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最简单的基于FFmpeg的libswscale的示例附件：测试图片生成工具

2024-08-10 12:31:54   230人阅读

本文记录一个自己写的简单的测试图片生成工具：simplest_pic_gen。该工具可以生成视频测试时候常用的RGB/YUV格式的测试图片。下面简单介绍一下这些测试图片的生成函数。
这里有一点需要注意：查看生成的图片需要使用RGB/YUV播放器。
 

灰阶测试图


亮度取值为16-235的灰阶测试图
下面这张图是一张灰阶测试图的示例。这张图的分辨率是1280x720，像素格式是YUV420P，亮度的取值范围是16-235，一共包含了10级的灰度。最左边的灰度竖条的YUV取值为（16,128,128），最右边的灰度竖条的YUV取值为（235,128,128）。
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亮度取值为0-255的灰阶测试图
下面这张图的分辨率是1280x720，像素格式是YUV420P，亮度的取值范围是0-255，一共包含了10级的灰度。最左边的灰度竖条的YUV取值为（0,128,128），最右边的灰度竖条的YUV取值为（255,128,128）。
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在生成灰度图的同时，程序会打印出每一个灰阶的YUV取值。
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函数原型
gen_yuv420p_graybar()是用于生成灰阶测试图的函数，该函数的定义如下。
/**
 * Generate Picture contains Gray Bar changing from Black to White in YUV420P Format
 *
 * @param width             the width of picture.
 * @param height  the height of picture.
 * @param barnum         the number of Bars in the picture.
 * @param ymin              the minimum value of luminance.
 * @param ymax             the maximum value of luminance.
 * @return 0 if finished, -1 if there are errors.
 */
int gen_yuv420p_graybar(int width, int height,int barnum,unsigned char ymin,unsigned char ymax);

简单解释每个参数的含义：
width：图像宽
height：图像高
barnum：灰阶数量
ymin：亮度最小取值
ymax：亮度最大取值
如果函数成功运行的话，会生成一个名称为“graybar_%dx%d_yuv420p.yuv”的YUV420P格式的文件（其中%dx%d代表了图像的宽和高）。
 
例如，生成分辨率为1280x720的上文中的灰阶图的代码如下。
亮度取值范围为16-235：
gen_yuv420p_graybar(1280,720,10,16,235);

亮度取值范围为0-255

gen_yuv420p_graybar(1280,720,10,0,255);


彩条测试图

在电视节目的制作播出及设备维护中，最常用的莫过于彩条信号了。这是由于彩条信号能正确反映出各种彩色的亮度、色调和饱和度，是检验视频通道传输质量最方便的手段。下面这张图是一张彩条测试图的示例。这张图的分辨率是1280x720，像素格式是RGB24，包含了电视系统中常见的“白黄青绿品红蓝黑”彩条。
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“白黄青绿品红蓝黑”彩条中每种颜色的RGB取值如下所示：

颜色

(R, G, B)取值

白

(255, 255, 255)

黄

(255, 255, 0)

青

(0, 255, 255)

绿

(0, 255, 0)

品

(255, 0, 255)

红

(255, 0, 0)

蓝

(0, 0, 255)

黑

(0, 0, 0)

很多人会奇怪，这8个彩条信号的顺序为什么是“白黄青绿品红蓝黑”？其实，它们是按照它们的亮度进行排序的。
RGB转换为YUV的过程中，可以通过RGB计算该颜色的亮度。计算的公式如下所示。
Y=0.299*R + 0.587*G + 0.114*B

把上述8个颜色的R,G,B取值带入上述公式，可以得到每种颜色的亮度取值，如下所示：

颜色

亮度取值

白

255

黄

225

青

178

绿

149

品

105

红

76

蓝

29

黑

0

在生成彩条图像之后，程序会打印出彩条信号的颜色信息，如下图所示。
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函数原型
gen_rgb24_colorbar()是用于生成彩条测试图的函数，该函数的原型如下。
/**
 * Generate Picture contains standard Color Bar in RGB24 Format
 *
 * @param width             the width of picture.
 * @param height  the height of picture.
 * @return 0 if finished, -1 if there are errors.
 */
int gen_rgb24_colorbar(int width, int height);

