Android平台Camera实时滤镜实现方法探讨(三)--通过Shader实现YUV转换RBG

文章例如该链接通过将YUV分成三个纹理，在shader中取出并且经过公式变换，转换成RGB。我尝试了下，显示的是灰色的，可能是这篇文章采用的是planar格式的YUV，与Android平台的packed格式的YUV不同，因此需要在纹理绑定处进行数据指针的修改。

之前在一篇13年北大硕士的论文基于android平台实时滤镜的设计与实现中提出了一种实现方法，采用双通道，将Y通道与UV通道分别贴图。网上也有单通道经过一些转换再转换的方法，欢迎讨论。

首先我们探讨下YUV格式

Android平台相机预览数据获取接口onPreviewFrame中默认获取的是YUV420sp格式，例如下图为8X4像素的YUV图像示意图

即首先将Y信号排列，然后UV数据分别交错排列。其中Y信号数组长度为width * height，UV信号长度为width * heght / 2，数组首元素位置起始于width * height。总长度为width * height * 1.5，相比于采用传统的rgb格式长度减少一半，因此常用语电视信号传输。

其中Y表示明亮度，也就是灰阶值。UV表示色度，是描述影响色彩及饱和度，用于指定像素颜色。因此，如果我们只使用Y通道，看到的就是原图的灰度图。

因为GPU并不会根据传入的纹理判断格式，所以我们可以将YUV数据作为RGB数据欺骗GPU，将Y通道与UV通道分成两个纹理传入shader，在shader中利用GPU的优势来进行快速转换。注意要使用两个不同的纹理单元，例如GL_TEXTURE0和GL_TEXTURE1，同样修改glUniform1i第二个参数

代码：

glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, id_y);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_LUMINANCE, width, height, 0, GL_LUMINANCE, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
glUniform1i(gvImageTextureY, 0);

glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, id_uv);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_LUMINANCE_ALPHA, width/2, height/2, 0, GL_LUMINANCE_ALPHA, GL_UNSIGNED_BYTE, data + width*height);
glUniform1i(gvImageTextureUV, 1);

与直接使用RBGA数据不同，这里的参数采用的是GL_LUMINANCE，与GL_LUMINANCE_ALPHA，与GL_RGBA不同，GL_RGBA单独保存R、G、B、A四个数据，而GL_LUMINANCE将这四个数据合并成一个，因为这样1个Y就可以与1个RGBA对应。GL_LUMINANCE_ALPHA代表首先是亮度，然后是alpha值，这样我们就能将U值与V值分别取出。

之后通过shader将YUV格式转为RGB格式：

precision mediump float;
uniform sampler2D mGLUniformTexture;
uniform sampler2D mGLUniformTexture1;
varying highp vec2 textureCoordinate;

const mat3 yuv2rgb = mat3(
	1, 0, 1.2802,
	1, -0.214821, -0.380589,
	1, 2.127982, 0
);

void main() {
	vec3 yuv = vec3(
		1.1643 * (texture2D(mGLUniformTexture, textureCoordinate).r - 0.0625),
		texture2D(mGLUniformTexture1, textureCoordinate).a - 0.5,
		texture2D(mGLUniformTexture1, textureCoordinate).r - 0.5
	);\
	vec3 rgb = yuv * yuv2rgb;
	gl_FragColor = vec4(rgb, 1);
}

其中，texture2D(mGLUniformTexture, textureCoordinate).r即YUV中的Y数据，texture2D(mGLUniformTexture, textureCoordinate).a即YUV中的V数据，剩下一个就是U，经过矩阵公式转换后就是RGB数据，然后设置给gl_FragColor，OpenGL就可以正确的显示了

其余部分基本不变，也不再赘述