Yuv420sp格式转成JPEG的原理以及代码实现过程

1，JPEG格式介绍以及存储方式介绍

JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种用于连续色调静态图像压缩的标准，也被称为联合图像专家组。它是一种常用的图像存储格式，文件后缀名为.jpg或.jpeg。JPEG采用预测编码（DPCM）、离散余弦变换（DCT）以及熵编码的联合编码方式，以去除冗余的图像和彩色数据，属于有损压缩格式。

JPEG的优点在于能够将图像压缩在很小的储存空间，同时用有损压缩方式去除冗余的图像数据，用较少的磁盘空间得到较好的图像品质。一幅16M（24位）的.jpg/.jpeg图像看上去与照片没有多大差别，非专业人士甚至无法分辨。同样一幅画面，用.jpg/.jpeg格式储存的文件是其他类型图形文件的1/10～1/20。一般情况下，.jpg/*.jpeg文件只有几十KB，而色彩数最高可达到24位。

此外，JPEG格式可以分为标准JPEG、渐进式JPEG和JPEG2000三种格式。标准JPEG在网络上应用较多，只有图片完全被加载和读取完毕之后，才能看到图片的全貌；它是一种很灵活的图片压缩方式，用户可以在压缩比和图片品质之间进行权衡。不过，通常来讲，其压缩比在10:1到40:1之间，压缩比越大，品质就越差，压缩比越小，品质就越好。

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2，JPEG压缩编码的过程

JPEG压缩编码的过程主要分为以下步骤：

正向离散余弦变换（FDCT）：这一步将图像从空间域表示变换到频率域表示。通过离散余弦变换，图像的高频部分（图像细节）和低频部分被分离出来。
量化（Quantization）：在这一步，使用加权函数对DCT系数进行量化，这个加权函数对于人的视觉系统是最佳的。量化是JPEG压缩中的关键步骤，它去除了一些人眼无法察觉的图像细节，从而大大减小了图像数据量。
Z字形编码（Zigzag Scan）：此步骤将量化后的频率系数按照Z字形的扫描路径重新排序，以便于后续的编码。
差分脉冲编码调制（DPCM）：对于直流系数（DC）使用差分脉冲编码调制进行编码，这进一步减少了图像数据的数量。
行程长度编码（RLE）：对于交流系数（AC）使用行程长度编码进行编码。RLE是一种简单的编码方式，它统计连续相同符号的数目，然后使用较短的代码来表示连续的符号。

解压缩或解码的过程与压缩编码过程相反，首先是解码RLE和DPCM编码的数据，然后逆Z字形扫描，逆量化，最后逆DCT，从而恢复原始的图像数据。

3，yuv420sp格式转换成JPEG格式的原理说明

YUV420SP格式转换为JPEG格式的过程涉及到图像的编码和解码。YUV420SP是一种颜色编码方式，它将图像的亮度和色度分离，以减少对存储空间和带宽的需求。JPEG是一种压缩图像格式，它使用离散余弦变换（DCT）将图像编码为频域系数。

在将YUV420SP转换为JPEG的过程中，首先需要将YUV格式的图像转换为RGB格式的图像。这是因为JPEG压缩算法是基于RGB颜色空间的。这一步可以通过颜色空间转换公式实现，即将Y、U、V分量分别进行线性变换，得到R、G、B分量。

接下来，将RGB格式的图像进行JPEG压缩编码。JPEG压缩算法包括离散余弦变换、量化、熵编码等步骤。在这一步中，首先对RGB图像进行离散余弦变换，将其从空域变换到频域。然后，对变换后的系数进行量化，去除人眼不敏感的细节和冗余信息，进一步压缩数据。最后，使用熵编码技术对量化后的系数进行压缩编码，生成JPEG格式的图像。

需要注意的是，由于YUV420SP格式的UV分量是交错存放的，因此在转换过程中需要特别处理。具体来说，可以先将U、V分量分别提取出来，进行适当的调整和转换，然后再与Y分量合并，形成完整的RGB图像。

总之，YUV420SP转换为JPEG的过程涉及到图像的编码和解码，包括颜色空间转换和JPEG压缩编码等步骤。这一过程可以有效地减小图像文件大小，同时保持较好的图像品质。

