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图像视频编码和FFmpeg(2)-----YUV格式介绍和应用
本文不讲FFmpeg，而是讲YUV图像格式。因为摄像头拍摄出来的原始图像一般都是YUV格式。在FFmpeg中，视频是通过多张YUV图像而得到。
YUV图像格式是什么，这个可以看一下维基百科。这个超链接打开即可，无需细看。因为看了也不会懂YUV格式是什么。不信的话，我问你，对于耳熟能详的RGB格式，你懂了吗？你除了“用红绿蓝表示各种颜色，并且R、G、B一般用一个字节来存储”还懂其他吗？估计不能再说东西了吧。对于YUV也是这样，所以没必要看了。
YUV中的Y、U、V三个分量分别表示明亮度、色度、浓度，每一个分量也是用一个字节来存放的。我们在学习一样新东西时，总是喜欢拿之前学习过的东西作类比，或者想知道新旧东西的关联，下面就给出YUV和RGB两者相互转换的公式：
从公式中可以看到，两者进行转换的时候，可能会发生溢出。这个在计算的时候需要注意。处理的方法是截断。比如大于255的，就将之设255.小于0的，其值为0.
YUV格式是有很多种的。比较常见的有YUV4:4:4、YUV4:2:0、YUV4:2:2。后两种又可以细分成几种的，比如YUV422有YUYV422、UYVY422、YUV422P等。晕了吧~~
其实只需记得：
- YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量。
- YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量。
- YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量。
维基百科关于他们的布局说明：
- 4:4:4表示完全取样。
- 4:2:2表示2:1的水平取样，垂直完全采样。
- 4:2:0表示2:1的水平取样，2:1垂直采样。
- 4:1:1表示4:1的水平取样，垂直完全采样。
布局示意图可以参考链接1和链接2
上面的只是逻辑布局，但作为码农更想知道他们的物理布局(存储方式)，因为要读取数据。这要先了解两个概念：planar和packed。在RGB格式中，假如有3个像素点，那么既可以这样存：RGBRGBRGB，也可以RRRGGGBBB。前面一种称为packed（打包模式），后面一种称为planner（平行模式）。同样对应YUV也是有这两种模式的。
对于planar的YUV格式，先连续存储所有像素点的Y，紧接着存储所有像素点的U，随后是所有像素点的V。对于packed的YUV格式，每个像素点的Y,U,V是连续交叉存储的。
在FFmpeg中，已经定义了这两种模式。可以查看pixfmt.h文件。每一种图像格式，都会对应的说明是哪种模式的。
（1）YUYV422: packed模式
（2）UYVY422: packed模式（只是排列方式和前面的不同）
（3）YUV422P： planner模式
（4）YUV420P： planner模式
这里还有一个问题要注意：对于一个width * height的YUV图像，占有多大的字节。这关乎到读取一个YUV文件时，要读多少字节才能把一张图像完全读进内存。对于不同的YUV格式，有不同的大小。
对于YUV422来说，是两个y共享一对u和v。所以y0 u y1 v（YUYV422）这4个字节存储的内存代表了两个像素(y0, u, v) 和(y1, u, v)。所以，4比2的关系，所以一个像素会占两个字节，所以对应YUV422来说要width * height * 2个字节。
在FFmpeg中，有一个函数，可以直接算这个大小的，函数的输入参数就是图像的格式、图像的width和height。下一篇博文会说到这个函数。
好了，扯了这么多，要写些代码才能满足码农。
这个例子先在YUV文件中读取一个图像，然后转换成RGB24格式，最后用OpenCV播放图像，可以达到视频的效果。
1 #include<stdio.h> 2 #include<highgui.h> //for OpenCV 3 4 //转换函数 5 void YUV2RGB(int y, int u, int v, int* r, int* g, int* b) 6 { 7 assert( r != NULL && g != NULL && b != NULL); 8 9 *r = y + 1.13983 * (v - 128); 10 *g = y - 0.39465 * (u - 128) - 0.58060 * (v - 128); 11 *b = y + 2.03211 * (u - 128); 12 13 *r = *r > 255 ? 255 : *r; 14 *r = *r < 0 ? 0 : *r; 15 16 *g = *g > 255 ? 255 : *g; 17 *g = *g < 0 ? 0 : *g; 18 19 *b = *b > 255 ? 255 : *b; 20 *b = *b < 0 ? 0 : *b; 21 } 22 23 24 //把RGB数据填充到OpenCV的IplImage结构体成员imageData中 25 //imageData是一个数组，其用来存放每一个像素点的BGR。 