Linux音视频开发之二:转换YUY2到I420便于压缩成h264

Stella981
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在用libx264做h264压缩的时候,我们可以通过命令 ffmpeg -h encoder=libx264 来查看它所支持的输入格式

Encoder libx264 [libx264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10]:
    General capabilities: delay threads 
    Threading capabilities: auto
    Supported pixel formats: yuv420p yuvj420p yuv422p yuvj422p yuv444p yuvj444p nv12 nv16 nv21

yuv422p不是YUY2, 可以看见我从USB摄像头直接取出的数据YUY2是不能直接当作输入格式的。(采集YUY2数据查看上一篇文章https://my.oschina.net/noevilme/blog/4462358

常有3种方案来做转换:

  1. 自己按像素点做转换
  2. 使用libyuv
  3. 使用ffmpeg swscale

我推荐第2种和第3种, 大佬们的算法都有优化的,除非你觉得自己更牛X。据江湖传言libyuv是swscale的几倍速度,我没测过哈。

转换前先了解一下YUY2和I420数据格式,话说YUV各种名称实在有点乱,参考http://fourcc.org/yuv.php

YUY2, YUYV, YUV422  这三个都是YUY2的别称,ffmpeg定义AV_PIX_FMT_YUYV422。

    Y U Y V Y U Y V
    Y U Y V Y U Y V
    Y U Y V Y U Y V
    Y U Y V Y U Y V
    Y U Y V Y U Y V
    Y U Y V Y U Y V
    Y U Y V Y U Y V  

I420, IYUV, YUV420P, YU12, 前面这几个都是I420的名字,其中YUV420P又是几个格式的统称,特定环境下就是I420,ffmpeg定义AV_PIX_FMT_YUV420P。

    Y Y Y Y Y Y Y Y
    Y Y Y Y Y Y Y Y
    Y Y Y Y Y Y Y Y
    Y Y Y Y Y Y Y Y
    U U U U U U U U
    V V V V V V V V

一、使用libyuv::YUY2ToI420

libyuv需要自己编译安装https://github.com/lemenkov/libyuv

// Convert YUY2 to I420.
  LIBYUV_API
  int YUY2ToI420(const uint8_t* src_yuy2,
                 int src_stride_yuy2,
                 uint8_t* dst_y,
                 int dst_stride_y,
                 uint8_t* dst_u,
                 int dst_stride_u,
                 uint8_t* dst_v,
                 int dst_stride_v,                                                                                                                                                                          
                 int width,
                 int height);

上面是接口定义,stride参数是指图片格式行距。

int libyuv_convert(const char *input_file, const char *output_file, int width,
                   int height) {
    FILE *in_fp = fopen(input_file, "rb");
    if (!in_fp) {
        std::cout << "open input failure" << std::endl;
        return 1;
    }
    FILE *out_fp = fopen(output_file, "wb");
    if (!out_fp) {
        std::cout << "open output failure" << std::endl;
        return 1;
    }

    uint8_t *yuy2_image = new uint8_t[width * height * 2];
    uint8_t *i420_image = new uint8_t[width * height * 3 / 2];

    while (fread(yuy2_image, 1, width * height * 2, in_fp) ==
           (size_t)width * height * 2) {
        uint8_t *i420_y = i420_image;
        uint8_t *i420_u = i420_y + width * height;
        uint8_t *i420_v = i420_u + width * height / 4;
        libyuv::YUY2ToI420(yuy2_image, width * 2, i420_y, width, i420_u,
                           width / 2, i420_v, width / 2, width, height);

        fwrite(i420_image, 1, width * height * 3 / 2, out_fp);
    }

    delete[] i420_image;
    delete[] yuy2_image;
    fclose(in_fp);
    fclose(out_fp);

    return 0;
}

二、使用sws_scale

swscale库是ffmpeg的一部分,所以在操作的时候用AVFrame结构更加方便,不然得自己定义一个二维数组。

int ffmpeg_convert2(const char *input_file, const char *output_file, int width,
                    int height) {
    SwsContext *context;
    FILE *in_fp, *out_fp;

    in_fp = fopen(input_file, "rb");
    if (!in_fp) {
        std::cout << "open input failure" << std::endl;
        return 1;
    }

    out_fp = fopen(output_file, "wb");
    if (!out_fp) {
        std::cout << "open out file failure" << std::endl;
        fclose(in_fp);
        return 1;
    }

    context = sws_getContext(width, height, AV_PIX_FMT_YUYV422, width, height,
                             AV_PIX_FMT_YUV420P, SWS_FAST_BILINEAR, nullptr,
                             nullptr, nullptr);

    AVFrame *av_frame_in = av_frame_alloc();
    auto yuy2_image_size =
        av_image_alloc(av_frame_in->data, av_frame_in->linesize, width, height,
                       AV_PIX_FMT_YUYV422, 1);

    AVFrame *av_frame_out = av_frame_alloc();
    auto i420_image_size =
        av_image_alloc(av_frame_out->data, av_frame_out->linesize, width,
                       height, AV_PIX_FMT_YUV420P, 1);

    while (fread(av_frame_in->data[0], 1, yuy2_image_size, in_fp) ==
           (size_t)yuy2_image_size) {

        sws_scale(context, av_frame_in->data, av_frame_in->linesize, 0, height,
                  av_frame_out->data, av_frame_out->linesize);

        fwrite(av_frame_out->data[0], 1, i420_image_size, out_fp);
    }

    sws_freeContext(context);

    av_freep(&av_frame_in->data[0]);
    av_freep(&av_frame_out->data[0]);
    av_frame_free(&av_frame_in);
    av_frame_free(&av_frame_out);
    fclose(in_fp);
    fclose(out_fp);

    return 0;
}

调用函数

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <libyuv/convert_from.h>
#include <libyuv/cpu_id.h>
#include <libyuv/planar_functions.h>
#include <libyuv/row.h>

extern "C" {
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavutil/imgutils.h>
#include <libswscale/swscale.h>
#include <libyuv.h>
#include <libyuv/convert.h>
};


int main(int argc, char **argv) {
    const char *input_file =
        "1280x720_yuy2.yuv";
    const char *output_file = "yuv_1280x720_i420.yuv";

    libyuv_convert(input_file, output_file, 1280, 720);
    ffmpeg_convert2(input_file, "ff_1280x720_i420.yuv", 1280, 720);

    return 0;
}
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