视频图像数据处理八：将rgb视频图像转换为yuv420格式视频图像

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本文介绍了将rgb视频图像转换为yuv420格式视频图像的方法，附有详细的代码和图像示例。文中rgb24和yuv420文件需要使用yuv/rgb播放器才能查看，参考播放器可选择雷神推荐的修改了一个YUV/RGB播放器，或者小编使用的vooya播放器。

转换公式

rgb到yuv的转换公式：

$$Y=0.299\ast R+0.587\ast G+0.114\ast B$$ $$U=-0.147\ast R-0.289\ast G+0.463\ast B$$ $$V=0.615\ast R-0.515\ast G-0.100\ast B$$

需要注意

1.RGB24存储方式是Packed，YUV420存储方式是planer。
2.U、V分量在水平和垂直方向上的取样数是Y分量的1/2。

函数代码

本函数实现了将rgb视频图像转换为yuv420格式视频图像，具体代码如下所示。

int CTransPic::simplest_rgb24_to_yuv420(const char* url, int w, int h, int num, const char* url_out)
{
	ifstream fp_rgb24;
	fp_rgb24.open(url, ios::in | ios::binary);
	ofstream fp_yuv420;
	fp_yuv420.open(url_out, ios::out | ios::binary);
	//RGB buffer
	unsigned char* rgb24_pic = (unsigned char*)malloc(w*h * 3);
	//YUV buffer
	unsigned char* yuv420_pic = (unsigned char*)malloc(w*h * 3 / 2);
	
	for (int i = 0; i < num; i++)
	{
		fp_rgb24.read((char*)rgb24_pic, w*h * 3);
		RGB24_to_YUV420(rgb24_pic, w, h, yuv420_pic);
		fp_yuv420.write((const char*)yuv420_pic, w*h * 3 / 2);
	}
	free(rgb24_pic);
	free(yuv420_pic);
	fp_rgb24.close();
	fp_yuv420.close();
	
	return 0;
}

代码中的关键函数RGB24_to_YUV420(rgb24_pic, w, h, yuv420_pic)实现了rgb像素到yuv像素的转换，具体实现过程如下所示。

int CTransPic::RGB24_to_YUV420(unsigned char* rgb24_pic, int w, int h, unsigned char* yuv420_pic)
{
	unsigned char *YPtr, *UPtr, *VPtr, *RGBPtr;
	//Init YUV buffer
	memset(yuv420_pic, 0, w*h * 3 / 2);
	YPtr = yuv420_pic;
	UPtr = yuv420_pic + w*h;
	VPtr = UPtr + w*h / 4;
	unsigned char r, g, b, y, u, v;
	for (int i = 0; i < h; i++)
	{
		RGBPtr = rgb24_pic + w*i * 3;
		for (int j = 0; j < w; j++)
		{
			r = *(RGBPtr++);
			g = *(RGBPtr++);
			b = *(RGBPtr++);
			y = (unsigned char)((66 * r + 129 * g + 25 * b + 128) >> 8) + 16;
			u = (unsigned char)((-38 * r - 74 * g + 112 * b + 128) >> 8) + 128;
			v = (unsigned char)((112 * r - 94 * g - 18 * b + 128) >> 8) + 128;
			*(YPtr++) = clip_value(y, 0, 255);
			if (i % 2 == 0 && j % 2 == 0){
				*(UPtr++) = clip_value(u, 0, 255);
			}
			else{
				if (j % 2 == 0){
					*(VPtr++) = clip_value(v, 0, 255);
				}
			}
		}
	}

	return 0;
}

其中，clip_value(u, 0, 255)函数对转换后的像素进行了范围约束。

unsigned char CTransPic::clip_value(unsigned char pix, unsigned char min_val, unsigned char max_val)
{
	if (pix < min_val){
		return min_val;
	}
	else if (pix > max_val) {
		return max_val;
	}
	else
	{
		return pix;
	}
}

函数调用方法如下所示。

TranPic.simplest_rgb24_to_yuv420("4_1024x640.rgb", 1024, 640, 1, "output_yuv420_1024x640.yuv");

测试用例

程序测试用的原图如下所示：

4_1024x640.rgb

测试输出yuv420图像如下所示。

4_1024x640_rgb2yuv.yuv

下载

vooya播放器：https://download.csdn.net/download/whegqing/11519824
测试用例图：https://download.csdn.net/download/whegqing/11522107

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版本声明：本文参考了雷神的文章，文中代码重新做了编写，亲测可用，欢迎转载交。
另外，测试用例图出自昵图网，如有侵权请告知。