RGB转YUV原理及代码验证

        我们在视频数据传输前,都要使用相应的压缩算法来转换压缩数据,比如压缩成H264和H265,这两种基本上都是在YUV颜色空间上进行的。但是如果采集源采集的数据不是YUV的,在压缩前就需要转换,例如摄像头采集的资源是RGB的,那么首先要转换为YUV,再进行压缩。

        在了解压缩算法之前,先看一下颜色空间转换的原理。以1920*1080的一帧图像为例RGB24的排列方式如下图所示:

每个像素点有三个字节组成分别表示R,G,B分量上的颜色值。在数据中的表示方式为一个像素 一个像素表示。字节流可以表述如下:

BGRBGRBGRBGRBGR……

|---------------1920*1080*3-------|

        每一个字母表示一个字节,也就是该颜色分量的数值,相邻的三个BGR字节表示一个像素点。在我们做计算时,通常一次取三个字节,也就是一个像素点。

相应的YV12的排列方式如下图所示:

        每个像素点都有一个Y分量,每隔一列就有一个U或者V分量,U和V交替出现。YV12的字节流表示方式和RGB24有很大区别,YV12并不是按照像素依次排列的,而是先放置Y空间,然后放置整个V空间,最后放置U空间,那么字节流如下所示:

YYYYYYY……VVVV……UUUU……

|-----1920*1080----|-1920*1080/4-|-1920*1080/4-|

          在1920*1080个字节的Y后,紧跟着1920*1080/4个V和1920*1080/4个U。

          YV12和RGB24同样都有1920*1080个像素点,但是在数据结构和字节流上有着很大区别。单纯从数据大小来看,RGB24的数据大小为1920*1080*3Bytes,而YV12为1920*1080*1.5Bytes,可见YV12的数据量为RGB24的一半。

从上面的分析可以知道RGB到YUV的转换方法,只要把对应像素点的RGB数值,分别计算成对应的YUV值,然后通过YUV的字节流样式把数据填充出来就可以了。

            不多说了,直接上代码:

Y= 0.3*R + 0.59*G + 0.11*B

U= (B-Y) * 0.493

V= (R-Y) * 0.877

同样反过来,YUV转换成RGB的公式如下:

R = Y + 1.14V

G = Y - 0.39U - 0.58V

B = Y + 2.03U

代码示例

下面给出了RGB24到YV12(YUV420)的转换代码示例(C++):

uint_8_t * pSrc=;// this is RGB bit stream

uint_8_t * YUV_Image=new uint_8[320*240*3/2];// YUV420 bit stream

int i=0,j=0;

int width=1920; // width of the RGB image

int height=1080; // height of the RGB image

int uPos=0, vPos=0;

for( i=0;i< height;i++ ){

bool isU=false;

if( i%2==0 ) isU=true; // this is a U line

for( j=0;j

int pos = width * i + j; // pixel position

uint_8_t B = pSrc[pos*3];

uint_8_t G = pSrc[pos*3+1];

uint_8_t R = pSrc[pos*3+2];

uint8_t Y= (uint8_t)(0.3*R + 0.59*G + 0.11*B);

uint8_t U= (uint8_t)((B-Y) * 0.493);

uint8_t V= (uint8_t)((R-Y) * 0.877);

YUV_Image[pos] = Y;

bool isChr=false;  // is this a chroma point

if( j%2==0 ) isChr=true;

if( isChr && isU ){

YUV_Image[plane+(plane>>2)+uPos]=U;

}

if( isChr&& !isU ){

YUV_Image[plane+vPos]=V;

}

}

}

 

 

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