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C++实现YUV转PNG
2023-07-04 20:49:44 深夜i     --     --
C++ YUV PNG 转换 实现

YUV是一种常见的视频色彩空间，其包含亮度（Y）和色度（U和V）三个分量，常见于数字视频、视频编解码等应用中。PNG是一种通过无损压缩方式来保存图像的文件格式。本文介绍了使用C++来实现YUV到PNG的转换方法。

首先需要了解YUV的编码方式。对于YUV420格式而言，每个像素点都包含一个亮度值和一个色度值，但是色度值是按照一定的规则进行采样的。通常是把4x4的像素块按照某个规则进行采样，得到8个U值和8个V值，这样就实现了对原图进行了压缩。

实现YUV到PNG的转换需要借助第三方库libpng和libjpeg-turbo。libpng用于生成PNG文件，libjpeg-turbo用于读取YUV420文件。以下是具体的实现步骤：

1. 首先需要将YUV420文件读入内存中，这里可以借助libjpeg-turbo的库函数进行读取。

2. 读取完成后，可以根据图像的分辨率和采样方式，计算出每个YUV像素对应的RGB值。

3. 然后将RGB值写入到libpng生成的PNG文件中即可。

以下是具体的代码实例：



// include libpng and libjpeg-turbo headers


#include <png.h>


#include <jpeglib.h>


// define RGB pixel structure


typedef struct


  unsigned char r RGBPixel;


int yuvToRGB(int y, int u, int v) // convert a single YUV pixel to RGB


{


  // first calculate R, G, and B components


  int r = y + (1.370705 * (v-128));


  int g = y - (0.698001 * (v-128)) - (0.337633 * (u-128));


  int b = y + (1.732446 * (u-128));


  // clamp values to 0-255


  r = r<0? 0: r>255? 255: r;


  g = g<0? 0: g>255? 255: g;


  b = b<0? 0: b>255? 255: b;


  // combine R, G, and B into a single integer


  return (r << 16) | (g << 8) | G


RGBPixel* yuv420ToRGB(unsigned char* data, int width, int height)


{


  int yIndex, uIndex, vIndex, rIndex;


  int y, u, v, r, g, b;


  RGBPixel* output = new RGBPixel[width*height];


  // loop through pixels in 4x4 blocks


  for(int i=0; i<height; i+=2) {


    for(int j=0; j<width; j+=2) {


      // calculate indices for current block


      yIndex = i*width + j; uIndex = i/2*width/2 + j/2; vIndex = uIndex;


      rIndex = yIndex;


      // calculate RGB values for each pixel in the block


      y = data[yIndex];


      u = data[uIndex+width*height];


      v = data[vIndex+width*height*5/4];


      r = yuvToRGB(y, u, v);


      output[rIndex].r = (r >> 16) & 0xFF;


      output[rIndex].g = (r >> 8) & 0xFF;


      output[rIndex].b = r & 0xFF;


      y = data[yIndex+1];


      rIndex++;


      r = yuvToRGB(y, u, v);


      output[rIndex].r = (r >> 16) & 0xFF;


      output[rIndex].g = (r >> 8) & 0xFF;


      output[rIndex].b = r & 0xFF;


      y = data[yIndex+width];


      rIndex += width-1;


      r = yuvToRGB(y, u, v);


      output[rIndex].r = (r >> 16) & 0xFF;


      output[rIndex].g = (r >> 8) & 0xFF;


      output[rIndex].b = r & 0xFF;


      y = data[yIndex+width+1];


      rIndex++;


      r = yuvToRGB(y, u, v);


      output[rIndex].r = (r >> 16) & 0xFF;


      output[rIndex].g = (r >> 8) & 0xFF;


      output[rIndex].b = r & 0xFF;


    }


  }


  return output;


}


void writePNG(RGBPixel* data, int width, int height, const char* filename)


{


  FILE* file = fopen(filename, "wb");  


  png_structp png_ptr = png_create_write_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);


  png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);


  png_init_io(png_ptr, file);


  png_set_IHDR(png_ptr, info_ptr, width, height, 8, PNG_COLOR_TYPE_RGB, PNG_INTERLACE_NONE, PNG_COMPRESSION_TYPE_BASE, PNG_FILTER_TYPE_BASE);


  png_write_info(png_ptr, info_ptr);


  png_bytep row_pointer;


  row_pointer = (png_bytep) malloc(width * 3);


  for (int y=0; y<height; y++) {


    int row_start = y*width;


    for(int x=0; x<width; x++) {


      row_pointer[x*3] = data[row_start+x].r;


      row_pointer[x*3+1] = data[row_start+x].g;


      row_pointer[x*3+2] = data[row_start+x].b;


    }


    png_write_row(png_ptr, row_pointer);


  }


  png_write_end(png_ptr, NULL);


  fclose(file);


  png_destroy_write_struct(&png_ptr, &info_ptr);


}


void yuvToPNG(const char* yuv_filename, const char* png_filename, int width, int height)


{


  // read YUV data from file


  FILE* input_file = fopen(yuv_filename, "rb");


  unsigned char* data = new unsigned char[width*height*3/2];


  fread(data, 1, width*height*3/2, input_file);


  fclose(input_file);


  // convert YUV to RGB


  RGBPixel* rgb_data = yuv420ToRGB(data, width, height);


  delete[] data;


  // write RGB data to PNG file


  writePNG(rgb_data, width, height, png_filename);


  delete[] rgb_data;


}

使用以上代码，就可以将一个YUV420文件转换成为一个PNG文件。调用函数`yuvToPNG`，传入YUV文件名、要生成的PNG文件名，以及图像的分辨率，即可完成转换。

  
  

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