BMP2YUV和文件处理的一些想法

0x00

从bmp文件到yuv文件的转换,简单的思路分三步:
-从bmp读取像素信息
-像素信息转换
-写yuv文件

0x01解析bmp

Bmp格式主要以颜色深度区分(一个像素占的bit数),包括单色位图,16色位图,256色位图, 24位真彩色位图。对应1像素占的bit数为1bit, 4bit, 8bit, 24bit。
其中单色位图,16色位图,256色位图采用映射的方式来保存颜色。文件头中包含颜色表,图像数据指向颜色表,24位位图无颜色表,数据就是颜色数值。
bmp起始为文件信息,然后是图像信息,最后是数据。
我们可以直接根据bmp的固定格式读取到数据。

0x02转换RGB颜色模式为YUV颜色模式

现在我们已经获得了图像的相关信息(长,宽,总字节数等),和bmp的原始数据和颜色表。
每个像素对应一组RGB, 一组RGB对应一组YUV。由于单色位图,16色位图,256色位图使用数据映射颜色表的存储模式, 即bmp的一个像素的数据代表颜色表中的某一位置的颜色。
直接根据RGB表建立对应的YUV表, 一个RGB表项对应一个yuv表项。则bmp的数据可以直接映射YUV表,完成RGB到YUV的转化。

0x03写YUV文件

yuv文件包括很多格式, 想用哪个你就看哪个吧, 这里就不说了。
按数据存储方式分为:packed(YUVYUV), planar(YYUUVV)
按压缩格式分为:4:4:4,4:2:2, 4:2:0
-444是不压缩方式, 每个像素都有一组YUV数值
-422为第一个像素采YUV一组值, 第二个像素只采一个Y, UV使用前一个像素的值(这里有点问题, 有人说是YU, YV,YU, YV这样采, 两个合用一组UV值, 而且行数必须为偶数,否则会出现只采到YU而没有YV。我是采YUV, Y, YUV, Y)
-420依旧是每个像素都采Y, 第一行的第一二像素和第二行的第一二像素合成一个方块,这四个像素共用一组uv值。(同样的问题:看到有人说的是:第一行第一个像素采U(第一行只采U), 第二行第一个像素采V(第二行只采V), 第一行第二个像素, 第二行第二个像素不采UV。行数列数都为偶数, 原因同上。我的做法是:第一行第一个采YUV,其余三个只采Y)
然后对照YUV颜色表把YUV数据写到文件就好了。
YUV文件只有数据, 没有信息头。
我采用的是planar平铺模式。即先写入所有像素的Y,然后所有的U, 所有的V。

需要注意的坑:

1.bmp的像素数据每一行是4字节对齐的,不足会补零,写yuv时这些补的零都不写
2.用结构体读取bmp信息头时可能出现信息错位,可能原因是编译器将结构体对齐优化了,#pragma 这个你自己找找
3.信息头的值是从1开始数的,如果出现差1那种毛病你懂得
4.bmp的颜色表是Blue, Green,Red顺序,别弄错了, 如果用归一化的转换公式记得想想归一化是啥意思。
5.bmp文件16进制打开时高位在后低位在前,比如7123H在文件中为23H 71H,但是你读文件读进来的时候回自动变回7123H
另外,uv=0时,是原谅色,不是无色

值得提炼的东西:这个程序虽然实现了功能,但代码实在丑陋, 以后还是要多练。一个事情分几步在写之前就该考虑清楚,纸和笔很有帮助。没有什么是debug不了了, 讲来讲去不过都是数字。bmp文件yuv文件16进制打开和理论对照一下很快就明白是怎么回事。文件格式理论和实际互相验证,文件之类再也不是问题。一个问题找不到办法解决时可能是因为太懒了,有个最苦最累最笨的方法还在那等着。

放个蠢蠢的github链接:https://github.com/ChenDuXiu/BMP2YUV.git

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