sws_scale图像缩放函数介绍

sws_scale() 是 libswscale 库里面一个非常常用的函数，它的功能如下：

1，对图像的大小进行缩放。

2，转换图像格式跟颜色空间，例如把 YUYV422 转成 RGB24 。

3，转换像素格式的存储布局，例如把 YUYV422 转成 YUV420P ，YUYV422 是 packed 的布局，YUV 3 个分量是一起存储在 data[0] 里面的。而 YUV420P 是 planner 的布局，YUV 分别存储在 data[0] ~ data[2]。

sws_scale() 转换到不同的颜色空间的时候，例如 yuv 转 rgb，或者 rgb 转 yuv，通常是有损失的，推荐阅读《RGB与YUV相互转换》

下面来演示一下 sws_scale() 函数的用法，本文的代码下载地址：GitHub，编译环境是 Qt 5.15.2 跟 MSVC2019_64bit 。

先讲解 sws_scale_1 项目的重点代码，如下：

int sws_flags = SWS_BICUBIC;
AVFrame* result_frame = av_frame_alloc();
//定义 AVFrame 的格式，宽高。
result_frame->format = AV_PIX_FMT_BGRA;
result_frame->width = 200;
result_frame->height = 100;

sws_scale_1 项目一开始的时候，就创建了一个 result_frame 变量，用来保存转换之后的图像内容，注意，这个 av_frame_alloc() 函数只会申请了 AVFrame 这个结构体的内存，AVFrame 里面的 data buffers 内存是没有申请的。

所以我们需要指定一下 AVFrame 的像素格式，宽高之后，再调 av_frame_get_buffer() 函数来申请 buffers 的内存。如下：

ret = av_frame_get_buffer(result_frame, 1);

重点：你必须指定像素格式，宽高，它才知道要申请多少内存。最后一个参数是对齐参数，用的是 1 字节对齐，推荐阅读《FFmpeg内存对齐》

申请完 result_frame 变量的内存，就可以开始进行 sws_scale() 转换了，如下：

上图中的 img_convert_ctx 变量是一个 sws 实例（上下文）。

sws_getCachedContext() 函数的定义如下：

struct SwsContext *sws_getCachedContext(struct SwsContext *context,int srcW, int srcH, enum AVPixelFormat srcFormat,int dstW, int dstH, enum AVPixelFormat dstFormat,int flags, SwsFilter *srcFilter,SwsFilter *dstFilter, const double *param);

sws_getCachedContext() 函数的名字之所以带 Cached，是因为如果 context 是 NULL，sws_getCachedContext() 函数内部就会申请 sws 实例的内存。如果 context 已经有内存了，就会复用，不会重新申请内存。

第 2 ~ 8 个参数就是原始图像的信息跟目标图像的信息，宽高，像素格式。

flags 参数是指使用哪种转换算法，一共有很多种算法，定义在 libswscale/swscale.h

/* values for the flags, the stuff on the command line is different */
#define SWS_FAST_BILINEAR     1
#define SWS_BILINEAR          2
#define SWS_BICUBIC           4
#define SWS_X                 8
#define SWS_POINT          0x10
#define SWS_AREA           0x20
#define SWS_BICUBLIN       0x40
.....

不过比较常用的算法就是 SWS_BICUBIC，ffplay 播放器也是用的这个算法。

sws_getCachedContext() 函数最后面 3 个参数很少用，直接填 NULL 就行。

sws_scale() 函数的定义如下：

int sws_scale(struct SwsContext *c, const uint8_t *const srcSlice[],const int srcStride[], int srcSliceY, int srcSliceH,uint8_t *const dst[], const int dstStride[]);

比较重要的是 srcSliceY 参数，这个应该是像素内存的偏移位，偏移多少才是真正的像素数据，本文没有偏移，所以填 0 即可。

转换成功之后，就可以把 BGRA 图像保存进去文件验证转换的结果，如下：

int save_rgb_to_file(AVFrame *frame, int num){//拼接文件名char pic_name[200] = {0};sprintf(pic_name,"./rgba_8888_%d.yuv",num);//写入文件FILE *fp = NULL;fp = fopen(pic_name, "wb+");fwrite(frame->data[0] , 1, frame->linesize[0] * frame->height, fp);fclose(fp);return 0;
}

由于 AV_PIX_FMT_BGRA 格式是 packetd 布局的，所以只有 data[0] 有数据，直接把 data[0] 写进去文件即可，

最后用 7yuv 软件打开查看内容，如下：

可以看到，确实缩小到了 200 x 100 的宽高，像素格式也是 RGBA8888 ，是正确的。

如果需要进行编码，把转换后的 AVFrame 丢给编码器即可，但是前提是需要设置好 PTS 。

但是有些场景，是不需要编码的，不需要编码，就不需要申请 AVFrame。有些场景只需要 sws_scale() 转换之后的内存，把内存丢给播放器播放，丢给网络，或者丢给另一个系统处理。

下面就介绍一下另一种申请图像内存的方式，流程如下：

//根据像素格式，宽高，确定内存的大小。
int buf_size = av_image_get_buffer_size(result_format, result_width, result_height, 1);
//申请内存
uint8_t* buffer = (uint8_t *)av_malloc(buf_size);
//把内存 映射 到数组，因为有些像素布局可能是 planner
av_image_fill_arrays(pixels, pitch, buffer, result_format, result_width, result_height, 1);

示例代码在 sws_scale_2 项目里面，重点如下：

最后运行之后的结果如下，确实转换成了 300 x 300 的图像。

其实还有一种更简单的申请图像内存的方法，可以把确定内存大小 ➔ 申请内存 ➔ 把内存映射到数组，这 3 步合成一步。

这就是 av_image_alloc() 函数，定义如下：

/*** Allocate an image with size w and h and pixel format pix_fmt, and* fill pointers and linesizes accordingly.* The allocated image buffer has to be freed by using* av_freep(&pointers[0]).** @param align the value to use for buffer size alignment* @return the size in bytes required for the image buffer, a negative* error code in case of failure*/
int av_image_alloc(uint8_t *pointers[4], int linesizes[4],int w, int h, enum AVPixelFormat pix_fmt, int align);

av_image_alloc() 函数的用法，就不演示了，读者自行探索。

至此，sws_scale图像缩放函数就介绍完毕了。

如果觉得 sws_scale() 函数使用起来比较麻烦，可以使用 scale滤镜来实现转换的需求。 scale 滤镜也支持各种转换算法。

补充一个知识点：图像相关的API函数在 libavutil/imgutil.h 能找到，AVFrame 相关的函数在 libavutil/frame.h 里面。AVFrame 是一个管理图像数据的结构体，AVFrame 里面有指针指向真正的图像内存数据。

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