FFmpeg之yuv旋转(十九)

一、按像素点旋转图像

假设有以下一张图像：

Pixel1 Pixel2 Pixel3 Pixel4

Pixel5 Pixel6 Pixel7 Pixel8

其图像分辨率是width x height

在顺时针旋转90度后，其内容将会变成：

Pixel5 Pixel1

Pixel6 Pixel2

Pixel7 Pixel3

Pixel8 Pixel4

分辨率变成了height x width

也就是：

原始数据第 height - 1 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 0 列的像素点
原始数据第 height - 1 行第 1 列的像素点将会变成目标数据第 1 行第 0 列的像素点
…
原始数据第 height - 1 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 width - 1 行第 0 列的像素点
…
原始数据第 1 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 width - 1 行第 height - 2 列的像素点
原始数据第 1 行第 width - 2 列的像素点将会变成目标数据第 width - 2 行第 height - 2 列的像素点
原始数据第 1 行第 width - 3 列的像素点将会变成目标数据第 width - 3 行第 height - 2 列的像素点
…
原始数据第 i 行第 j 列的像素点将会变成目标数据第 j 行第 height - 1 - i 列的像素点

2. 若旋转**180**度，其内容将会变成： >Pixel8 Pixel7 Pixel6 Pixel5
Pixel4 Pixel3 Pixel2 Pixel1

也就是

原始数据第 0 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 height - 1 行第 width - 1 列的像素点
原始数据第 1 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 height - 2 行第 width - 1 列的像素点
…
原始数据第 height - 1 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 width - 1 列的像素点
原始数据第 height - 1 行第 1 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 width - 2 列的像素点
…
原始数据第 i 行第 j 列的像素点将会变成目标数据第 height - 1 - i 行第 width - 1 - j 列的像素点

3. 若旋转**270**度，其内容将会变成： >Pixel4 Pixel8
Pixel3 Pixel7
Pixel2 Pixel6
Pixel1 Pixel5

也就是：

原始数据第 0 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 0 列的像素点
原始数据第 0 行第 width - 2 列的像素点将会变成目标数据第 1 行第 0 列的像素点
…
原始数据第 0 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 width - 1 行第 0 列的像素点
…
原始数据第 1 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 1 列的像素点
原始数据第 1 行第 width - 2 列的像素点将会变成目标数据第 1 行第 1 列的像素点
…
原始数据第 i 行第 j 列的像素点将会变成目标数据第 width - j - 1 行第 i 列的像素点

二、旋转 BGR24 / RGB24 数据

BGR24 / RGB24 都是以3个byte作为一个像素，因此在旋转时需要将3个byte作为一个整体进行旋转。示例代码如下。

旋转90度：

void rotateRgb24Degree90(char *rgb24, char *rotatedRgb24, int width, int height) {int lineDataSize = width * 3;int rotatedRgb24Index = 0;int finalLineStartIndex = (height - 1) * lineDataSize;for (int w = 0; w < lineDataSize; w += 3) {int bgr24StartIndex = finalLineStartIndex + w;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h++) {rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[bgr24StartIndex - offset];rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[bgr24StartIndex - offset + 1];rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[bgr24StartIndex - offset + 2];offset += lineDataSize;}}
}

旋转180度

void rotateRgb24Degree180(char *rgb24, char *rotatedRgb24, int width, int height) {int lineDataSize = width * 3;int rotatedRgb24Index = 0;int rgb24StartIndex = lineDataSize * height - 3;for (int h = height - 1; h >= 0; h--) {for (int w = lineDataSize - 3; w >= 0; w -= 3) {rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[rgb24StartIndex];rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[rgb24StartIndex + 1];rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[rgb24StartIndex + 2];rgb24StartIndex -= 3;}}
}

旋转270度

void rotateRgb24Degree270(char *rgb24, char *rotatedRgb24, int width, int height) {int lineDataSize = width * 3;int rotatedRgb24Index = 0;int finalColumnStartIndex = lineDataSize;for (int w = 0; w < lineDataSize; w += 3) {finalColumnStartIndex -= 3;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h++) {rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[finalColumnStartIndex + offset];rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[finalColumnStartIndex + offset + 1];rotatedRgb24[rotatedRgb24Index++] = rgb24[finalColumnStartIndex + offset + 2];offset += lineDataSize;}}
}

三、旋转NV21、NV12数据

对于NV21或NV12数据，其排列是width * height个Y连续存储，接下来是 height / 2 行的UV数据，每一行的UV数据是 width / 2 个U和 width / 2 个V交叉存储（NV21是VU VU VU VU…，NV12是UV UV UV UV …），Y数据的大小刚好就是像素数，可以直接进行旋转，对于U和V数据，需要考虑下标的跳跃情况（由于NV21和NV12的U和V只是刚好位置相反，因此旋转NV21的代码也同样适用于旋转NV12）。示例代码如下。

