YUV420轉(zhuǎn)RGBA之使用libyuv

前面在《YUV_420_888介紹及YUV420轉(zhuǎn)RGBA》一文中介紹了YUV420的轉(zhuǎn)換命贴，并提供了自己寫的轉(zhuǎn)換代碼暮的。但是實(shí)際項(xiàng)目中一般不會(huì)自己手寫代碼逐個(gè)像素去轉(zhuǎn)換奏黑，因?yàn)檫@樣轉(zhuǎn)換的速度比較慢。通常我們可以使用opencv或者libyuv來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換湾揽。本文就介紹使用libyuv進(jìn)行轉(zhuǎn)換茵瘾。

YUV420轉(zhuǎn)RGBA系列共三篇：

本文是其中的第三篇，作為最后一篇勺馆，本文對(duì)三種不同方式做了一個(gè)對(duì)比測(cè)試戏售。

1. 下載libyuv

網(wǎng)址：https://chromium.googlesource.com/libyuv/libyuv
git下載：git clone https://chromium.googlesource.com/libyuv/libyuv
下載libyuv源碼完后編譯，取得庫(kù)文件草穆。這里只是簡(jiǎn)單說(shuō)明libyuv的用法灌灾，不提供libyuv的編譯方法，編譯方法請(qǐng)參考官網(wǎng)或者google悲柱、百度锋喜。不會(huì)編譯libyuv也沒(méi)關(guān)系，可以拖到最后豌鸡，直接下載本文代碼嘿般，代碼中提供libyuv庫(kù)文件和頭文件，直接導(dǎo)入即可使用涯冠。

Update 2021-02-19
有幾位童鞋留言或私信提到文章沒(méi)有l(wèi)ibyuv的編譯步驟炉奴，這里補(bǔ)充一下。
libyuv有多種構(gòu)建方式蛇更，我們可以選擇ninja瞻赶、cmake、make任意一種派任。并且Google已經(jīng)提供了相應(yīng)的構(gòu)建文件砸逊。從libyuv源碼中我們也可以看到確實(shí)包含：android.bp、android.mk掌逛、linux.mk痹兜、CMakeLists.txt。
方法一：
一般情況下颤诀，按照Google官方說(shuō)明的編譯步驟就可以直接編譯通過(guò)：

git clone https://chromium.googlesource.com/libyuv/libyuv
cd libyuv/
mkdir out
cd out
cmake ..
cmake --build .

方法二：
也可以參考這個(gè)項(xiàng)目：https://github.com/hzl123456/LibyuvDemo字旭。
把這個(gè)項(xiàng)目依賴包libyuv中的libyuv源碼更新到最新，使用Android Studio編譯之后在build目錄中可以找到最新版本的libyuv.so崖叫。然后我們就可以拷貝頭文件和庫(kù)文件去其它項(xiàng)目上使用了遗淳。

2. 導(dǎo)入libyuv到Android Studio

2.1 導(dǎo)入頭文件

在項(xiàng)目的app/src/main/cpp/下新建include文件夾。將libyuv的頭文件拷貝到app/src/main/cpp/include下心傀。

2.2 導(dǎo)入庫(kù)文件

將libyuv的庫(kù)文件拷貝項(xiàng)目的app/src/main/jniLibs下屈暗。

2.3 修改CMakeLists.txt

include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)
find_library(log-lib log)

add_library(libyuv SHARED IMPORTED)
set_target_properties(
        libyuv
        PROPERTIES IMPORTED_LOCATION
        ${CMAKE_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}/libyuv.so
)

add_library(
        LibyuvUtils
        SHARED
        libyuv.cpp
        libyuv_utils.cpp
)
target_link_libraries(LibyuvUtils libyuv ${log-lib})

修改完成后同步一下項(xiàng)目，接下來(lái)我們只要在libyuv.cpp和 libyuv_utils.cpp中編碼調(diào)用 libyuv 的API就可以了。

3. 使用libyuv將YUV420轉(zhuǎn)換成RGBA

libyuv.cpp：

#include <jni.h>
#include <string>
#include "libyuv_utils.h"

