• YUV图像格式转换方法实践

    一 I420转NV12

    1.I420格式

    （1）I420是每四个Y共用一组UV，如果一帧I420图像宽带是width，高度是height，1个像素占1个字节，那么共有width✖height个Y，U和V都是width✖height / 4个，因此一帧I420图像占用字节数是width✖height✖3/2。

    （2）I420是先存完所有Y后，在接着存完U，最后存V。

    2.NV12格式

    （1）NV12是每四个Y共用一组UV，如果一帧NV12图像宽带是width，高度是height，1个像素占1个字节，那么共有width✖height个Y，U和V都是width✖height / 4个，因此一帧I420图像占用字节数是width✖height✖3/2。

    （2）NV12是先存完所有Y后，随后U、V交替存储。

    3.转换方法

    （1）将一帧I420图像中所有Y拷贝到NV12数据区，将一帧I420图像中所有U和V交替拷贝到NV12数据区。

    （2）代码：

    1. bool convert_i420_nv12(const char *i420_file_path, size_t width, size_t height, const char *nv12_file_path) {
    2.     if (!i420_file_path || !nv12_file_path) {
    3.         return false;
    4.     }
    5.     FILE *fp = fopen(i420_file_path, "rb");
    6.     if (!fp) {
    7.         return false;
    8.     }
    9.     fseek(fp, 0, SEEK_END);
    10.     size_t file_size = ftell(fp);
    11.     fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    12.     size_t y_size = width * height;
    13.     size_t uv_size = y_size / 4;
    14.     if (file_size != (y_size + uv_size * 2)) {
    15.         fclose(fp);
    16.         return false;
    17.     }
    18.     char *i420_content = (char *)malloc(sizeof(char) * file_size);
    19.     if (!i420_content) {
    20.         fclose(fp);
    21.         return false;
    22.     }
    23.     if (file_size != fread(i420_content, 1, file_size, fp)) {
    24.         free(i420_content);
    25.         fclose(fp);
    26.         return false;
    27.     }
    28.     fclose(fp);
    29.     // convert i420 to nv12
    30.     char *nv12_content = (char *)malloc(sizeof(char) * file_size);
    31.     if (!nv12_content) {
    32.         free(i420_content);
    33.         return false;
    34.     }
    35.     // copy y channel
    36.     memcpy(nv12_content, i420_content, y_size);
    37.     // copy uv channel
    38.     char *i420_u_base = i420_content + y_size;
    39.     char *i420_v_base = i420_u_base + uv_size;
    40.     char *nv12_uv_base = nv12_content + y_size;
    41.     int i = 0, j = 0;
    42.     for (;i < uv_size;i++) {
    43.         nv12_uv_base[j] = i420_u_base[i];
    44.         nv12_uv_base[j + 1] = i420_v_base[i];
    45.         j += 2;
    46.     }
    47.     free(i420_content);
    48.     fp = fopen(nv12_file_path, "wb");
    49.     if (!fp) {
    50.         free(nv12_content);
    51.         return false;
    52.     }
    53.     if (file_size != fwrite(nv12_content, 1, file_size, fp)) {
    54.         free(nv12_content);
    55.         fclose(fp);
    56.         return false;
    57.     }
    58.     free(nv12_content);
    59.     fclose(fp);
    60.     return true;
    61. }

     

