RGB<---->YUV转换

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本文介绍了RGB与YUV颜色编码之间的转换，YUV主要用于电视系统和模拟视频，允许黑白电视与彩色电视兼容，并节省频宽。提供了一段C/C++代码实现RGB到YUV420的转换，以及从YUV420反向转换回RGB的代码，包括读取BMP文件、转换和写入BMP文件的功能。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

与我们熟知的RGB类似，YUV也是一种颜色编码方法，主要用于电视系统以及模拟视频领域，它将亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有UV信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。

并且，YUV不像RGB那样要求三个独立的视频信号同时传输，所以用YUV方式传送占用极少的频宽

1、RGB---->YUV转换

[html]view plaincopyprint? 
   
 // BmptoYuv420.cpp : Defines the entry point for the console application.  
 //  
   
 #include "stdafx.h"  
   
 // 说明：下面的代码用C\C++执行都可以，用C的时候请把#include<iostream> 删除。  
 //        代码的详细说明视频即将推出，请时刻关注我的Blog: http://hexun.com/ctfysj  
 //   
 // RGB to YUV420 原代码：  RGB2YUV.CPP文件  
   
 #include <stdio.h>  
 #include <stdlib.h>  
 #include <string.h>  
 #include <iostream>   
   
 //转换矩阵  
 #define MY(a,b,c) (( a*  0.2989  + b*  0.5866  + c*  0.1145))  
 #define MU(a,b,c) (( a*(-0.1688) + b*(-0.3312) + c*  0.5000 + 128))  
 #define MV(a,b,c) (( a*  0.5000  + b*(-0.4184) + c*(-0.0816) + 128))  
 //大小判断  
 #define DY(a,b,c) (MY(a,b,c) > 255 ? 255 : (MY(a,b,c) < 0 ? 0 : MY(a,b,c)))  
 #define DU(a,b,c) (MU(a,b,c) > 255 ? 255 : (MU(a,b,c) < 0 ? 0 : MU(a,b,c)))  
 #define DV(a,b,c) (MV(a,b,c) > 255 ? 255 : (MV(a,b,c) < 0 ? 0 : MV(a,b,c)))  
 //只处理352*288文件  
 #define WIDTH /*352*/320  
 #define HEIGHT /*288*/240  
   
 //读BMP  
 void ReadBmp(unsigned char *RGB,FILE *fp);  
   
 //转换函数  
 void Convert(unsigned char *RGB, unsigned char *YUV);  
   
 //入口  
 int main()  
 {  
     int i=1;  
     char file[255];  
     FILE *fp;  
     FILE *fp2;  
     unsigned char *YUV = NULL;  
     unsigned char *RGB = NULL;  
     unsigned int imgSize = WIDTH*HEIGHT;  
   
     if((fp2 = fopen("test.cif", "wb")) == NULL)//生成文件名  
     {  
         return 0;  
     }  
   
     RGB = (unsigned char*)malloc(imgSize*6);  
     YUV = (unsigned char*)malloc(imgSize + (imgSize>>1));  
      
     for(i=1; i<2; i++)  
     {  
         sprintf(file, "test.bmp", i);//读取文件  
         if((fp = fopen(file, "rb")) == NULL)  
           continue;  
   
         printf("打开文件%s\n", file);  
         ReadBmp(RGB, fp);  
         Convert(RGB, YUV);  
         fwrite(YUV, 1, imgSize+(imgSize>>1), fp2);//写入文件  
         fclose(fp);  
     }  
   
     fclose(fp2);  
     if(RGB)  
         free(RGB);  
   
     if(YUV)  
         free(YUV);  
   
     printf("完成\n");  
     system("pause");  
     return 1;  
 }  
   
 //读BMP  
 void ReadBmp(unsigned char *RGB,FILE *fp)  
 {  
     int i,j;  
     unsigned char temp;  
   
     fseek(fp,54, SEEK_SET);  
   
     fread(RGB+WIDTH*HEIGHT*3, 1, WIDTH*HEIGHT*3, fp);//读取  
     for(i=HEIGHT-1,j=0; i>=0; i--,j++)//调整顺序  
     {  
         memcpy(RGB+j*WIDTH*3,RGB+WIDTH*HEIGHT*3+i*WIDTH*3,WIDTH*3);  
     }  
       
