1 CSC基本实现
根据前一篇CSC转换的文档了解到，RGB与YUV的变换公式如下：
YCbCr(256 级别) 可以从8位 RGB 直接计算，计算公式如下：
Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
Cb = - 0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128
Cr = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128
反过来，RGB 也可以直接从YUV (256级别) 计算:
R = Y + 1.402 (Cr-128)
G = Y - 0.34414 (Cb-128) - 0.71414 (Cr-128)
B = Y + 1.772 (Cb-128)
YUV格式比较多，下面以YV12格式为例，说明YV12格式转化成RGB24格式的方法。其基本思路：按照RGB与YUV的变换公式进行逐像素的计算，但具体实现过程中，优化方法和技巧影响最终的转换效率。说明：为了方便查看转换后的结果，在实现过程中，是BGR24格式代替RGB24格式，其转换过程是不变。具体实现如下：
bool YV12ToBGR24_Native(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
const long len = width * height;
unsigned char* yData = pYUV;
unsigned char* vData = &yData[len];
unsigned char* uData = &vData[len >> ]; int bgr[];
int yIdx,uIdx,vIdx,idx;
for (int i = ;i < height;i++){
for (int j = ;j < width;j++){
yIdx = i * width + j;
vIdx = (i/) * (width/) + (j/);
uIdx = vIdx; bgr[] = (int)(yData[yIdx] + 1.732446 * (uData[vIdx] - )); // b分量
bgr[] = (int)(yData[yIdx] - 0.698001 * (uData[uIdx] - ) - 0.703125 * (vData[vIdx] - )); // g分量
bgr[] = (int)(yData[yIdx] + 1.370705 * (vData[uIdx] - )); // r分量 for (int k = ;k < ;k++){
idx = (i * width + j) * + k;
if(bgr[k] >= && bgr[k] <= )
pBGR24[idx] = bgr[k];
else
pBGR24[idx] = (bgr[k] < )?:;
}
}
}
return true;
}
2 基于查表法优化
逐一访问像素，进行浮点运算，比较耗时，因而利用空间换时间思路，以查找表来替代转换过程中的一些计算。具体实现如下：
static int Table_fv1[] = { -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -,-, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , };
static int Table_fv2[] = { -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , };
static int Table_fu1[] = { -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , };
static int Table_fu2[] = { -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , };
bool YV12ToBGR24_Table(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
const long len = width * height;
unsigned char* yData = pYUV;
unsigned char* vData = &yData[len];
unsigned char* uData = &vData[len >> ];
int bgr[];
int yIdx,uIdx,vIdx,idx;
int rdif,invgdif,bdif;
for (int i = ;i < height;i++){
for (int j = ;j < width;j++){
yIdx = i * width + j;
vIdx = (i/) * (width/) + (j/);
uIdx = vIdx;
rdif = Table_fv1[vData[vIdx]];
invgdif = Table_fu1[uData[uIdx]] + Table_fv2[vData[vIdx]];
bdif = Table_fu2[uData[uIdx]];
bgr[] = yData[yIdx] + bdif;
bgr[] = yData[yIdx] - invgdif;
bgr[] = yData[yIdx] + rdif;
for (int k = ;k < ;k++){
idx = (i * width + j) * + k;
if(bgr[k] >= && bgr[k] <= )
pBGR24[idx] = bgr[k];
else
pBGR24[idx] = (bgr[k] < )?:;
}
}
}
return true;
}
3 基于opencv优化
利用OpenCV提供的转换函数实现YUV到RGB的转换，实现简单方便。实现过程，只需要合理构造包含YUV数据的Mat，具体实现方法如下：
bool YV12ToBGR24_OpenCV(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
Mat dst(height,width,CV_8UC3,pBGR24);
Mat src(height + height/,width,CV_8UC1,pYUV);
cvtColor(src,dst,CV_YUV2BGR_YV12);
return true;
}
4 基于FFmpeg优化
利用FFmpeg中swscale实现YUV到RGB的转换，实现过程中，需要构造AVPicture结构，具体实现方法如下：
bool YV12ToBGR24_FFmpeg(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
//int srcNumBytes,dstNumBytes;
//uint8_t *pSrc,*pDst;
AVPicture pFrameYUV,pFrameBGR; //pFrameYUV = avpicture_alloc();
