RGB 色彩量化壓縮與補償技術：RGB888、RGB565、RGB32 互轉精度控制

RGB 色彩模型基礎

RGB 為加色混合模型，工業標準色彩空間。各分量 0-255 對應亮度。長整數表示公式：65536 * Blue + 256 * Green + Red。

常見格式位元分配

• RGB888 (24-bit)：R8 G8 B8
• RGB565 (16-bit)：R5 G6 B5
• RGB555 (16-bit)：R5 G5 B5 (保留 1-bit)
• RGB32 (32-bit)：通常為 ARGB8888 或 XRGB8888 (A8 R8 G8 B8)

量化壓縮：高位元截斷 (24-bit → 16-bit)

RGB888: R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0  G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 G0  B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
RGB565: R7 R6 R5 R4 R3            G7 G6 G5 G4 G3 G2        B7 B6 B5 B4 B3

直接取各分量高 5/6/5 位，低位元捨棄 → 精度損失。

量化補償：低位元擴展 (16-bit → 24-bit)

無補償 (單純左移)

RGB565: R4 R3 R2 R1 R0  G5 G4 G3 G2 G1 G0  B4 B3 B2 B1 B0
RGB888: R4 R3 R2 R1 R0 0  0  0  G5 G4 G3 G2 G1 G0 0  0  B4 B3 B2 B1 B0 0  0  0

低位元全 0，顏色階調不連續。

線性量化補償 (推薦)

RGB888: R4 R3 R2 R1 R0 R2 R1 R0  G5 G4 G3 G2 G1 G0 G1 G0  B4 B3 B2 B1 B0 B2 B1 B0

原則：

1. 原資料填入高位元
2. 低位元用原資料低位元循環填補
3. 若仍有剩餘位元，繼續循環填補

此為線性內插近似，可證明誤差均勻分佈，視覺品質最佳。

轉換演算法總結

RGB888 → RGB565 (量化壓縮)

1. R：取 Byte0 高 5 位 → 置入 Byte1 高 5 位
2. G：取 Byte1 高 3 位 → 置入 Byte1 低 3 位；取 Byte1 第 4-6 位 → 置入 Byte0 高 3 位
3. B：取 Byte2 高 5 位 → 置入 Byte0 低 5 位

RGB565 → RGB888 (量化補償)

1. R：Byte0 低 5 位 → Byte0 高 5 位，低 3 位用原低 3 位循環補 (R2 R1 R0)
2. G：Byte1 低 3 位左移 5 位 + Byte0 高 3 位右移 3 位合併 6 位 → Byte1，低 2 位用原低 2 位循環補 (G1 G0)
3. B：Byte1 高 5 位 → Byte2 高 5 位，低 3 位用原低 3 位循環補 (B2 B1 B0)

實作建議

• 使用查表法 (256-entry LUT) 加速 5/6-bit ↔ 8-bit 轉換
• SIMD 指令集 (NEON/SSE) 可並行處理多像素
• 注意記憶體對齊與 Endianness