     //顺序调整  
     for(i=0; (unsigned int)i < WIDTH*HEIGHT*3; i+=3)  
     {  
         temp = RGB[i];  
         RGB[i] = RGB[i+2];  
         RGB[i+2] = temp;  
     }  
 }  
   
 void Convert(unsigned char *RGB, unsigned char *YUV)  
 {  
     //变量声明  
     unsigned int i,x,y,j;  
     unsigned char *Y = NULL;  
     unsigned char *U = NULL;  
     unsigned char *V = NULL;  
       
     Y = YUV;  
     U = YUV + WIDTH*HEIGHT;  
     V = U + ((WIDTH*HEIGHT)>>2);  
   
     for(y=0; y < HEIGHT; y++)  
         for(x=0; x < WIDTH; x++)  
         {  
             j = y*WIDTH + x;  
             i = j*3;  
             Y[j] = (unsigned char)(DY(RGB[i], RGB[i+1], RGB[i+2]));  
   
             if(x%2 == 1 && y%2 == 1)  
             {  
                 j = (WIDTH>>1) * (y>>1) + (x>>1);  
                 //上面i仍有效  
                 U[j] = (unsigned char)  
                        ((DU(RGB[i  ], RGB[i+1], RGB[i+2]) +   
                          DU(RGB[i-3], RGB[i-2], RGB[i-1]) +  
                          DU(RGB[i  -WIDTH*3], RGB[i+1-WIDTH*3], RGB[i+2-WIDTH*3]) +  
                          DU(RGB[i-3-WIDTH*3], RGB[i-2-WIDTH*3], RGB[i-1-WIDTH*3]))/4);  
   
                 V[j] = (unsigned char)  
                        ((DV(RGB[i  ], RGB[i+1], RGB[i+2]) +   
                          DV(RGB[i-3], RGB[i-2], RGB[i-1]) +  
                          DV(RGB[i  -WIDTH*3], RGB[i+1-WIDTH*3], RGB[i+2-WIDTH*3]) +  
                          DV(RGB[i-3-WIDTH*3], RGB[i-2-WIDTH*3], RGB[i-1-WIDTH*3]))/4);  
             }  
   
         }  
 }  

说明：生成一个YUV格式的文件，此处取名为：test.cif

2、YUV---->RGB转换(把test.cif转换成bmp图片)

[html]view plaincopyprint? 
   
 // YuvtoRgb.cpp : Defines the entry point for the console application.  
 //  
   
 #include "stdafx.h"  
   
 //   
 // int main(int argc, char* argv[])  
 // {  
 //  return 0;  
 // }  
   
 #include <stdio.h>  
 #include <stdlib.h>  
 #include <iostream>  
 #define WIDTH /*352*/320  
 #define HEIGHT /*288*/240  
 //转换矩阵  
 double YuvToRgb[3][3] = {1,       0,  1.4022,  
                          1,    -0.3456, -0.7145,  
                          1,   1.771,       0};  
   
 //根据RGB三分量写BMP，不必关注  
 int WriteBmp(int width, int height, unsigned char *R,unsigned char *G,unsigned char *B, char *BmpFileName);  
   
 //转换函数  
 int Convert(char *file, int width, int height, int n)  
 {  
     //变量声明  
     int i = 0;  
     int temp = 0;  
     int x = 0;  
     int y = 0;  
     int fReadSize = 0;  
     int ImgSize = width*height;  
     FILE *fp = NULL;  
     unsigned char* yuv = NULL;  
     unsigned char* rgb = NULL;  
     unsigned char* cTemp[6];  
     char BmpFileName[256];  
   