//srcNumBytes = avpicture_get_size(PIX_FMT_YUV420P,width,height);
//pSrc = (uint8_t *)malloc(sizeof(uint8_t) * srcNumBytes);
avpicture_fill(&pFrameYUV,pYUV,PIX_FMT_YUV420P,width,height); //U,V互换
uint8_t * ptmp=pFrameYUV.data[];
pFrameYUV.data[]=pFrameYUV.data[];
pFrameYUV.data []=ptmp; //pFrameBGR = avcodec_alloc_frame();
//dstNumBytes = avpicture_get_size(PIX_FMT_BGR24,width,height);
//pDst = (uint8_t *)malloc(sizeof(uint8_t) * dstNumBytes);
avpicture_fill(&pFrameBGR,pBGR24,PIX_FMT_BGR24,width,height); struct SwsContext* imgCtx = NULL;
imgCtx = sws_getContext(width,height,PIX_FMT_YUV420P,width,height,PIX_FMT_BGR24,SWS_BILINEAR,,,); if (imgCtx != NULL){
sws_scale(imgCtx,pFrameYUV.data,pFrameYUV.linesize,,height,pFrameBGR.data,pFrameBGR.linesize);
if(imgCtx){
sws_freeContext(imgCtx);
imgCtx = NULL;
}
return true;
}
else{
sws_freeContext(imgCtx);
imgCtx = NULL;
return false;
}
}
5 基于Pinknoise实现
下载上述网站提供的yuv2rgb代码，利用yuv420_2_rgb888函数即可实现YUV到RGB的转换
bool YV12ToBGR24_Pinknoise(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
unsigned char *yData = pYUV;
unsigned char *vData = &pYUV[width * height];
unsigned char *uData = &vData[width * height >> ];
yuv420_2_rgb888(pBGR24,yData,uData,vData,width,height,width,width>>,width*,yuv2rgb565_table,);
return true;
}
6 基于移位操作实现
在牺牲一定精度前提下，RGB2YUV和YUV2RGB的转换如下：
RGB转YUV：
Y = ((R << 6) + (R << 3) + (R << 2) + R + (G << 7) + (G << 4) + (G << 2) + (G << 1) + (B << 4) + (B << 3) + (B << 2) + B) >> 8;
U = (-((R << 5) + (R << 2) + (R << 1)) - ((G << 6) + (G << 3) + (G << 1)) + ((B << 6) + (B << 5) + (B << 4))) >> 8;
V = ((R << 7) + (R << 4) + (R << 3) + (R << 2) + (R << 1) - ((G << 7) + (G << 2)) - ((B << 4) + (B << 3) + (B << 1))) >> 8;
YUV转RGB：
R = ((Y << 8) + ((V << 8) + (V << 5) + (V << 2))) >> 8;
G = ((Y << 8) - ((U << 6) + (U << 5) + (U << 2)) - ((V << 7) + (V << 4) + (V << 2) + V)) >> 8;
B = ((Y << 8) + (U << 9) + (U << 3)) >> 8;
根据上述公式，具体实现如下：
static void RGBToYUV(int Red, int Green, int Blue, int* Y,int* U,int* V)
{
*Y = ((Red << 6) + (Red << 3) + (Red << 2) + Red + (Green << 7) + (Green << 4) + (Green << 2) + (Green << 1) + (Blue << 4) + (Blue << 3) + (Blue << 2) + Blue) >> 8;
*U = (-((Red << 5) + (Red << 2) + (Red << 1)) - ((Green << 6) + (Green << 3) + (Green << 1)) + ((Blue << 6) + (Blue << 5) + (Blue << 4))) >> 8;
*V = ((Red << 7) + (Red << 4) + (Red << 3) + (Red << 2) + (Red << 1) - ((Green << 7) + (Green << 2)) - ((Blue << 4) + (Blue << 3) + (Blue << 1))) >> 8;
};
static void YUVToRGB(int Y, int U, int V, int* Red, int* Green, int* Blue)
{
*Red = ((Y << 8) + ((V << 8) + (V << 5) + (V << 2))) >> 8;
*Green = ((Y << 8) - ((U << 6) + (U << 5) + (U << 2)) - ((V << 7) + (V << 4) + (V << 2) + V)) >> 8;
*Blue = ((Y << 8) + (U << 9) + (U << 3)) >> 8;
};
7 各版本性能分析
测试序列：1920*1080(基于移位操作实现不参与对比)
测试环境：OpenCV2.4.8, FFmpeg2.0, YUV2RGB v0.03
由上述表格可以看出，基于FFmpeg的格式转换效率最高，利用查找表法可以提高转换效率，但基于查找表法的转换效率有待进一步优化提升。
后续应关注于FFmpeg其格式转换的算法实现，抽取其实现代码，使格式转换不依赖于FFmpeg库。
9 参考链接
(1) http://www.cnblogs.com/dwdxdy/p/3713990.html
(2) http://www.cnblogs.com/qiqibaby/p/8608893.html
(3) http://blog.csdn.net/Trent1985/article/details/52053397