一、YUV422轉(zhuǎn)換規(guī)律　

　　做視頻采集與處理，自然少不了要學(xué)會分析YUV數(shù)據(jù)。因?yàn)閺牟杉慕嵌葋碚f，一般的視頻采集芯片輸出的碼流一般都是YUV數(shù)據(jù)流的形式，而從視頻處理（例如H.264、MPEG視頻編解碼）的角度來說，也是在原始YUV碼流進(jìn)行編碼和解析，所以，了解如何分析YUV數(shù)據(jù)流對于做視頻領(lǐng)域的人而言，至關(guān)重要。本文就是根據(jù)我的學(xué)習(xí)和了解，簡單地介紹如何分析YUV數(shù)據(jù)流。

         YUV，分為三個分量，“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值；而“U”和“V” 表示的則是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及飽和度，用于指定像素的顏色。

        與我們熟知的RGB類似，YUV也是一種顏色編碼方法，主要用于電視系統(tǒng)以及模擬視頻領(lǐng)域，它將亮度信息（Y）與色彩信息（UV）分離，沒有UV信息一樣可以顯示完整的圖像，只不過是黑白的，這樣的設(shè)計(jì)很好地解決了彩色電視機(jī)與黑白電視的兼容問題。并且，YUV不像RGB那樣要求三個獨(dú)立的視頻信號同時傳輸，所以用YUV方式傳送占用極少的頻寬。

        好了，言歸正傳，談?wù)勅绾畏治鯵UV碼流吧。YUV碼流有多種不同的格式，要分析YUV碼流，就必須搞清楚你面對的到底是哪一種格式，并且必須搞清楚這種格式的YUV采樣和分布情況。下面我將介紹幾種常用的YUV碼流格式，供大家參考。

        YUV碼流的存儲格式其實(shí)與其采樣的方式密切相關(guān)，主流的采樣方式有三種，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0，關(guān)于其詳細(xì)原理，可以通過網(wǎng)上其它文章了解，這里我想強(qiáng)調(diào)的是如何根據(jù)其采樣格式來從碼流中還原每個像素點(diǎn)的YUV值，因?yàn)橹挥姓_地還原了每個像素點(diǎn)的YUV值，才能通過YUV與RGB的轉(zhuǎn)換公式提取出每個像素點(diǎn)的RGB值，然后顯示出來。

1.1 YUV格式

為了方便后面敘述，圖片的大小定 義為：w * h，寬高分別為w和h

YUV420格式

先Y，后V，中間是U。其中的Y是w * h，U和V是w/2 * (h/2)

如果w = 4，h = 2，則：

yyyy

yyyy

uu

vv

內(nèi)存則是：yyyyyyyyuuvv

需要占用的內(nèi)存：w * h * 3 / 2

采樣規(guī)律是：每個像素點(diǎn)都采樣Y，寄數(shù)行采樣1/2個U，不采樣V，偶數(shù)行采樣1/2個V，不采樣U

YUV422格式

本格式使用較為廣泛

每兩個點(diǎn)為一組，共占用4個字節(jié)

YUYVYUYV…

對于每一組YUYV，前面一個Y和本組中的UV組成第一個點(diǎn)，第二個Y和本組中的UV組成第二個點(diǎn)

所以，在內(nèi)存中，寬高分別為w * 2、h。

如果w = 4，h = 2，則：

YUYVYUYV

YUYVYUYV

需要占用的內(nèi)存：w * h * 2

UYUY422格式

本格式和YUYV422一樣，只是YUV的位置不一樣罷了

每組中YUV的排列順序?yàn)椋篣YUV

需要占用的內(nèi)存：w * h * 2

YUV的采樣格式及每種格式中單像素所占內(nèi) 存大小

YUV主要的采樣格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。

 采樣格式       單像素所占內(nèi)存大小        存放的碼流

 YCbCr 4:4:4    3byte       Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3（4像素為例）

 YCbCr 4:2:2    2byte              Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3（4像素為例）

 YCbCr 4:2:0    1.5byte     Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3 Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8（8像素為例）

 YCbCr 4:1:1    1.5byte              Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3（4像素為例）

1.2  存儲方式

下面我用圖的形式給出常見的YUV碼流的存儲方式，并在存儲方式后面附有取樣每個像素點(diǎn)的YUV數(shù)據(jù)的方法，其中，Cb、Cr的含義等同于U、V。

（1） YUVY 格式 （屬于YUV422）

YUYV為YUV422采樣的存儲格式中的一種，相鄰的兩個Y共用其相鄰的兩個Cb、Cr，分析，對于像素點(diǎn)Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00，其他的像素點(diǎn)的YUV取值依次類推。

（2） UYVY 格式 （屬于YUV422）

UYVY格式也是YUV422采樣的存儲格式中的一種，只不過與YUYV不同的是UV的排列順序不一樣而已，還原其每個像素點(diǎn)的YUV值的方法與上面一樣。

（3） YUV422P（屬于YUV422）

YUV422P也屬于YUV422的一種，它是一種Plane模式，即打包模式，并不是將YUV數(shù)據(jù)交錯存儲，而是先存放所有的Y分量，然后存儲所有的U（Cb）分量，最后存儲所有的V（Cr）分量，如上圖所示。其每一個像素點(diǎn)的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法，即兩個Y共用一個UV。比如，對于像素點(diǎn)Y'00、Y'01 而言，其Cb、Cr的值均為 Cb00、Cr00。