     //申请空间  
     int FrameSize = ImgSize + (ImgSize >> 1);  
     yuv = (unsigned char *)malloc(FrameSize);  
     rgb = (unsigned char *)malloc(ImgSize*3);  
     //读取指定文件中的指定帧  
     if((fp = fopen(file, "rb")) == NULL)  
         return 0;  
     fseek(fp, FrameSize*(n-1), SEEK_CUR);  
     fReadSize = fread(yuv, 1, FrameSize, fp);  
     fclose(fp);  
     if(fReadSize < FrameSize)  
         return 0;  
     //转换指定帧  如果你不是处理文件 主要看这里  
     cTemp[0] = yuv;                        //y分量地址  
     cTemp[1] = yuv + ImgSize;            //u分量地址  
     cTemp[2] = cTemp[1] + (ImgSize>>2);    //v分量地址  
     cTemp[3] = rgb;                        //r分量地址  
     cTemp[4] = rgb + ImgSize;            //g分量地址  
     cTemp[5] = cTemp[4] + ImgSize;        //b分量地址  
     for(y=0; y < height; y++)  
         for(x=0; x < width; x++)  
         {  
             //r分量  
             temp = cTemp[0][y*width+x] + (cTemp[2][(y/2)*(width/2)+x/2]-128) * YuvToRgb[0][2];  
             cTemp[3][y*width+x] = temp<0 ? 0 : (temp>255 ? 255 : temp);  
             //g分量  
             temp = cTemp[0][y*width+x] + (cTemp[1][(y/2)*(width/2)+x/2]-128) * YuvToRgb[1][1]  
                                        + (cTemp[2][(y/2)*(width/2)+x/2]-128) * YuvToRgb[1][2];  
             cTemp[4][y*width+x] = temp<0 ? 0 : (temp>255 ? 255 : temp);  
             //b分量  
             temp = cTemp[0][y*width+x] + (cTemp[1][(y/2)*(width/2)+x/2]-128) * YuvToRgb[2][1];  
             cTemp[5][y*width+x] = temp<0 ? 0 : (temp>255 ? 255 : temp);  
         }  
   
     //写到BMP文件中  
     sprintf(BmpFileName, "test.bmp", file, n);  
     WriteBmp(width, height, cTemp[3], cTemp[4], cTemp[5], BmpFileName);  
   
     free(yuv);  
     free(rgb);  
     return n;  
 }  
 //入口 没啥东西  
 void main()  
 {  
     int i=1;  
 //    for( i=0; i<260; i++)  
         Convert("test.cif", WIDTH, HEIGHT, i);//调用上面的Convert,获取文件的第i帧  
 }  
   
 //写BMP  不必关注  
 int WriteBmp(int width, int height, unsigned char *R,unsigned char *G,unsigned char *B, char *BmpFileName)  
 {  
     int x=0;  
     int y=0;  
     int i=0;  
     int j=0;  
     FILE *fp;  
     unsigned char *WRGB;  
     unsigned char *WRGB_Start;  
     int yu = width*3%4;  
     int BytePerLine = 0;  
   
     yu = yu!=0 ? 4-yu : yu;  
     BytePerLine = width*3+yu;  
   
     if((fp = fopen(BmpFileName, "wb")) == NULL)  
         return 0;  
     WRGB = (unsigned char*)malloc(BytePerLine*height+54);  
     memset(WRGB, 0, BytePerLine*height+54);  
       
     //BMP头  
     WRGB[0] = 'B';  
     WRGB[1] = 'M';  
     *((unsigned int*)(WRGB+2)) = BytePerLine*height+54;  
     *((unsigned int*)(WRGB+10)) = 54;  
     *((unsigned int*)(WRGB+14)) = 40;  
     *((unsigned int*)(WRGB+18)) = width;  
     *((unsigned int*)(WRGB+22)) = height;  
     *((unsigned short*)(WRGB+26)) = 1;  
     *((unsigned short*)(WRGB+28)) = 24;  
     *((unsigned short*)(WRGB+34)) = BytePerLine*height;  
   
     WRGB_Start = WRGB + 54;  
   
     for(y=height-1,j=0; y >= 0; y--,j++)  
     {  
         for(x=0,i=0; x<width; x++)  
         {  
             WRGB_Start[y*BytePerLine+i++] = B[j*width+x];  
             WRGB_Start[y*BytePerLine+i++] = G[j*width+x];  
             WRGB_Start[y*BytePerLine+i++] = R[j*width+x];  
         }  
     }  
   
     fwrite(WRGB, 1, BytePerLine*height+54, fp);  
     free(WRGB);  
     fclose(fp);  
     return 1;  
 }  

  
 
 

  
 
 

  
 
 

  
 
 

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