旋转90度

void rotateNv21Degree90(char *nv21, char *rotatedNv21, int width, int height) {int yFinalLineStartIndex = (height - 1) * width;int rotatedYIndex = 0;//rotate yfor (int w = 0; w < width; w++) {int yStartIndex = yFinalLineStartIndex + w;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h++) {rotatedNv21[rotatedYIndex++] = nv21[yStartIndex - offset];offset += width;}}//rotate uvint uvFinalLineStartIndex = width * height * 3 / 2 - width;int rotatedVIndex = width * height;int rotatedUIndex = width * height + 1;for (int w = 0; w < width; w += 2) {int uvStartIndex = uvFinalLineStartIndex + w;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h += 2) {rotatedNv21[rotatedVIndex] = nv21[uvStartIndex - offset];rotatedNv21[rotatedUIndex] = nv21[uvStartIndex - offset + 1];offset += width;rotatedVIndex += 2;rotatedUIndex += 2;}}
}

旋转180度

void rotateNv21Degree180(char *nv21, char *rotatedNv21, int width, int height) {int yIndex = width * height - 1;int rotatedYIndex = 0;//rotate yfor (int h = height - 1; h >= 0; h--) {for (int w = width - 1; w >= 0; w--) {rotatedNv21[rotatedYIndex++] = nv21[yIndex];yIndex--;}}int uvIndex = width * height * 3 / 2 - 2;int rotatedVIndex = width * height;int rotatedUIndex = width * height + 1;//rotate uvfor (int h = height - 1; h >= 0; h -= 2) {for (int w = width - 1; w >= 0; w -= 2) {rotatedNv21[rotatedVIndex] = nv21[uvIndex];rotatedNv21[rotatedUIndex] = nv21[uvIndex + 1];uvIndex -= 2;rotatedVIndex += 2;rotatedUIndex += 2;}}
}

旋转270度

void rotateNv21Degree270(char *nv21, char *rotatedNv21, int width, int height) {int rotatedYIndex = 0;int yFinalColumnStartIndex = width;//rotate yfor (int w = 0; w < width; w++) {int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h++) {rotatedNv21[rotatedYIndex++] = nv21[yFinalColumnStartIndex + offset];offset += width;}yFinalColumnStartIndex--;}//rotate uvint uvFinalColumnStartIndex = width * height + width;int rotatedVIndex = width * height;int rotatedUIndex = width * height + 1;for (int w = 0; w < width; w += 2) {uvFinalColumnStartIndex -= 2;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h += 2) {rotatedNv21[rotatedVIndex] = nv21[uvFinalColumnStartIndex + offset];rotatedNv21[rotatedUIndex] = nv21[uvFinalColumnStartIndex + offset + 1];offset += width;rotatedVIndex += 2;rotatedUIndex += 2;}}
}

四、旋转I420、YV12数据

对于I420、YV12数据，其排列是width * height个Y连续存储，接下来是连续的U和V或连续的V和U（I420是UUUUUUUU…VVVVVVVV…，YV12是VVVVVVVV…UUUUUUUU…），Y数据的大小刚好就是像素数，可以直接进行旋转；因为U和V的宽高都只有Y的宽高的一半，所以宽高的循环数各只有Y的一半（由于I420和YV12的U和V只是刚好位置相反，因此旋转I420的代码也同样适用于旋转YV12）。示例代码如下。

旋转90度

void rotateI420Degree90(char *i420, char *rotatedI420, int width, int height) {int halfWidth = width / 2;int yFinalLineStartIndex = (height - 1) * width;int rotatedYIndex = 0;//rotate yfor (int w = 0; w < width; w++) {int yStartIndex = yFinalLineStartIndex + w;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h++) {rotatedI420[rotatedYIndex++] = i420[yStartIndex - offset];offset += width;}}//rotate uvint uFinalLineStartIndex = width * height * 5 / 4 - halfWidth;int vFinalLineStartIndex = width * height * 3 / 2 - halfWidth;int rotatedUIndex = width * height;int rotatedVIndex = width * height * 5 / 4;for (int w = 0; w < width; w += 2) {int uStartIndex = uFinalLineStartIndex + w / 2;int vStartIndex = vFinalLineStartIndex + w / 2;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h += 2) {rotatedI420[rotatedUIndex++] = i420[uStartIndex - offset];rotatedI420[rotatedVIndex++] = i420[vStartIndex - offset];offset += halfWidth;}}
}

旋转180度

void rotateI420Degree180(char *i420, char *rotatedI420, int width, int height) {int yIndex = width * height - 1;int rotatedYIndex = 0;//rotate yfor (int h = height - 1; h >= 0; h--) {for (int w = width - 1; w >= 0; w--) {rotatedI420[rotatedYIndex++] = i420[yIndex];yIndex--;}}int uIndex = width * height * 5 / 4 - 1;int vIndex = width * height * 3 / 2 - 1;int rotatedUIndex = width * height;int rotatedVIndex = width * height * 5 / 4;//rotate uvfor (int h = height - 1; h >= 0; h -= 2) {for (int w = width - 1; w >= 0; w -= 2) {rotatedI420[rotatedUIndex++] = i420[uIndex--];rotatedI420[rotatedVIndex++] = i420[vIndex--];}}
}