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_qxt_yuv420_LibyuvUtils_I420ToRGBA(JNIEnv *env, jclass clazz,
                                           jbyteArray src, jbyteArray dst,
                                           jint width, jint height) {
    jbyte *_src = env->GetByteArrayElements(src, nullptr);
    jbyte *_dst = env->GetByteArrayElements(dst, nullptr);
    libyuvI420ToRGBA(reinterpret_cast<unsigned char *>(_src),
                     reinterpret_cast<unsigned char *>(_dst), width, height);
    env->ReleaseByteArrayElements(src, _src, JNI_ABORT);
    env->ReleaseByteArrayElements(dst, _dst, 0);
}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_qxt_yuv420_LibyuvUtils_YV12ToRGBA(JNIEnv *env, jclass clazz,
                                           jbyteArray src, jbyteArray dst,
                                           jint width, jint height) {
    jbyte *_src = env->GetByteArrayElements(src, nullptr);
    jbyte *_dst = env->GetByteArrayElements(dst, nullptr);
    libyuvYV12ToRGBA(reinterpret_cast<unsigned char *>(_src),
                     reinterpret_cast<unsigned char *>(_dst), width, height);
    env->ReleaseByteArrayElements(src, _src, JNI_ABORT);
    env->ReleaseByteArrayElements(dst, _dst, 0);
}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_qxt_yuv420_LibyuvUtils_NV12ToRGBA(JNIEnv *env, jclass clazz,
                                           jbyteArray src, jbyteArray dst,
                                           jint width, jint height) {
    jbyte *_src = env->GetByteArrayElements(src, nullptr);
    jbyte *_dst = env->GetByteArrayElements(dst, nullptr);
    libyuvNV12ToRGBA(reinterpret_cast<unsigned char *>(_src),
                     reinterpret_cast<unsigned char *>(_dst), width, height);
    env->ReleaseByteArrayElements(src, _src, JNI_ABORT);
    env->ReleaseByteArrayElements(dst, _dst, 0);
}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_qxt_yuv420_LibyuvUtils_NV21ToRGBA(JNIEnv *env, jclass clazz,
                                           jbyteArray src, jbyteArray dst,
                                           jint width, jint height) {
    jbyte *_src = env->GetByteArrayElements(src, nullptr);
    jbyte *_dst = env->GetByteArrayElements(dst, nullptr);
    libyuvNV21ToRGBA(reinterpret_cast<unsigned char *>(_src),
                     reinterpret_cast<unsigned char *>(_dst), width, height);
    env->ReleaseByteArrayElements(src, _src, JNI_ABORT);
    env->ReleaseByteArrayElements(dst, _dst, 0);
}

libyuv_utils.h:

#ifndef LIBYUV_UTILS_H
#define LIBYUV_UTILS_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void libyuvI420ToRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height);

void libyuvYV12ToRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height);

void libyuvNV12ToRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height);

void libyuvNV21ToRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif //LIBYUV_UTILS_H

libyuv_utils.cpp:

#include <stdint.h>
#include <libyuv/convert.h>
#include <libyuv/convert_argb.h>
#include <libyuv/convert_from.h>
#include <libyuv/rotate.h>
#include <libyuv/rotate_argb.h>

#include "logger.h"
#include "libyuv_utils.h"

using namespace std;
using namespace libyuv;


void libyuvI420ToRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height) {
    unsigned char *pY = src;
    unsigned char *pU = src + width * height;
    unsigned char *pV = src + width * height * 5 / 4;
    I420ToABGR(pY, width, pU, width >> 1, pV, width >> 1, dst, width * 4, width, height);
}

void libyuvYV12ToRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height) {
    unsigned char *pY = src;
    unsigned char *pU = src + width * height * 5 / 4;
    unsigned char *pV = src + width * height;
    I420ToABGR(pY, width, pU, width >> 1, pV, width >> 1, dst, width * 4, width, height);
}

void libyuvNV12ToRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height) {
    unsigned char *pY = src;
    unsigned char *pUV = src + width * height;
    NV12ToABGR(pY, width, pUV, width, dst, width * 4, width, height);
}

void libyuvNV21ToRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height) {
    unsigned char *pY = src;
    unsigned char *pUV = src + width * height;
    NV21ToABGR(pY, width, pUV, width, dst, width * 4, width, height);
}

