩放视频图像以适应任何给定的显示区域。

平移和扫描

平移和扫描是一种将宽屏图像裁剪为 4×3 形区域的技术，用于在 4:3 显示器上显示。生成的图像填充了整个屏幕，而不需要黑色信箱区域，但会从图片中裁剪掉原始图像的一部分。随着兴趣区域的移动，裁剪的区域可以从一帧移动到另一帧。平移和扫描中的术语“平移”是指移动平移和扫描区域所产生的平移效果。

像素纵横比

像素纵横比（PAR）测量像素的形状。

捕获数字图像时，对图像进行垂直和水平采样，产生量化样本的矩形阵列，称为像素或pel。采样网格的形状决定了数字化图像中像素的形状。

下方是使用小数字来保持数学简单的例子。假设原始图像为正方形（即图片纵横比为 1:1）；假设采样网格包含 12 个元素，排列在 4×3 的网格中。每个生成像素的形状的高度将大于宽度。具体来说，每个像素的形状将是 3×4。不是正方形的像素称为非正方形像素。

像素纵横比也适用于显示器。显示器的物理形状和物理像素分辨率（横向和向下）决定了显示器的 PAR。计算机显示器通常使用正方形像素。如果图像 PAR 和显示 PAR 不匹配，则必须在一个维度上垂直或水平缩放图像，以便正确显示。以下公式涉及 PAR、显示纵横比 (DAR) 和以像素为单位的图像大小：

DAR= (图像宽度（以像素为单位）/图像高度（以像素为单位）) ×PAR

请注意，此公式中的图像宽度和图像高度指的图像内存，而不是显示的图像。

此为真实示例：NTSC-M 模拟视频在活动图像区域中包含 480 条扫描线。ITU-R Rec。BT.601 指定每行 704 个可见像素的水平采样率，生成 704 x 480 像素的数字图像。预期的画面纵横比为 4:3，产生 10:11 的 PAR。

• DAR：4:3
• 宽度（以像素为单位）：704
• 高度（以像素为单位）：480
• PAR：10/11

4/3 = (704/480) x (10/11)

要在具有正方形像素的显示器上正确显示此图像，则必须将宽度缩放 10/11 或将高度缩放 11/10。

使用纵横比

视频帧的正确形状由像素纵横比(PAR) 和显示区域定义。

• PAR 定义图像中像素的形状。正方形像素的纵横比为 1:1。任何其他纵横比都描述非正方形像素。例如，NTSC 电视使用 10:11 PAR。假设在电脑显示器上显示视频，屏幕将具有正方形像素 (1:1 PAR)。源内容的 PAR 在媒体类型的MF_MT_PIXEL_ASPECT_RATIO属性中给出。
• 显示区域是要显示的视频图像区域。媒体类型中可能指定两个相关的显示区域：
• 平移和扫描光圈。平移和扫描光圈是 4×3 的视频区域，应在平移/扫描模式下显示。它用于在 4×3 屏幕上显示宽屏内容，而不使用信箱。平移和扫描光圈在MF_MT_PAN_SCAN_APERTURE属性中给出，仅当MF_MT_PAN_SCAN_ENABLED属性为TRUE时才应使用。
• 显示光圈。这种光圈在一些视频标准中有所定义。显示光圈之外的任何内容都是过度扫描区域，不应显示。例如，NTSC 电视是 720×480 像素，显示光圈为 704×480。显示光圈在MF_MT_MINIMUM_DISPLAY_APERTURE属性中给定。如果存在，应在平移和扫描模式为FALSE时使用。

如果平移和扫描模式为FALSE且未定义显示光圈，则应显示整个视频帧。事实上，除了电视和 DVD 视频之外，大多数视频内容都是这样。整个画面的宽高比计算为（显示区域宽度/显示区域高度）×PAR。