音视频入门-08-RGB&YUV
- 2019 年 10 月 3 日
- 筆記
YUV & RGB 相互转换公式
YCbCr 的 Y 与 YUV 中的 Y 含义一致，Cb 和 Cr 与 UV 同样都指色彩，Cb 指蓝色色度，Cr 指红色色度，在应用上很广泛，JPEG、MPEG、DVD、摄影机、数字电视等皆采此一格式。
因此一般俗称的 YUV 大多是指 YCbCr 。
- RGB to YUV（YCbCr）
RGB 范围 [0,255]，Y 范围 [16,235] ，UV 范围 [16,239]。如果计算结果超过了取值范围要进行截取。
Y = 0.257*R + 0.504*G + 0.098*B + 16; U = -0.148*R - 0.291*G + 0.439*B + 128; V = 0.439*R - 0.368*G - 0.071*B + 128;- YUV（YCbCr）to RGB
RGB 范围 [0,255]，Y 范围 [16,235] ，UV 范围 [16,239]。如果计算结果超过了取值范围要进行截取。
R = 1.164*(Y - 16) + 1.596*(V - 128); G = 1.164*(Y - 16) - 0.813*(V - 128) - 0.391*(U - 128); B = 1.164*(Y - 16) + 2.018*(U - 128);FFmpeg 工具的辅助
FFmpeg 将 之前生成的彩虹图 BMP 转成 YUV 格式的文件、RGB 格式的文件
ffmpeg -i rainbow.bmp -video_size 700x700 -pix_fmt yuv444p rainbow-yuv444p.yuvffmpeg -i rainbow.bmp -video_size 700x700 -pix_fmt rgb24 rainbow-rgb24.rgbFFplay 查看生成的 YUV 格式的文件、RGB 格式的文件
ffplay -f rawvideo -pix_fmt yuv444p -video_size 700x700 rainbow-yuv444p.yuvffplay -f rawvideo -pix_fmt rgb24 -video_size 700x700 rainbow-rgb24.rgb
用代码实现 RGB & YUV 转换
RGB -> YUV
将 FFmpeg 生成的 RGB24 格式转换成 YUV444P 格式。
[rainbow-rgb24.rgb] -> [rainbow-rgb24-to-yuv444p.yuv]
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <math.h> // 彩虹的七种颜色 u_int32_t rainbowColors[] = { 0XFF0000, // 红 0XFFA500, // 橙 0XFFFF00, // 黄 0X00FF00, // 绿 0X007FFF, // 青 0X0000FF, // 蓝 0X8B00FF // 紫 }; u_int8_t bound(u_int8_t start, int value, u_int8_t end) { if(value <= start) { return start; } if(value >= end) { return end; } return value; } void rgbToYuv(u_int8_t R, u_int8_t G, u_int8_t B, u_int8_t *Y, u_int8_t *U, u_int8_t *V) { int y_val = (int)round(0.257*R + 0.504*G + 0.098*B + 16); int u_val = (int)round(-0.148*R - 0.291*G + 0.439*B + 128); int v_val = (int)round(0.439*R - 0.368*G - 0.071*B + 128); *Y = bound(16, y_val, 235); *U = bound(16, u_val, 239); *V = bound(16, v_val, 239); } void rgb24ToYuv444p(const u_int8_t *rgb24Data, u_int8_t *yuv444pData, int width, int height) { int8_t yuv_y[width*height]; int8_t yuv_u[width*height]; int8_t yuv_v[width*height]; for (int i = 0; i < width; ++i) { for (int j = 0; j < height; ++j) { u_int8_t Y, U, V; u_int8_t R, G, B; int currentRGBIndex = 3*(i*height+j); R = rgb24Data[currentRGBIndex]; G = rgb24Data[currentRGBIndex+1]; B = rgb24Data[currentRGBIndex+2]; rgbToYuv(R, G, B, &Y, &U, &V); int currentYUVIndex = i*height+j; yuv_y[currentYUVIndex] = Y; yuv_u[currentYUVIndex] = U; yuv_v[currentYUVIndex] = V; } } memcpy(yuv444pData, yuv_y, sizeof(yuv_y)); memcpy(yuv444pData + sizeof(yuv_y), yuv_u, sizeof(yuv_u)); memcpy(yuv444pData + sizeof(yuv_y) + sizeof(yuv_u), yuv_v, sizeof(yuv_v)); } int main() { int width = 700, height = 700; u_int8_t yuv444pData[width*height*3]; u_int8_t rgb24Data[width*height*3]; FILE *rgb24File = fopen("/Users/staff/Desktop/rainbow-rgb24.rgb", "rb"); fread(rgb24Data, sizeof(rgb24Data), 1, rgb24File); rgb24ToYuv444p(rgb24Data, yuv444pData, width, height); FILE *yuv444pFile = fopen("/Users/ff/Desktop/rainbow-rgb24-to-yuv444p.yuv", "wb"); fwrite(yuv444pData, sizeof(yuv444pData), 1, yuv444pFile); fclose(rgb24File); fclose(yuv444pFile); return 0; }ffplay -f rawvideo -pix_fmt rgb24 -video_size 700x700 rainbow-rgb24.rgbffplay -f rawvideo -pix_fmt yuv444p -video_size 700x700 rainbow-rgb24-to-yuv444p.yuv
YUV -> RGB
将 FFmpeg 生成的 YUV444P 格式转换成 RGB24 格式。
[rainbow-yuv444p.yuv] -> [rainbow-yuv444p-to-rgb24.rgb]
#include <stdio.h> #include <math.h> u_int8_t bound(u_int8_t start, int value, u_int8_t end) { if(value <= start) { return start; } if(value >= end) { return end; } return value; } void yuv444pToRGB(u_int8_t *yuv444pData,u_int8_t *rgb24Data, int width, int height) { u_int8_t *srcY = yuv444pData, *srcU = srcY + width * height, *srcV = srcU + width * height; for(int i = 0 ; i < height ; i ++) { for (int j = 0; j < width; j++) { int currentYUVIndex = i * height + j; u_int8_t Y = srcY[currentYUVIndex], U = srcU[currentYUVIndex], V = srcV[currentYUVIndex]; int r_val = (int)round(1.164*(Y-16)+1.596*(V-128)); int g_val = (int)round(1.164*(Y-16)-0.813*(V-128)-0.391*(U-128)); int b_val = (int)round(1.164*(Y-16)+2.018*(U-128)); int currentRGBIndex = 3*(i * width + j); rgb24Data[currentRGBIndex] = bound(0, r_val, 255); rgb24Data[currentRGBIndex+1] = bound(0, g_val, 255); rgb24Data[currentRGBIndex+2] = bound(0, b_val, 255); } } } int main() { int width = 700, height = 700; u_int8_t yuv444pData[width*height*3]; u_int8_t rgb24Data[width*height*3]; FILE *yuv444pFile = fopen("/Users/staff/Desktop/rainbow-yuv444p.yuv", "rb"); fread(yuv444pData, sizeof(yuv444pData), 1, yuv444pFile); yuv444pToRGB(yuv444pData, rgb24Data, width, height); FILE *rgb24File = fopen("/Users/staff/Desktop/rainbow-yuv444p-to-rgb24.rgb", "wb"); fwrite(rgb24Data, sizeof(rgb24Data), 1, rgb24File); fclose(yuv444pFile); fclose(rgb24File); return 0; }ffplay -f rawvideo -pix_fmt yuv444p -video_size 700x700 rainbow-yuv444p.yuvffplay -f rawvideo -pix_fmt rgb24 -video_size 700x700 rainbow-yuv444p-to-rgb24.rgb
使用色彩丰富的图片验证
准备一张手机拍摄的 Disney.png
ffmpeg -i Disney.png -video_size 700x700 -pix_fmt yuv444p Disney-yuv444p.yuv ffmpeg -i Disney.png -video_size 700x700 -pix_fmt rgb24 Disney-rgb24.rgbffplay -f rawvideo -pix_fmt yuv444p -video_size 700x700 Disney-yuv444p.yuv ffplay -f rawvideo -pix_fmt rgb24 -video_size 700x700 Disney-rgb24.rgb
使用上面的代码进行转换后得到 Disney-rgb24-to-yuv444p.yuv Disney-yuv444p-to-rgb24.rgb
Congratulations!
代码：
08-rgb-to-yuv
参考资料：
YUV格式学习：YUV420P、YV12、NV12、NV21格式转换成RGB24
YUV420与YUV444互转，YUV420与YUV444读取和保存，YUV的显示和播放功能
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