這里值得注意的是养叛，由于libyuv的ARGB和android bitmap的ARGB_8888的存儲(chǔ)順序是不一樣的种呐。ARGB_8888的存儲(chǔ)順序?qū)嶋H上是RGBA（這也是為什么我寫的函數(shù)名都是xxxToRGBA的原因），對(duì)應(yīng)的是libyuv的ABGR弃甥。因此如果想對(duì)應(yīng)上android bitmap的ARGB_8888的存儲(chǔ)順序爽室，需要按以下規(guī)律轉(zhuǎn)換：

I420轉(zhuǎn)RGBA使用libyuv的I420ToABGR函數(shù)
YV12轉(zhuǎn)RGBA使用libyuv的I420ToABGR函數(shù)
NV12轉(zhuǎn)RGBA使用libyuv的NV12ToABGR函數(shù)
NV21轉(zhuǎn)RGBA使用libyuv的NV21ToABGR函數(shù)

4. 使用libyuv旋轉(zhuǎn)RGBA和YUV420P

libyuv.cpp：

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_qxt_yuv420_LibyuvUtils_rotateRGB(JNIEnv *env, jclass clazz, jbyteArray src,
                                          jbyteArray dst, jint width, jint height,
                                          jfloat degree) {
    jbyte *_src = env->GetByteArrayElements(src, nullptr);
    jbyte *_dst = env->GetByteArrayElements(dst, nullptr);
    libyuvRotateRGB(reinterpret_cast<unsigned char *>(_src),
                    reinterpret_cast<unsigned char *>(_dst),
                    width, height, degree);
    env->ReleaseByteArrayElements(src, _src, JNI_ABORT);
    env->ReleaseByteArrayElements(dst, _dst, 0);
}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_qxt_yuv420_LibyuvUtils_rotateRGBA(JNIEnv *env, jclass clazz, jbyteArray src,
                                           jbyteArray dst, jint width, jint height,
                                           jfloat degree) {
    jbyte *_src = env->GetByteArrayElements(src, nullptr);
    jbyte *_dst = env->GetByteArrayElements(dst, nullptr);
    libyuvRotateRGBA(reinterpret_cast<unsigned char *>(_src),
                     reinterpret_cast<unsigned char *>(_dst),
                     width, height, degree);
    env->ReleaseByteArrayElements(src, _src, JNI_ABORT);
    env->ReleaseByteArrayElements(dst, _dst, 0);
}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_qxt_yuv420_LibyuvUtils_rotateYUV420P(JNIEnv *env, jclass clazz, jbyteArray src,
                                              jbyteArray dst, jint width, jint height,
                                              jfloat degree) {
    jbyte *_src = env->GetByteArrayElements(src, nullptr);
    jbyte *_dst = env->GetByteArrayElements(dst, nullptr);
    libyuvRotateYUV420P(reinterpret_cast<unsigned char *>(_src),
                        reinterpret_cast<unsigned char *>(_dst),
                        width, height, degree);
    env->ReleaseByteArrayElements(src, _src, JNI_ABORT);
    env->ReleaseByteArrayElements(dst, _dst, 0);
}

libyuv_utils.h:

void libyuvRotateRGB(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height, float degree);

void libyuvRotateRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height, float degree);

void libyuvRotateYUV420P(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height, float degree);

libyuv_utils.cpp:

void libyuvRotateRGB(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height, float degree) {
    if (degree == 90.0f) {
        ARGBRotate(src, width * 3, dst, height * 3, width, height, kRotate90);
    } else if (degree == 180.0f) {
        ARGBRotate(src, width * 3, dst, width * 3, width, height, kRotate180);
    } else if (degree == 270.0f) {
        ARGBRotate(src, width * 3, dst, height * 3, width, height, kRotate270);
    } else {
        return;
    }
}

void libyuvRotateRGBA(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height, float degree) {
    if (degree == 90.0f) {
        ARGBRotate(src, width * 4, dst, height * 4, width, height, kRotate90);
    } else if (degree == 180.0f) {
        ARGBRotate(src, width * 4, dst, width * 4, width, height, kRotate180);
    } else if (degree == 270.0f) {
        ARGBRotate(src, width * 4, dst, height * 4, width, height, kRotate270);
    } else {
        return;
    }
}