    二 I420转NV21

    1.NV21格式

    NV21内存布局基本与NV12类似，只是将NV12中U和V次序互换，如下所示：

    2.转换代码

    1. bool convert_i420_nv21(const char *i420_file_path, size_t width, size_t height, const char *nv21_file_path) {
    2.     if (!i420_file_path || !nv21_file_path) {
    3.         return false;
    4.     }
    5.     FILE *fp = fopen(i420_file_path, "rb");
    6.     if (!fp) {
    7.         return false;
    8.     }
    9.     fseek(fp, 0, SEEK_END);
    10.     size_t file_size = ftell(fp);
    11.     fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    12.     size_t y_size = width * height;
    13.     size_t uv_size = y_size / 4;
    14.     if (file_size != (y_size + uv_size * 2)) {
    15.         fclose(fp);
    16.         return false;
    17.     }
    18.     char *i420_content = (char *)malloc(sizeof(char) * file_size);
    19.     if (!i420_content) {
    20.         fclose(fp);
    21.         return false;
    22.     }
    23.     if (file_size != fread(i420_content, 1, file_size, fp)) {
    24.         free(i420_content);
    25.         fclose(fp);
    26.         return false;
    27.     }
    28.     fclose(fp);
    29.     // convert i420 to nv21
    30.     char *nv21_content = (char *)malloc(sizeof(char) * file_size);
    31.     if (!nv21_content) {
    32.         free(i420_content);
    33.         return false;
    34.     }
    35.     // copy y channel
    36.     memcpy(nv21_content, i420_content, y_size);
    37.     // copy uv channel
    38.     char *i420_u_base = i420_content + y_size;
    39.     char *i420_v_base = i420_u_base + uv_size;
    40.     char *nv21_uv_base = nv21_content + y_size;
    41.     int i = 0, j = 0;
    42.     for (;i < uv_size;i++) {
    43.         nv21_uv_base[j] = i420_v_base[i];
    44.         nv21_uv_base[j + 1] = i420_u_base[i];
    45.         j += 2;
    46.     }
    47.     free(i420_content);
    48.     fp = fopen(nv21_file_path, "wb");
    49.     if (!fp) {
    50.         free(nv21_content);
    51.         return false;
    52.     }
    53.     if (file_size != fwrite(nv21_content, 1, file_size, fp)) {
    54.         free(nv21_content);
    55.         fclose(fp);
    56.         return false;
    57.     }
    58.     free(nv21_content);
    59.     fclose(fp);
    60.     return true;
    61. }

     

    三 UYVY转NV12

    1.UYVY格式

    （1）UYVY是每两个Y共用一组UV，如果一帧UYVY图像宽带是width，高度是height，1个像素占1个字节，那么共有width✖height个Y，U和V都是width✖height / 2个，因此一帧I420图像占用字节数是width✖height✖2。

    （2）UYVY是每4个像素中，2个Y共用一组UV，一行像素数是width * 2，如下所示：

    2.转换方法

    （1）将一帧UYVY图像中所有Y存入NV12图像的缓存区，隔行存入相应的U和V，如下所示：

    （2）转换代码：

    1. bool convert_uyvy_nv12(const char *uyvy_file_path, size_t width, size_t height, const char *nv12_file_path) {
    2.     if (!uyvy_file_path || !nv12_file_path) {
    3.         return false;
    4.     }
    5.     FILE *fp = fopen(uyvy_file_path, "rb");
    6.     if (!fp) {
    7.         return false;
    8.     }
    9.     fseek(fp, 0, SEEK_END);
    10.     size_t file_size = ftell(fp);
    11.     fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    12.     size_t frame_size = width * height * 2;
    13.     if (file_size != frame_size) {
    14.         fclose(fp);
    15.         return false;
    16.     }
    17.     char *uyvy_content = (char *)malloc(sizeof(char) * file_size);
    18.     if (!uyvy_content) {
    19.         fclose(fp);
    20.         return false;
    21.     }
    22.     if (file_size != fread(uyvy_content, 1, file_size, fp)) {
    23.         free(uyvy_content);
    24.         fclose(fp);
    25.         return false;
    26.     }
    27.     fclose(fp);
    28.     // convert uyvy to nv12
    29.     frame_size = width * height * 3 / 2;
    30.     char *nv12_content = (char *)malloc(sizeof(char) * frame_size);
    31.     if (!nv12_content) {
    32.         free(uyvy_content);
    33.         return false;
    34.     }
    35.     size_t y_size = width * height;
    36.     size_t pixels_in_a_row = width * 2;
    37.     char *nv12_y_ptr = nv12_content;
    38.     char *nv12_uv_ptr = nv12_content + y_size;
    39.     int lines = 0;
    40.     for (int i = 0;i < file_size;i += 4) {
    41.         // copy y channel
    42.         *nv12_y_ptr++ = uyvy_content[i + 1];
    43.         *nv12_y_ptr++ = uyvy_content[i + 3];
    44.         if (0 == i % pixels_in_a_row) {
    45.             ++lines;
    46.         }
    47.         if (lines % 2) {       // extract the UV value of odd rows
    48.             // copy uv channel
    49.             *nv12_uv_ptr++ = uyvy_content[i];
    50.             *nv12_uv_ptr++ = uyvy_content[i + 2];
    51.         }
    52.     }
    53.     free(uyvy_content);
    54.     fp = fopen(nv12_file_path, "wb");
    55.     if (!fp) {
    56.         free(nv12_content);
    57.         return false;
    58.     }
    59.     if (frame_size != fwrite(nv12_content, 1, frame_size, fp)) {
    60.         free(nv12_content);
    61.         fclose(fp);
    62.         return false;
    63.     }
    64.     free(nv12_content);
    65.     fclose(fp);
    66.     return true;
    67. }