旋转270度

void rotateI420Degree270(char *i420, char *rotatedI420, int width, int height) {int halfWidth = width / 2;int yFinalColumnStartIndex = width;int rotatedYIndex = 0;//rotate yfor (int w = 0; w < width; w++) {int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h++) {rotatedI420[rotatedYIndex++] = i420[yFinalColumnStartIndex + offset];offset += width;}yFinalColumnStartIndex--;}//rotate uvint uFinalColumnStartIndex = width * height + width;int vFinalColumnStartIndex = width * height * 5 / 4 + width;int rotatedUIndex = width * height;int rotatedVIndex = width * height * 5 / 4;for (int w = 0; w < width; w += 2) {uFinalColumnStartIndex--;vFinalColumnStartIndex--;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h += 2) {rotatedI420[rotatedUIndex++] = i420[uFinalColumnStartIndex + offset];rotatedI420[rotatedVIndex++] = i420[vFinalColumnStartIndex + offset];offset += halfWidth;}}
}

五、旋转YUYV数据

由于YUYV的排列方式是（YUYV YUYV YUYV …），其共用关系是每2个横向相邻的Y会使用同一组U和V，因此，在旋转180度时，YUV的共用关系可以不被打破，只是更改每4个byte中的2个Y的顺序；但是在旋转90度或270度时，由于原来横向的Y将被修改为纵向，YUV的共用关系也将被打破。示例代码如下。

旋转90度

void rotateYuyvDegree90(char *yuyv, char *rotatedYuyv, int width, int height) {int lineDataSize = width * 2;int rotatedLineDataSize = height * 2;int rotatedYuyvIndex = 0;int finalLineStartIndex = (height - 2) * lineDataSize;for (int w = 0; w < lineDataSize; w += 4) {int yuyvStartIndex = finalLineStartIndex + w;int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h += 2) {/*** y1 u1 y2 v2   y3 u2 y4 v2*                              ->    旋转后的画面脑补下* y5 u3 y6 v3   y7 u4 y8 v4*///y5rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex] = yuyv[yuyvStartIndex - offset + lineDataSize];//u3rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + 1] = yuyv[yuyvStartIndex - offset + lineDataSize + 1];//y1rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + 2] = yuyv[yuyvStartIndex - offset];//v3rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + 3] = yuyv[yuyvStartIndex - offset + lineDataSize + 3];//y6rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + rotatedLineDataSize] = yuyv[yuyvStartIndex + lineDataSize - offset + 2];//u1rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + rotatedLineDataSize + 1] = yuyv[yuyvStartIndex - offset + 1];//y2rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + rotatedLineDataSize + 2] = yuyv[yuyvStartIndex - offset + 2];//v1rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + rotatedLineDataSize + 3] = yuyv[yuyvStartIndex - offset + 3];rotatedYuyvIndex += 4;offset += lineDataSize * 2;}rotatedYuyvIndex += rotatedLineDataSize;}
}

旋转180度

void rotateYuyvDegree180(char *yuyv, char *rotatedYuyv, int width, int height) {int lineDataSize = width * 2;int yuyvIndex = lineDataSize * height - 4;int rotatedIndex = 0;//rotatefor (int h = height - 1; h >= 0; h--) {for (int w = lineDataSize - 4; w >= 0; w -= 4) {rotatedYuyv[rotatedIndex++] = yuyv[yuyvIndex + 2];rotatedYuyv[rotatedIndex++] = yuyv[yuyvIndex + 1];rotatedYuyv[rotatedIndex++] = yuyv[yuyvIndex];rotatedYuyv[rotatedIndex++] = yuyv[yuyvIndex + 3];yuyvIndex -= 4;}}
}

旋转270度

void rotateYuyvDegree270(char *yuyv, char *rotatedYuyv, int width, int height) {int lineDataSize = width * 2;int rotatedLineDataSize = height * 2;int rotatedYuyvIndex = 0;int finalColumnStartIndex = lineDataSize - 4;for (int w = 0; w < lineDataSize; w += 4) {int offset = 0;for (int h = 0; h < height; h += 2) {/*** y1 u1 y2 v1   y3 u2 y4 v2*                              ->    旋转后的画面脑补下* y5 u3 y6 v3   y7 u4 y8 v4*///y4rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex] = yuyv[finalColumnStartIndex + offset + 2];//u2rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + 1] = yuyv[finalColumnStartIndex + offset + 1];//y8rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + 2] = yuyv[finalColumnStartIndex + offset + lineDataSize +2];//v2rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + 3] = yuyv[finalColumnStartIndex + offset + 3];//y3rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + rotatedLineDataSize] = yuyv[finalColumnStartIndex + offset];//u4rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + rotatedLineDataSize + 1] = yuyv[finalColumnStartIndex + lineDataSize + offset + 1];//y7rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + rotatedLineDataSize + 2] = yuyv[finalColumnStartIndex + lineDataSize + offset];//v4rotatedYuyv[rotatedYuyvIndex + rotatedLineDataSize + 3] = yuyv[finalColumnStartIndex + lineDataSize + offset + 3];rotatedYuyvIndex += 4;offset += lineDataSize * 2;}finalColumnStartIndex -= 4;rotatedYuyvIndex += rotatedLineDataSize;}
}

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