26 //其排列的形式很简单(BGR)(BGR)(BGR)(BGR)(BGR) 27 void fillImage(IplImage* pimg, int r, int g, int b) 28 { 29 static int h = 0, w = 0; 30 31 //这里是BGR的顺序。因为OpenCV存放像素的顺序的BGRBGRBGR 32 pimg->imageData[h*pimg->widthStep + w++] = b; 33 pimg->imageData[h*pimg->widthStep + w++] = g; 34 pimg->imageData[h*pimg->widthStep + w++] = r; 35 36 //这部分代码是和OpenCV的一些性质有关，如果看不懂，可以忽略。 37 //上面的pimg->widthStep也是与OpenCV的性质有关 38 if( w/3 >= pimg->width ) 39 { 40 w = 0; 41 if( h == pimg->height - 1 ) 42 h = 0; 43 else 44 ++h; 45 } 46 } 47 48 49 void convertImage(IplImage* pimg, unsigned char* yuv_buff, int len) 50 { 51 int i; 52 int r, g, b; 53 int y0, y1, u, v; 54 55 for(i = 0; i < len; i += 4) 56 { 57 //其排列方式是y0 u y1 v 58 //直接提取出来y、u、v三个分量，然后使用公式转成RGB即可 59 //因为两个y共享一对uv。故y0 u y1 v能提取出两组(y, u, v) 60 y0 = yuv_buff[i + 0]; 61 u = yuv_buff[i + 1]; 62 y1 = yuv_buff[i + 2]; 63 v = yuv_buff[i + 3]; 64 65 YUV2RGB(y0, u, v, &r, &g, &b); 66 //将RGB分量填充到OpenCV的IplImage中 67 fillImage(pimg, r, g, b); 68 69 YUV2RGB(y1, u, v, &r, &g, &b); 70 fillImage(pimg, r, g, b); 71 } 72 } 73 74 75 int main(int argc, char** argv) 76 { 77 const char* filename = argc > 1 ? argv[1] : "waterfall_yuyv422.yuv"; 78 79 FILE* fin = fopen(filename, "rb"); 80 if( fin == NULL ) 81 { 82 printf("can‘t open the file\n"); 83 return -1; 84 } 85 86 int width = 352; 87 int height = 288; 88 89 //一张完整的图像 对应在 yuv文件中 占据的字节数 90 //因为是yuyv格式的yuv，所以其排列方式是y0 u y1 v y2 u v y3 91 //因为是两个y共享一对u和v。所以y0 u y1 v代表两个像素(y0, u, v) 92 //和(y1, u, v)，对应地会有两个RGB像素。 93 //也就是说y0 u y1 v这4个字节的内容等于2个像素， 2比1的关系。 94 //所以有width * height个像素，就应该要width * height * 2个字节 95 //这个关系是yuv422特有的。对于yuv444和yuv420会有不同的比例关系 96 int frame_size = width * height * 2; 97 98 99 unsigned char* buff = new unsigned char[frame_size];100 101 IplImage* pimg = cvCreateImage(cvSize(width, height),102 IPL_DEPTH_8U, 3);103 cvNamedWindow("1.jpg");104 105 //这里用图像做成一个视频播放器106 while( 1 )107 {108 int ret = fread(buff, 1, frame_size, fin);109 if( ret != frame_size )110 {111 break;112 }113 114 convertImage(pimg, buff, frame_size);115 cvShowImage("1.jpg", pimg);116 cvWaitKey(33);117 }118 119 120 cvReleaseImage(&pimg);121 cvDestroyWindow("1.jpg");122 123 delete [] buff;124 125 return 0;126 }
http://blog.csdn.net/luotuo44/article/details/26402273?utm_source=tuicool&utm_medium=referral
图像视频编码和FFmpeg(2)-----YUV格式介绍和应用