简单解释每个参数的含义：
width：图像宽
height：图像高
如果函数成功运行的话，会生成一个名称为“colorbar_%dx%d_rgb24.rgb”的RGB24格式的文件（其中%dx%d代表了图像的宽和高）。
 
例如，生成分辨率为1280x720的上文中的彩条图的代码如下。
gen_rgb24_colorbar(1280,720);
 

彩色条纹图

条纹图也是常见的一种测试图。下面这张图是一张彩色条纹图的示例。这张图的分辨率是1280x720，像素格式是RGB24，条纹的颜色为红色。其中竖直条纹的宽度为1像素，条纹之间的间隔也是1像素。
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函数原型
gen_rgb24_stripe ()是用于生成会接测试图的函数，该函数的原型如下。
/**
 * Generate Picture contains Stripe in RGB24 Format
 *
 * @param width             the width of picture.
 * @param height  the height of picture.
 * @param r                      Red component of stripe
 * @param g                     Green component of stripe
 * @param b                     Blue component of stripe
 * @return 0 if finished, -1 if there are errors.
 */
int gen_rgb24_stripe(int width, int height,
         unsigned char r,unsigned char g,unsigned char b)

简单解释每个参数的含义：
width：图像宽
height：图像高
r：条纹的R分量取值
g：条纹的G分量取值
b：条纹的B分量取值
如果函数成功运行的话，会生成一个名称为“rgbstripe_%dx%d_rgb24.rgb”的RGB24格式的文件（其中%dx%d代表了图像的宽和高）。
例如，生成分辨率为1280x720的上文中的彩色条纹图的代码如下。
gen_rgb24_stripe(1280,720,255,0,0);

RGB渐变彩条图

下面这张图是一张RGB渐变彩条图的示例。这张图的分辨率是1280x720，一共包含了10个彩条，像素格式是RGB24，RGB颜色从红色（RGB分别取值为255，0，0）逐渐变换为蓝色（RGB分别取值为0，0，255）。
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每个彩条的RGB取值如下所列：

255,   0,   0
227,   0,  28
199,   0,  56
170,   0,  85
142,   0, 113
114,   0, 141
 85,   0, 170
 57,   0, 198
 29,   0, 226
  0,   0, 255

在生成渐变彩条图像之后，程序会打印出彩条信号的颜色信息，如下图所示。
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函数原型
gen_rgb24_rgbgradient_bar ()是用于生成渐变彩条图的函数，该函数的原型如下。
/**
 * Generate Picture contains Color Bar Changing from source color
 * to destination color in RGB24 Format
 *
 * @param width             the width of picture.
 * @param height  the height of picture.
 * @param barnum         the number of Bars in the picture.
 * @param src_r              Red component of source color.
 * @param src_g             Green component of source color.
 * @param src_b             Blue component of source color.
 * @param dst_r             Red component of destination color.
 * @param dst_g             Green component of destination color.
 * @param dst_b             Blue component of destination color.
 * @return 0 if finished, -1 if there are errors.
 */
int gen_rgb24_rgbgradient_bar(int width, int height,int barnum,
         unsigned char src_r,unsigned char src_g,unsigned char src_b,
         unsigned char dst_r,unsigned char dst_g,unsigned char dst_b)

简单解释每个参数的含义：
width：图像宽
height：图像高
barnum：彩条数量
src_r：左侧颜色R分量
src_g：左侧颜色G分量
src_b：左侧颜色B分量
dst_r：右侧颜色R分量
dst_g：右侧颜色G分量
dst_b：右侧颜色B分量
如果函数成功运行的话，会生成一个名称为“rgbgradientbar_%dx%d_rgb24.rgb”的RGB24格式的文件（其中%dx%d代表了图像的宽和高）。
例如，生成分辨率为1280x720的上文中的渐变彩条图的代码如下。
gen_rgb24_rgbgradient_bar(1280,720,10,255,0,0,0,0,255);

YUV渐变彩条图

下面这张图是一张YUV渐变彩条图的示例。这张图的分辨率是1280x720，一共包含了10个彩条，像素格式是YUV420P，RGB颜色从红色（RGB分别取值为255，0，0）逐渐变换为蓝色（RGB分别取值为0，0，255）。
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每个彩条的YUV取值如下所列：

  0,   0,   0
 14,  14,  14
 28,  28,  28
 42,  42,  42
 56,  56,  56
 71,  71,  71
 85,  85,  85
 99,  99,  99
113, 113, 113
128, 128, 128


