使用libyuv对YUV数据进行缩放、裁剪等操作
使用libyuv对YUV数据进行缩放、裁剪等操作
- 背景
为了局部录制手机屏幕画面，可以通过MediaProjection获取整个手机屏幕的画面，但是要如何截取指定区域的画面，并录制成视频呢？
- YUV数据格式
由于视频编码要求的数据通常是YUV。因此需要将MediaProjection获取的画面数据转换成YUV格式的数据。
首先我们来了解YUV数据有哪些格式？
YUV格式有两大类：planar和packed。
对于planar的YUV格式，Y、U、V数据是分别连续存储的，例如：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。
1、采样方式
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，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0。这里用三个图来直观的表示采集的方式，以黑点表示采样该像素点的Y分量，以空心圆圈表示该像素点的UV分量。
其中：
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- YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量
- YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量
- YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量
2、存储方式
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- YUV422P（属于YUV422）
YUV422P也属于YUV422的一种，它是一种plane模式，即平面模式，并不是将YUV数据交错存储，而是先存放所有的Y分量，然后存储所有的U（Cb）分量，最后存储所有的V（Cr）分量，如上图所示，其每一个像素点的YUV值提取方法也是遵循YUV422格式的最基本提取方法，即两个Y共用一个UV。比如，对于像素点Y00，Y01，其Cb、Cr的值均为Cb00，Cr00。
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- YV12、YU12格式（属于YUV420）
YV12和YU12（也叫I420）都属于YUV420格式，是一种plane模式。将Y、U、V分量分别打包，依次存储。该格式4个Y分量共用一组UV分量。上图是YV12的存储方式，先存储所有Y，然后存储所有V，最后存储所有U分量。而YU12是先所有Y分量，然后所有U，最后存储所有V分量。
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- NV12、NV21格式（属于YUV420）
NV12和NV21属于YUV420格式，是一种two-plane模式，即Y和UV分为两个Plane，但是UV交错存储。上图是NV12存储格式，先存Y值，再UV交替存储。NV21则是先存Y值，再VU交替存储。
综上所述：YUV420分为YUV420P和Y420SP两种，YUV420P分为YU12和YV12。YUV420SP分为NV12和NV21。
I420(YU12): YYYYYYYY UU VV =>YUV420P
YV12: YYYYYYYY VV UU =>YUV420P
NV12: YYYYYYYY UVUV =>YUV420SP
NV21: YYYYYYYY VUVU =>YUV420SP
- Libyuv库介绍
Google开源的专门用于YUV数据处理的库，目前已经集成到ffmpeg中。用于实现YUV与RGB之间相互转换，YUV旋转、缩放、裁剪等处理。
- RGB转化为I420
首先，需要将RGB转换成I420格式。其中sdl_ARGBToI420用到的是libyuv库的ABGRToI420方法，由于libyuv表示的排列顺序和Bitmap的RGBA表示的顺序是反向的，RGBAToI420方法转换后的颜色是错的，实际要调用ABGRToI420才能得到正确的结果。 我们来看一下它的传参：
rgbBuf：用于待转换的rgb数据。
srcStride：argb数据每一行的大小，如果是argb_8888格式的话这个值为wX4，argb4444的话值为wX2。
dstY：用于保存y分量数据。
dstStrideY：值为w*h。
dstU：用于保存u分量数据。
dstStrideUV：值为(w)/2。
dstV,：用于保存v分量数据。
dstStrideUV：值为(w)/2。
Width：位图宽度
Height：位图高度
上面的w和h分别对应width和height。
- I420转换成NV21
I420转换成NV21实际调用的是ConvertFromI420方法。它的第一个参数是srcY指的是I420数据中的Y分量。前面说过，I420的数据格式是YYYYUV，同时I420的数据大小是(width * height)* 3 /2，可以知道Y的数据大小是w*h，而u、v均为w*h/4。第二个参数标识Y分量的行间距，这里根据格式可知是像素位图宽度width。srcU、srcV分别是I420的UV分量dstBuf则是转换后的NV21数据。最后的width，height是位图的宽度和高度。
- I420数据裁剪
数据裁剪实际调用的是libyuv的ConvertToI420方法。裁剪需要传递的参数是裁剪的起始点坐标，即上面的lelf和top值，需要注意的是，left和top值需要为偶数，否则显示回有问题。然后需要传递裁剪的大小，即dst_width和height。width和height则是原始yuv的宽度和高度。
裁剪后尝试过两种放大的处理，一种是缩放处理，一种是填充黑点处理，缩放处理会导致变形，黑点处理则是在裁剪区域外填充黑色像素点。
4、yuv缩放处理
缩放的实现如上所示，实际调用I420Scale方法，传参为缩放前的yuv数据和缩放后的yuv数据以及相应的宽高。
5、未选中区域填充黑色
填充黑色是通过I420Copy方法实现的，首先需要初始化一帧黑色的yuv数据，然后定位到yuv复制的起始位置。