void libyuvRotateYUV420P(unsigned char *src, unsigned char *dst, int width, int height, float degree) {
    unsigned char *pSrcY = src;
    unsigned char *pSrcU = src + width * height;
    unsigned char *pSrcV = src + width * height * 5 / 4;

    unsigned char *pDstY = dst;
    unsigned char *pDstU = dst + width * height;
    unsigned char *pDstV = dst + width * height * 5 / 4;

    if (degree == 90.0f) {
        I420Rotate(pSrcY, width, pSrcU, width >> 1, pSrcV, width >> 1,
                   pDstY, height, pDstU, height >> 1, pDstV, height >> 1,
                   width, height, kRotate90);
    } else if (degree == 180.0f) {
        I420Rotate(pSrcY, width, pSrcU, width >> 1, pSrcV, width >> 1,
                   pDstY, width, pDstU, width >> 1, pDstV, width >> 1,
                   width, height, kRotate180);
    } else if (degree == 270.0f) {
        I420Rotate(pSrcY, width, pSrcU, width >> 1, pSrcV, width >> 1,
                   pDstY, height, pDstU, height >> 1, pDstV, height >> 1,
                   width, height, kRotate270);
    } else {
        return;
    }
}

5. 自寫c++代碼、opencv淆攻、libyuv的效率對(duì)比

為了對(duì)比自寫c++代碼阔墩、opencv、libyuv的效率瓶珊，我用一臺(tái) 3+32G 8核(4x1.5Ghz, 4x2Ghz)的手機(jī)啸箫，處理分辨率為3264x2448的圖像，分別測(cè)試了：

YUV420P轉(zhuǎn)換成RGBA（I420）
YUV420SP轉(zhuǎn)換成RGBA（NV21）
RGBA順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度
YUV420P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度

YUV420P轉(zhuǎn)換成RGBA伞芹，I420和YV12數(shù)據(jù)長(zhǎng)度一樣忘苛，理論上轉(zhuǎn)換時(shí)間復(fù)雜度也一樣，我們選用了比較常用的I420進(jìn)行轉(zhuǎn)換唱较。同樣的扎唾，YUV420SP轉(zhuǎn)換成RGBA，NV12和NV21數(shù)據(jù)長(zhǎng)度一樣绊汹，理論上轉(zhuǎn)換時(shí)間復(fù)雜度也一樣稽屏，我們選用了比較常用的NV21進(jìn)行轉(zhuǎn)換扮宠。
另外西乖，由于opencv和libyuv都沒(méi)有直接可以用于旋轉(zhuǎn)YUV420SP圖像的接口函數(shù)，未做旋轉(zhuǎn)YUV420SP的對(duì)比測(cè)試坛增。
每個(gè)函數(shù)測(cè)試5次并計(jì)算平均值获雕，測(cè)試結(jié)果如下表(單位：毫秒ms)：

處理時(shí)間對(duì)比.png

可以看到：
不同操作的對(duì)比，三種方式幾乎都是RGBA順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度的時(shí)間最長(zhǎng)收捣，所以做camera相關(guān)的開(kāi)發(fā)時(shí)届案，如果要旋轉(zhuǎn)camera的出圖，在條件允許的情況下一定要直接旋轉(zhuǎn)YUV420P罢艾，這樣效率才是最高的楣颠，旋轉(zhuǎn)后再做其它操作（例如：轉(zhuǎn)換成RGBA或者Bitmap）。

相同操作的對(duì)比咐蚯，三種方式童漩，自寫c++代碼（Native）幾乎在所有測(cè)試上都是耗時(shí)最久的，而opencv和libyuv在不同功能上各有優(yōu)勢(shì)春锋。由于opencv功能太多太齊全了矫膨，導(dǎo)致opencv的庫(kù)文件非常大，達(dá)到了20MB，而自寫c++代碼僅有97KB侧馅、libyuv僅有264.1KB危尿。在大家都拼命為APK或者ROM瘦身的今天，opencv肯定不會(huì)首先考慮馁痴，體積更小谊娇、性能也很優(yōu)秀的libyuv則會(huì)更加受到青睞。