4，yuv420sp转JPEG的步骤

将YUV420SP格式转换为JPEG格式的步骤如下：

1，读取YUV420SP格式的图像数据。
2， 将YUV420SP格式的图像数据转换为RGB格式的图像数据。这一步可以通过颜色空间转换公式实现，即将Y、U、V分量分别进行线性变换，得到R、G、B分量。
3，对RGB格式的图像数据进行JPEG压缩编码。这一步包括离散余弦变换、量化、熵编码等步骤。具体来说，首先对RGB图像进行离散余弦变换，将其从空域变换到频域。然后，对变换后的系数进行量化，去除人眼不敏感的细节和冗余信息，进一步压缩数据。最后，使用熵编码技术对量化后的系数进行压缩编码，生成JPEG格式的图像数据。
4， 将生成的JPEG格式的图像数据保存为文件。

需要注意的是，由于YUV420SP格式的UV分量是交错存放的，因此在转换过程中需要特别处理。具体来说，可以先将U、V分量分别提取出来，进行适当的调整和转换，然后再与Y分量合并，形成完整的RGB图像。

另外，为了减少数据量，通常需要进行压缩。在JPEG压缩编码过程中，可以采用多种方法进行优化，例如调整量化表、选择不同的压缩质量参数等。这些方法可以在保证图像质量的同时，进一步减小图像文件的大小。

总之，将YUV420SP格式转换为JPEG格式需要经过颜色空间转换和JPEG压缩编码等步骤。在转换过程中需要注意YUV420SP格式的特点和处理方法，以及JPEG压缩编码的优化方法。

5，yuv420sp格式转成JPEG的代码实现过程

YUV420SP格式转JPEG格式的C代码实现过程可以分为以下几个步骤：

1，包含必要的头文件：

#include   
#include   
#include   
#include 

2，定义转换函数：

void convert_yuv420sp_to_jpeg(const uint8_t* yuv420sp, size_t width, size_t height, const char* output_file) {  
    struct jpeg_compress_struct cinfo;  
    struct jpeg_error_mgr jerr;  
    FILE* outfile;  
    JSAMPROW row_pointer[1];  
    int row_stride;  
  
    cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);  
    jpeg_create_compress(&cinfo);  
  
    outfile = fopen(output_file, "wb");  
    if (outfile == NULL) {  
        fprintf(stderr, "Failed to open output file %s\n", output_file);  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    jpeg_stdio_dest(&cinfo, outfile);  
  
    cinfo.image_width = width;  
    cinfo.image_height = height;  
    cinfo.input_components = 3; // RGB  
    cinfo.in_color_space = JCS_RGB; // RGB color space for input image data  
    jpeg_set_defaults(&cinfo);  
    jpeg_set_quality(&cinfo, 95, TRUE); // Set quality to maximum  
    jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);  
  
    row_stride = width * 3; // 3 bytes per pixel (RGB)  
    while (cinfo.next_scanline < cinfo.image_height) {  
        row_pointer[0] = (JSAMPROW)(yuv420sp + cinfo.next_scanline * row_stride);  
        (void)jpeg_write_scanlines(&cinfo, row_pointer, 1);  
    }  
  
    jpeg_finish_compress(&cinfo);  
    fclose(outfile);  
    jpeg_destroy_compress(&cinfo);  
}

3，使用转换函数：
假设有一个YUV420SP格式的图像数据存储在yuv420sp数组中，宽度为width，高度为height，需要将其转换为JPEG格式并保存到output_file文件中。可以按照以下方式调用转换函数：

const uint8_t* yuv420sp = ...; // 存储YUV420SP格式的图像数据  
size_t width = ...; // 图像宽度  
size_t height = ...; // 图像高度  
const char* output_file = "output.jpg"; // JPEG格式的输出文件名  
convert_yuv420sp_to_jpeg(yuv420sp, width, height, output_file);

需要注意的是，此代码仅提供了一个简单的实现示例，实际应用中可能需要进行更多的错误处理和优化。此外，YUV420SP到RGB的转换并未在此代码中明确实现，可能需要根据实际情况自行实现或使用其他库函数进行转换。

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