【音视频数据数据处理 1】【YUV篇】分离YUV420P像素数据中的Y、U、V分量

一、YUV420P 数据格式介绍
二、分离YUV420P像素数据中的Y、U、V分量 - 代码实现
三、查看生成的YUV分量文件
- 1. 查看 yuv420p_i420.y 文件
- 2. 查看 yuv420p_i420.u 文件
- 3. 查看 yuv420p_i420.v 文件

本文开始参考雷神雷霄骅的文章，开始自已写代码学习。

视频像素数据在视频播放器的解码流程中的位置如下图所示。

在学习之前，先准备好一张YUV图片。
从网上下载一张 720x480 的 jpg 图片，通过 ffmpeg.exe 工具，将其转换成YUV420P 格式的图片。

JPG转YUV420P命令：ffmpeg -i Test.jpg -s 720x480 -pix_fmt yuv420p test.yuv
ffplay查看YUV420P图片命令：ffplay.exe -video_size 720x480 -pix_fmt yuv420p test.yuv

图片素材已上传CSDN：
《[素材]分离YUV420P像素数据中的Y、U、V分量.zip》
《【c代码+素材】分离YUV420P中的YUV分量.zip》

素材准备好了，我们开始写代码吧。

本文链接：《【音视频数据数据处理 1】【YUV篇】分离YUV420P像素数据中的Y、U、V分量》

一、YUV420P 数据格式介绍

YUV 格式有两大类：planar 和 packed
对于planar 的YUV格式，先连续存储所有像素点的Y，紧接着存储所有像素点的U，随后是所有像素点的V。
对于packed 的YUV格式，每个像素点的Y,U,V是连续交叉存储的。
YUV 分为三个分量
“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值；
而“U”和“V” 表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。

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。

YUV码流的存储格式其实与其采样的方式密切相关，主流的采样方式有三种，YUV 4:4:4，YUV 4:2:2，YUV 4:2:0

本文目前重点关注 YUV420P，其格式如下：

I420: YYYYYYYY UU VV             =>YUV420P
YV12: YYYYYYYY VV UU            =>YUV420P
NV12: YYYYYYYY UV UV            =>YUV420SP
NV21: YYYYYYYY VU VU            =>YUV420SPYV12 ： 亮度（行×列） ＋ U（行×列/4) + V（行×列/4）
I420 ： 亮度（行×列） ＋ V（行×列/4) + U（行×列/4）

二、分离YUV420P像素数据中的Y、U、V分量 - 代码实现

在查看图片时，我们从 ffplay 上可以看到图片的所有信息，可以看出，我们当前图片格式为：yuv420p，I420

Input #0, rawvideo, from 'test.yuv':Duration: 00:00:00.04, start: 0.000000, bitrate: 103680 kb/sStream #0:0: Video: rawvideo (I420 / 0x30323449), yuv420p, 720x480, 103680 kb/s, 25 tbr, 25 tbn, 25 tbc

因些，test.yuv 的图像存储格式为： YY YY YY YY UU VV

test.yuv 分辨率为，720x480，也就是有720x480个像素点，所以其存储格式为：

test.yuv = 720x480个Y + 720x480个U + 720x480个V

好，确定了存储格式，我们开始写代码吧。


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 分离 YUV420P I420 格式图片的YUV分量
// 格式为：YY YY YY YY ... UU...VV
void Split_YUV420_I420(char *path, int width, int height)
{FILE *file = fopen(path, "rb+");   //只读打开源文件FILE *file_y = fopen("yuv420p_i420.y", "wb+");   //可读可写创建 Y分量文件 FILE *file_u = fopen("yuv420p_i420.u", "wb+"); //可读可写创建 U分量文件 FILE *file_v = fopen("yuv420p_i420.v", "wb+"); //可读可写创建 V分量文件 // 申请 width * hight * 3 / 2 的内存unsigned char *p, *pic = (unsigned char *)malloc(sizeof(char) * width * height * 3 / 2);size_t num=0;num = fread(pic, 1, width*height*3/2, file);  // 读取源图片的所有内容,每个数据块为1字节 printf("读取 %d 个字节的数据\n", num);            p = pic;num = fwrite(p, 1, width * height, file_y);   // 保存Y分量，pic[0, width*height] ,每个数据块写1字节 printf("写入 %d 个字节的数据\n", num);            p = p + width * height;num = fwrite(p, 1, width * height / 4, file_u); // 保存U分量，pic[width*height, width*height*5/4] ,每个数据块写1字节 printf("写入 %d 个字节的数据\n", num);       p = p + width * height / 4;num = fwrite(p, 1, width * height / 4, file_v); // 保存V分量，pic[width*height*5/4, width*height*3/2] ,每个数据块写1字节 printf("写入 %d 个字节的数据\n", num);free(pic);fclose(file);fclose(file_y);fclose(file_u);fclose(file_v);
}int main(void)
{char path[]="yuv420p_i420.yuv";Split_YUV420_I420(path, 720, 480);return 0;
}

运行结果为：生成了yuv420p_i420.y、yuv420p_i420.u、yuv420p_i420.v 三个文件

读取 518400 个字节的数据
写入 345600 个字节的数据
写入 86400 个字节的数据
写入 86400 个字节的数据
请按任意键继续. . .

三、查看生成的YUV分量文件

查看工具为：YUV Player Deluxe

1. 查看 yuv420p_i420.y 文件

2. 查看 yuv420p_i420.u 文件

由于YUV420中，2个像素点，才会对应一个u，所以，查看 u 分量文件时，需要配置size为原size 的一半。

3. 查看 yuv420p_i420.v 文件

《视音频数据处理入门：RGB、YUV像素数据处理》
《图文详解YUV420数据格式》