     

    四 UYVY转NV21

    方法与转NV12类似，代码如下：

    1. bool convert_uyvy_nv21(const char *uyvy_file_path, size_t width, size_t height, const char *nv21_file_path) {
    2.     if (!uyvy_file_path || !nv21_file_path) {
    3.         return false;
    4.     }
    5.     FILE *fp = fopen(uyvy_file_path, "rb");
    6.     if (!fp) {
    7.         return false;
    8.     }
    9.     fseek(fp, 0, SEEK_END);
    10.     size_t file_size = ftell(fp);
    11.     fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    12.     size_t frame_size = width * height * 2;
    13.     if (file_size != frame_size) {
    14.         fclose(fp);
    15.         return false;
    16.     }
    17.     char *uyvy_content = (char *)malloc(sizeof(char) * file_size);
    18.     if (!uyvy_content) {
    19.         fclose(fp);
    20.         return false;
    21.     }
    22.     if (file_size != fread(uyvy_content, 1, file_size, fp)) {
    23.         free(uyvy_content);
    24.         fclose(fp);
    25.         return false;
    26.     }
    27.     fclose(fp);
    28.     // convert uyvy to nv12
    29.     frame_size = width * height * 3 / 2;
    30.     char *nv21_content = (char *)malloc(sizeof(char) * frame_size);
    31.     if (!nv21_content) {
    32.         free(uyvy_content);
    33.         return false;
    34.     }
    35.     size_t y_size = width * height;
    36.     size_t pixels_in_a_row = width * 2;
    37.     char *nv21_y_ptr = nv21_content;
    38.     char *nv21_uv_ptr = nv21_content + y_size;
    39.     int lines = 0;
    40.     for (int i = 0;i < file_size;i += 4) {
    41.         // copy y channel
    42.         *nv21_y_ptr++ = uyvy_content[i + 1];
    43.         *nv21_y_ptr++ = uyvy_content[i + 3];
    44.         if (0 == i % pixels_in_a_row) {
    45.             ++lines;
    46.         }
    47.         if (lines % 2) {       // extract the UV value of odd rows
    48.             // copy uv channel
    49.             *nv21_uv_ptr++ = uyvy_content[i + 2];
    50.             *nv21_uv_ptr++ = uyvy_content[i];
    51.         }
    52.     }
    53.     free(uyvy_content);
    54.     fp = fopen(nv21_file_path, "wb");
    55.     if (!fp) {
    56.         free(nv21_content);
    57.         return false;
    58.     }
    59.     if (frame_size != fwrite(nv21_content, 1, frame_size, fp)) {
    60.         free(nv21_content);
    61.         fclose(fp);
    62.         return false;
    63.     }
    64.     free(nv21_content);
    65.     fclose(fp);
    66.     return true;
    67. }

     

    五 编译及测试

    1.编译：使用g++编译

    2.github:GitHub - wangzhicheng2013/common_utility

     

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/wangzhicheng2013/article/details/128002108