二、移植x264

首先下載對應(yīng)的源文件http://ftp.videolan.org/pub/videolan/x264/snapshots/

我選擇了x264-snapshot-20181021-2245-stable.tar.bz2

tar jxvf x264-snapshot-20181021-2245-stable.tar.bz

./configure --host=arm-linux --prefix=/opt/wecam/ffmpeg --enable-shared --disable-asm

host：是要使用的平臺

prefix：是make install的目錄

enable-shared：是使能動態(tài)鏈接庫

disable-asm：是關(guān)閉匯編命令

然后需要修改config.mak文件

然后運(yùn)行指令：

make

make install

然后在/opt/wecam/ffmpeg目錄下就有了對應(yīng)的文件：

然后把libx264.so.155和pkgconfig目錄放到4412開發(fā)板的/lib目錄，再用指令創(chuàng)建軟鏈接

ln -s libx264.so.155 libx264.so

而頭文件x264.h是編譯程序時需要使用的頭文件

三、使用庫編寫YUV422轉(zhuǎn)x264應(yīng)用

#include

#include

#include "stdint.h"

#include "include/x264.h"

int main(int argc, char *argv[])

{

    int ret;

    int y_size;

    int i, j;

    if(argc != 3) {

        printf("usage: %s [source file] [dest file] n", argv[0]);

        return -1;

    }

    //source file

    FILE *fp_src = fopen(argv[1], "rb");

    FILE *fp_dst = fopen(argv[2], "wb");

    //Encode 0 frame

    int frame_num = 50;

    int csp = X264_CSP_I422;                //YUYV

    int width=640,height=480;               //640*480

    int iNal = 0;

    x264_nal_t *pNals = NULL;

    x264_t *pHandle = NULL;

    x264_picture_t *pPic_in = (x264_picture_t *)malloc(sizeof(x264_picture_t));

    x264_picture_t *pPic_out = (x264_picture_t *)malloc(sizeof(x264_picture_t));

    x264_param_t *pParam = (x264_param_t *)malloc(sizeof(x264_param_t));

    if(fp_src == NULL || fp_dst == NULL) {

        printf("Error open files.n");

        return -1;

    }

    x264_param_default(pParam);

    pParam->i_width = width;

    pParam->i_height = height;

    pParam->i_csp = csp;

    x264_param_apply_profile(pParam, x264_profile_names[4]);

    pHandle = x264_encoder_open(pParam);

    x264_picture_init(pPic_out);

    x264_picture_alloc(pPic_in, csp, pParam->i_width, pParam->i_height);

    y_size = pParam->i_width * pParam->i_height;

    printf("w:%d h:%drn",pParam->i_width,pParam->i_height);

    //detect frame number

    if(frame_num == 0) {

        fseek(fp_src, 0, SEEK_END);

        switch(csp) {

            case X264_CSP_I444:

                frame_num = ftell(fp_src)/(y_size*3);

                break;

            case X264_CSP_I420:

                frame_num = ftell(fp_src)/(y_size*3/2);

                break;

            case X264_CSP_I422:

                frame_num = ftell(fp_src)/(y_size*2);

                break;

            default:

                printf("Colorspace Not Support.n");

                return -1;

        }

        fseek(fp_src, 0, SEEK_SET);

    }

    printf("frame_num:%d y_size:%drn",frame_num,y_size);

    //Loop to Encode

    for(i=0;i        switch(csp) {

        case X264_CSP_I444:

            fread(pPic_in->img.plane[0], y_size, 1, fp_src);

            fread(pPic_in->img.plane[1], y_size, 1, fp_src);

            fread(pPic_in->img.plane[2], y_size, 1, fp_src);

            break;

        case X264_CSP_I420:

            fread(pPic_in->img.plane[0], y_size, 1, fp_src);

            fread(pPic_in->img.plane[1], y_size/4, 1, fp_src);

            fread(pPic_in->img.plane[2], y_size/4, 1, fp_src);

            break;

        case X264_CSP_I422:

            {

                int index = 0;

                int y_i = 0, u_i = 0, v_i = 0;

                for(index = 0; index < y_size*2; ) {

                    fread(&pPic_in->img.plane[0][y_i++], 1, 1, fp_src);         //Y

                    index++;

                    fread(&pPic_in->img.plane[1][u_i++], 1, 1, fp_src);         //U

                    index++;

                    fread(&pPic_in->img.plane[0][y_i++], 1, 1, fp_src);         //Y

                    index++;

                    fread(&pPic_in->img.plane[2][v_i++], 1, 1, fp_src);         //V

                    index++;

                }

                break;

            }

        default:

            printf("Colorspace Not Support.n");

            return -1;

        }

        pPic_in->i_pts = i;

        ret = x264_encoder_encode(pHandle, &pNals, &iNal, pPic_in, pPic_out);

        if(ret < 0) {

            printf("Error.n");

            return -1;

        }

        printf("Succeed encode frame: %5dn", i);

        for(j=0;j            fwrite(pNals[j].p_payload, 1, pNals[j].i_payload, fp_dst);

        }    

    }

    //flush encoder

    while(1) {

        ret = x264_encoder_encode(pHandle, &pNals, &iNal, NULL, pPic_out);

        if(ret == 0)

            break;

        printf("Flush 1 frame.n");

        for(j=0;j            fwrite(pNals[j].p_payload, 1, pNals[j].i_payload, fp_dst);

    }

    x264_picture_clean(pPic_in);

    x264_encoder_close(pHandle);