在生成渐变彩条图像之后，程序会打印出彩条信号的颜色信息，如下图所示。

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函数原型
gen_yuv420p_yuvgradient_bar()是用于生成渐变彩条图的函数，该函数的原型如下。
/**
 * Generate Picture contains Color Bar Changing from source color
 * to destination color in YUV420P Format
 *
 * @param width             the width of picture.
 * @param height  the height of picture.
 * @param barnum         the number of Bars in the picture.
 * @param src_y             Luma component of source color.
 * @param src_u             U component of source color.
 * @param src_v             V component of source color.
 * @param dst_y             Luma component of destination color.
 * @param dst_u             U component of destination color.
 * @param dst_v             V component of destination color.
 * @return 0 if finished, -1 if there are errors.
 */
int gen_yuv420p_yuvgradient_bar(int width, int height,int barnum,
         unsigned char src_y,unsigned char src_u,unsigned char src_v,
         unsigned char dst_y,unsigned char dst_u,unsigned char dst_v)

简单解释每个参数的含义：
width：图像宽
height：图像高
barnum：彩条数量
src_y：左侧颜色Y分量
src_u：左侧颜色U分量
src_v：左侧颜色V分量
dst_y：右侧颜色Y分量
dst_u：右侧颜色U分量
dst_v：右侧颜色V分量
如果函数成功运行的话，会生成一个名称为“yuvgradientbar_%dx%d_yuv420p.yuv”的YUV420P格式的文件（其中%dx%d代表了图像的宽和高）。
例如，生成分辨率为1280x720的上文中的渐变彩条图的代码如下。
gen_yuv420p_yuvgradient_bar(1280,720,10,0,0,0,128,128,128);


颜色视频

RGB颜色视频

“RGB颜色视频”不是一幅图像，而是一段视频文件。这个视频中包含了RGB24中的所有颜色。通过这个视频，可以了解RGB各个分量对颜色的影响。下面简单记录一下这个视频的规则：
  • 视频的宽为256，高为256，视频的帧数为256
  • 最左边的像素的R分量取值为0，从左至右每个像素的R分量的取值依次加1
  • 最上面的像素的G分量取值为0，从上至下每个像素的G分量的取值依次加1
  • 第1帧的所有像素的B分量取值为0，每增加一帧该帧像素的B分量的取值依次加1
所以可以理解为一个坐标系，原点在视频的左上角，X轴对应R分量，Y轴对应G分量，Z轴（时间轴）对应B分量。
该视频的第0帧如下图所示。
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从图中可以看出，左上角为黑色（R，G，B取值0，0，0）；右上角为红色（R，G，B取值0，0，255）；左下角为绿色（R，G，B取值0，255，0）；右下角为黄色（R，G，B取值255，255，0）。
 
该视频的第128帧如下图所示。
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可以看出当蓝色分量增加至128的时候，颜色发生了较大的变化。
该视频的第255帧如下图所示。
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从图中可以看出，左上角为蓝色（R，G，B取值0，0，255）；右上角为品色（R，G，B取值255，0，255）；左下角为青色（R，G，B取值0，255，255）；右下角为白色（R，G，B取值255，255，255）。
 

YUV颜色视频


“RGB颜色视频”中包含了YUV444中的所有颜色。通过这个视频，可以了解YUV各个分量对颜色的影响。下面简单记录一下这个视频的规则：
  • 视频的宽为256，高为256，视频的帧数为256
  • 最左边的像素的U分量取值为0，从左至右每个像素的U分量的取值依次加1
  • 最上面的像素的V分量取值为0，从上至下每个像素的V分量的取值依次加1
  • 第1帧的所有像素的Y分量取值为0，每增加一帧该帧像素的Y分量的取值依次加1
所以可以理解为一个坐标系，原点在视频的左上角，X轴对应U分量，Y轴对应V分量，Z轴（时间轴）对应Y分量。
该视频的第0帧如下图所示。
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从图中可以看出，左上角颜色偏绿（Y，U，V取值0，0，0）；右上角颜色偏蓝（Y，U，V取值0，0，255）；左下角颜色偏红（Y，U，V取值0，255，0）；右下角颜色偏品色（Y，U，V取值255，255，0）。而正中央是黑色（Y，U，V取值0，128，128）。
在这个地方可能很多人会有疑问，认为Y，U，V取值为0，0，0的时候按理说应该是黑色。实际上U，V是加了偏置的分量，而偏置量就是128。所以“纯正”的黑色实际上对应的是Y，U，V取值为0，128，128的颜色。
 
