C代码生产YUV420 planar格式文件

YUV420知识

对于所有YUV420图像，它们的Y值排列是完全相同的，因为只有Y的图像就是灰度图像。

YUV420根据存储形式，分为YUV420sp（semi-Planar 半平面）与YUV420p（planar 平面），它们的数据格式在UV排列上是不同的。420p它是先把U或者V存放完后，再存放V或者U，也就是说UV它们是连续的，而420sp是UV交替存放的。

I420（YU12）和YV12属于YUV420p格式，将Y、U、V分量分别打包，依次存储。NV12与NV21类似，U和V交错排列，属于YUV420sp。

YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量。所以，计算出一个YUV420在内存中存放的大小，就是下面Y，U，V分量的大小总和，即：Y+U+V => width * height * 3/2

Y = width * hight
U = Y / 4
V = Y / 4

图示：1个像素的YUV存储，每个字母代表一位,

I420: YYYYYYYY UUVV  =>  YUV420P
YV12: YYYYYYYY VVUU  =>  YUV420P
NV12: YYYYYYYY UVUV  =>  UV420SP
NV21: YYYYYYYY VUVU  =>  YUV420SP

在名称中，“YV”表示平面顺序：Y，然后V（然后U）。12指像素深度：对于YV12，每像素12位。NV12中的12也表示每像素12位。

灰白色YUV

下面这段代码生产一个1080x720的YUV文件，格式是YUV420 planar，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。

所以，data的大小是width * height * 3 / 2，先写width * height大小的数据，颜色位0xb4，再写width * height / 2的大小作为uv的数据，这里选择的UV颜色一样，所以一起写了。这样写出来的文件用过ubuntu上的YUVView工具查看就是灰白色。

int width = 1080;
int height = 720;
int size = width * height * 3 / 2;
uint8_t *data = (uint8_t *)malloc(size);

memset(data, 0xb4, size); 
fwrite(data, width * height, 1, fp); // write y data

memset(data + width*height, 0x80, size);
fwrite(data, width*height/2, 1, fp); //write uv data
fclose(fp);

青色YUV

青色的这个文件定义的大小是8x8的文件，因为发现通过YUVView工具，放大8x8的YUV图像后，就可以很清楚的看到YUV分量在图片里面的分布。

下面代码中先申请data内存，然后分别设置不同的值，最后按大小写入。

int width = 8;
int height = 8;
int size = width * height * 3 / 2;
uint8_t *data = (uint8_t *)malloc(size);


// set Y to 131
memset(data, 0x83/* 131 */, width*height);
// set U to 156
memset(data + width*height, 0x9c/* 156 */, width*height/4);
// set V to 44
memset(data + width*height + width*height/4, 0x2c/* 44 */, width*height/4);

FILE* fp = nullptr;
fp = fopen("/sdcard/h264.yuv", "wb");
// write Y
fwrite(data, width * height, 1, fp);
// write UV
fwrite(data+ width*height, width*height/2, 1, fp);
fclose(fp);

通过ubuntu上YUView工具，放大到64倍，就可以看到YUV的分布情况，YUV420四个点有一个UV值：

换成数组的代码

width = 8;
height = 8;
int size = width * height * 3 / 2;
uint8_t *data = (uint8_t *)malloc(size);
memset(data, 0, size);

FILE* fp = nullptr;
fp = fopen("/sdcard/h264.yuv", "wb");

// set Y to 131
for(int i = 0; i < height; i++) {
    
    for(int j = 0; j < width; j++) {
    
        data[i*width + j] = 131;
    }
}

// set U to 156
int offset = width * height;
for(int i = 0; i < height/4; i++) {
    
    for(int j = 0; j < width; j++) {
    
        data[offset + i*width + j] = 156;
    }
}

// set V to 45
offset = width*height + width*height/4;
for(int i = 0; i < height/4; i++) {
    
    for(int j = 0; j < width; j++) {
    
        data[offset + i*width + j] = 45;
    }
}

fwrite(data, width * height, 1, fp);
//write UV
fwrite(data+ width*height, width*height/2, 1, fp);

fclose(fp);        

YUView查看，和前面的V值不一样：

前面代码中的颜色表参考

	标称范围	白色	黄色	青色	绿色	红色	蓝色	黑色
Y	16~235	180	162	131	112	65	35	16
Cb	16~240	128	44	156	72	100	212	128
Cr	16~240	128	142	44	58	212	114	128

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