yuv转换之I420转NV12

yuv

含义

Y: 表示明亮度(Luminance或Luma)
U和V: 色度(Chrominance或者Chroma)

YUV420

yuv420是YUV像素格式的一种。

大小：
对于分辨率为 W×H 的图像：

• Y 分量大小：W × H 字节（每个像素 1 字节）。

• U 分量大小：(W/2) × (H/2) = W×H/4 字节。

• V 分量大小：(W/2) × (H/2) = W×H/4 字节。

yuv420p => I420
yuv420 planar代表内存分布是有y u v三个平面，代码理解就是有yuv三个不同指针，分别记录存放着对应分量数据的地址。

存放为图片分量数据排布

YUV420SP =>nv12/nv21为 semi-planar 模式。代码理解是有两个不同指针，记录着两块地址，一款放y分量数据，一路放UV数据，UV交错放在一起。

存放为图片分量数据排布

问题

将内存中一帧数据（格式是yuv420p，有stride，w按512字节对齐），保存为yuv格式图片。

思路：获取y数据写入，然后获取u数据写入，然后获取v数据写入文件。
1.获取y数据，大小为width * height
2.获取u数据，大小为width/2 * height/2
3.获取v数据，大小为width/2 * height/2

疑问：这里是不是直接对应分量地址去取对于大小的数据即可？
答：并不是，有stride，这个是步长，意思是内存中有字节对齐，w按512字节对齐就是每一行的数据是512的倍数，不足的会自动填充数据的。

代码理解就是例如1920 * 1080的图像数据。y分量数据大小是1920 * 1080字节，1920就是它的一行，从y地址从一次取一行数据，然后取1080次。但是有步长，正常你第一个从ptr_y地址取第一行数据，第二次是从ptr_y+1920取数据是吧，但是有步长，这个就变为ptr_y+2048取数据。 uv分量同理。

2048就是1920向上512倍数最近的值。一般帧结构体中会给出计算好对于分量的stride。

示例代码如下：

void save_yuv420_frame(VIDEO_FRAME_INFO_S *stFrameInfom, const char* filename) {
    FILE* pfd = fopen(filename, "wb");
    if (!pfd) {
        perror("Failed to open file");
        return;
    }
    VIDEO_FRAME_S *pVBuf = &(stFrameInfom->stVFrame);
    U32 u32ChromaPicW = 0;
    U32 u32ChromaPicH = 0;
    U8 *pVirAddr_Y = (U8 *) pVBuf->u64VirAddr[0];
    U8 *pVirAddr_U = (U8 *) pVBuf->u64VirAddr[1];
    U8 *pVirAddr_V = (U8 *) pVBuf->u64VirAddr[2];
    u32ChromaPicW = pVBuf->u32Width/2;
    u32ChromaPicH = pVBuf->u32Height/2;
    
    fprintf(stderr, "saving......Y......\n");
    fflush(stderr);
    for (int i = 0; i < pVBuf->u32Height; i++) {
        fwrite(pVirAddr_Y, pVBuf->u32Width, 1, pfd);
        pVirAddr_Y += pVBuf->u32Stride[0];
    }
    fflush(pfd);

    fprintf(stderr, "saving......U......\n");
    fflush(stderr);
    for (int i = 0; i < u32ChromaPicH; i++) {
        fwrite(pVirAddr_U, u32ChromaPicW, 1, pfd);
        pVirAddr_U += pVBuf->u32Stride[1];
    }
    fflush(pfd);

    fprintf(stderr, "saving......V......\n");
    fflush(stderr);
    for (int i = 0; i < u32ChromaPicH; i++) {
        fwrite(pVirAddr_V, u32ChromaPicW, 1, pfd);
        pVirAddr_V += pVBuf->u32Stride[2];
    }
    fflush(pfd);
    fprintf(stderr, "save %dth yuv data done !\n", 10);
    fflush(stderr);
    fclose(pfd);
    return 0;   
}

将内存中一帧数据（格式是yuv420p，有stride，w按512字节对齐），保存为nv12的yuv格式图片
思路：
NV12 y分量数据和I420一样 ，uv数据量和I420也是一样，只是交错放在一起。
1.先存放y数据
2.交错存放UV数据

示例代码如下。

int save_nv12_frame(VIDEO_FRAME_INFO_S *stFrameInfom, const char* filename) {
    FILE* pfd = fopen(filename, "wb");
    if (!pfd) {
        perror("Failed to open file");
        return -1;
    }
    
    VIDEO_FRAME_S *pVBuf = &(stFrameInfom->stVFrame);
    U32 width = pVBuf->u32Width;
    U32 height = pVBuf->u32Height;
    U32 chromaWidth = width/2;
    U32 chromaHeight = height/2;
    
    U8 *pY = (AR_U8 *)pVBuf->u64VirAddr[0];
    U8 *pU = (AR_U8 *)pVBuf->u64VirAddr[1];
    U8 *pV = (AR_U8 *)pVBuf->u64VirAddr[2];
    
    U32 yStride = pVBuf->u32Stride[0];
    U32 uStride = pVBuf->u32Stride[1];
    U32 vStride = pVBuf->u32Stride[2];
    
    // 写入Y平面数据
    fprintf(stderr, "Writing Y plane...\n");
    for (int i = 0; i < height; i++) {
        fwrite(pY, width, 1, pfd);
        pY += yStride;
    }
    
    // 分配临时缓冲区存储UV交错数据
    U32 uvSize = chromaWidth * chromaHeight * 2;
    U8 *uvBuffer = (U8 *)malloc(uvSize);
    if (!uvBuffer) {
        fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
        fclose(pfd);
        return -1;
    }
    
    // 生成NV12格式的UV数据 (U和V交替存储)
    fprintf(stderr, "Generating NV12 UV data...\n");
    U8 *uvPtr = uvBuffer;
    for (int i = 0; i < chromaHeight; i++) {
        for (int j = 0; j < chromaWidth; j++) {
            *uvPtr++ = *pU++;  // U分量
            *uvPtr++ = *pV++;  // V分量
        }
        pU += uStride - chromaWidth;
        pV += vStride - chromaWidth;
    }
    
    // 写入UV数据
    fprintf(stderr, "Writing UV data...\n");
    fwrite(uvBuffer, uvSize, 1, pfd);
    
    // 释放资源
    free(uvBuffer);
    fclose(pfd);
    
    fprintf(stderr, "NV12 frame saved successfully\n");
    return 0;
}