该视频的第128帧如下图所示。
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可以看出随着Y分量的增加，颜色发生了一些变化。
该视频的第255帧如下图所示。
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可以看出，尽管Y分量从0增长到255，但是实际上色调变化不大，只是亮度变化很大。这是因为U，V分量存储了色度信息，Y分量存储了亮度信息。
 
函数原型
gen_allcolor_video()是用于生成渐变彩条图的函数，该函数的原型如下。
/**
 * Generate a video in 256x256 and has 256 frames that contains all the colors.
 * Each color is shown in 1 pixel. They are mapped as follows:
 * In RGB24
 * R component‘s value is increasing with the growth of width (X-axis); 
 * G component‘s value is increasing with the growth of height (Y-axis);
 * B component‘s value is increasing with the growth of frame number (Z-axis).
 * In YUV444P
 * U component‘s value is increasing with the growth of width (X-axis); 
 * V component‘s value is increasing with the growth of height (Y-axis);
 * Y component‘s value is increasing with the growth of frame number (Z-axis).
 * 
 * This function now support to draw YUV444P/RGB24 format pixel.
 * 
 * @return 0 if finished, -1 if there are errors.
 */
int gen_allcolor_video();

该函数没有参数，直接调用即可生成上述视频。
 

工具函数：RGB24转BMP

本工具除了可以生成测试图片外，还提供了一个简单的工具函数：RGB24转BMP。经过转换后，原本只能用RGB/YUV查看的像素数据，就可以直接拿图片浏览器查看了。
例如输入的RGB24像素数据如下所示。
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而输出的BMP图片如下所示。
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RGB24转换BMP有以下2个关键点：
（1）       在RGB数据前面加上文件头
（2）       把RGB24数据中的“R”和“B”位置互换（因为BMP中的RGB24实际的存储方式是bgrbgrbgr…）。
 

源代码

/**
 * 最简单的测试图片生成工具
 * Simplest Pic Gen
 *
 * 雷霄骅 Lei Xiaohua
 * leixiaohua1020@126.com
 * 中国传媒大学/数字电视技术
 * Communication University of China / Digital TV Technology
 * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
 * 
 * 本程序可以生成多种RGB/YUV格式的测试图像。包括：
 * 灰阶图        [YUV420P]
 * 彩条图        [RGB24]
 * 彩色条纹图    [RGB24]
 * RGB渐变彩条图 [RGB24]
 * YUV渐变彩条图 [YUV420P]
 * 颜色视频      [RGB24][YUV444P]
 *
 * This software can generate several picture that used for
 * test:
 * Gray Bar Picture         [YUV420P]
 * Color Bar Picture        [RGB24]
 * Color Stripe Picture     [RGB24]
 * RGB Gradient Bar Picture [RGB24]
 * YUV Gradient Bar Picture [YUV420P]
 * All Color Video          [RGB24][YUV444P]
 *
 */

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>


/**
 * Generate Picture contains Stripe in RGB24 Format
 *
 * @param width		the width of picture.
 * @param height	the height of picture.
 * @param r			Red component of stripe
 * @param g			Green component of stripe
 * @param b			Blue component of stripe
 * @return 0 if finished, -1 if there are errors.
 */
int gen_rgb24_stripe(int width, int height,
	unsigned char r,unsigned char g,unsigned char b){

	unsigned char *data=http://www.mamicode.com/NULL;>

运行结果
程序运行完后，会生成上文中叙述的几种测试图。
 
下载

Simplest FFmpeg Swscale
 
SourceForge项目主页：https://sourceforge.net/projects/simplestffmpegswscale/
CDSN下载地址：http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8292175
 
本教程是最简单的基于FFmpeg的libswscale进行像素处理的教程。它包含了两个工程：
simplest_ffmpeg_swscale: 最简单的libswscale的教程。
simplest_pic_gen: 生成各种测试图片的工具。
 
最简单的基于FFmpeg的libswscale的示例附件：测试图片生成工具


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