綜合來(lái)看弥搞，處理YUV420時(shí)邮绿，libyuv是最佳解決方案。

如果你是android 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者或者說(shuō)ROM開(kāi)發(fā)者攀例，那使用libyuv就更加方便了船逮，因?yàn)閍ndroid系統(tǒng)源碼已經(jīng)集成了libyuv。具體路徑為：external/libyuv/粤铭。使用libyuv時(shí)挖胃，你甚至不需要額外導(dǎo)入libyuv的頭文件和庫(kù)文件，只需要為你的模塊添加依賴就可以了梆惯，并且system和vendor分區(qū)都可以使用酱鸭。
在模塊的Android.mk文件中添加依賴：

system分區(qū)的模塊：
LOCAL_C_INCLUDES += $(TOP)/external/libyuv/files/include/
LOCAL_SHARED_LIBRARIES += libyuv
vendor分區(qū)的模塊：
LOCAL_C_INCLUDES += $(TOP)/external/libyuv/files/include/
LOCAL_SHARED_LIBRARIES += libyuv.vendor

最后，本文中的代碼已經(jīng)上傳到github：https://github.com/qiuxintai/YUV420Converter垛吗，如果本文代碼對(duì)你有幫助凹髓，煩請(qǐng)?jiān)趃ithub上給我一個(gè)小小的star。

最后編輯于：2021.03.02 14:16:15

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者

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正文我和宋清朗相戀三年，在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了济似。大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片矫废。...
茶點(diǎn)故事閱讀 40,137評(píng)論 1贊 351
活死人
序言：一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡，死狀恐怖砰蠢，靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出蓖扑，到底是詐尸還是另有隱情，我是刑警寧澤台舱，帶...
沈念sama閱讀 35,819評(píng)論 5贊 346
?日本核電站爆炸內(nèi)幕
正文年R本政府宣布律杠，位于F島的核電站潭流，受9級(jí)特大地震影響，放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏柜去。R本人自食惡果不足惜灰嫉，卻給世界環(huán)境...
茶點(diǎn)故事閱讀 41,482評(píng)論 3贊 331
男人毒藥：我在死后第九天來(lái)索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望嗓奢。院中可真熱鬧讼撒，春花似錦、人聲如沸股耽。這莊子的主人今日做“春日...
開(kāi)封第一講書人閱讀 32,023評(píng)論 0贊 22
一樁弒父案，背后竟有這般陰謀
文/蒼蘭香墨我抬頭看了看天上的太陽(yáng)物蝙。三九已至炎滞，卻和暖如春，著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間诬乞，已是汗流浹背厂榛。一陣腳步聲響...
開(kāi)封第一講書人閱讀 33,149評(píng)論 1贊 272
情欲美人皮
我被黑心中介騙來(lái)泰國(guó)打工，沒(méi)想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留丽惭，地道東北人击奶。一個(gè)月前我還...
沈念sama閱讀 48,409評(píng)論 3贊 373
代替公主和親
正文我出身青樓，卻偏偏與公主長(zhǎng)得像责掏，于是被迫代替她去往敵國(guó)和親柜砾。傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子，可洞房花燭夜當(dāng)晚...
茶點(diǎn)故事閱讀 45,086評(píng)論 2贊 355

YUV420轉(zhuǎn)RGBA之使用libyuv

1. 下載libyuv

2. 導(dǎo)入libyuv到Android Studio

2.1 導(dǎo)入頭文件

2.2 導(dǎo)入庫(kù)文件

2.3 修改CMakeLists.txt

3. 使用libyuv將YUV420轉(zhuǎn)換成RGBA

I420轉(zhuǎn)RGBA使用libyuv的I420ToABGR函數(shù)

YV12轉(zhuǎn)RGBA使用libyuv的I420ToABGR函數(shù)

NV12轉(zhuǎn)RGBA使用libyuv的NV12ToABGR函數(shù)

NV21轉(zhuǎn)RGBA使用libyuv的NV21ToABGR函數(shù)

4. 使用libyuv旋轉(zhuǎn)RGBA和YUV420P

5. 自寫c++代碼、opencv淆攻、libyuv的效率對(duì)比

YUV420P轉(zhuǎn)換成RGBA（I420）

YUV420SP轉(zhuǎn)換成RGBA（NV21）

RGBA順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度

YUV420P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度

綜合來(lái)看弥搞，處理YUV420時(shí)邮绿，libyuv是最佳解決方案。