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FFmpeg之yuv镜像(十八)

镜像 FFMPEG 十八 YUV
2023-09-14 09:09:53 时间

在开发相机相关程序时，由于人们习惯于看镜子，因此开发者们经常会遇到镜像显示预览数据的需求。各个手机厂家也了解这一点，因此一般手机打开相机切换到前置摄像头看到的画面都是镜像的。本文提供了一些常见YUV、RGB数据的水平镜像和垂直镜像方法。

一、按像素点将图像镜像

图像可按水平镜像和垂直镜像。
假设有以下一张图像：

Pixel1  Pixel2  Pixel3  Pixel4

Pixel5  Pixel6  Pixel7  Pixel8


在**水平镜像**后，新的镜像数据内容将会是: 

Pixel4  Pixel3  Pixel2  Pixel1
Pixel8  Pixel7  Pixel6  Pixel5

也就是：

  • 原始数据第 0 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 width - 1 列的像素点
  • 原始数据第 0 行第 1 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 width - 2 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 0 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 0 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 height - 2 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 height - 2 行第 width - 1 列的像素点
  • 原始数据第 height - 2 行第 1 列的像素点将会变成目标数据第 height - 2 行第 width - 2 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 height - 2 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 height - 2 行第 0 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 height - 1 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 height - 1 行第 width - 1 列的像素点
  • 原始数据第 height - 1 行第 1 列的像素点将会变成目标数据第 height - 1 行第 width - 2 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 height - 1 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 height - 1 行第 0 列的像素点
     

在垂直镜像后，新的镜像数据内容将会是:

Pixel5  Pixel6  Pixel7  Pixel8

Pixel1  Pixel2  Pixel3  Pixel4

也就是：

  • 原始数据第 0 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 height - 1 行第 0 列的像素点
  • 原始数据第 0 行第 1 列的像素点将会变成目标数据第 height - 1 行第 1 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 0 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 height - 1 行第 width - 1 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 height - 2 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 1 行第 0 列的像素点
  • 原始数据第 height - 2 行第 1 列的像素点将会变成目标数据第 1 行第 1 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 height - 2 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 1 行第 width - 1 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 height - 1 行第 0 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 0 列的像素点
  • 原始数据第 height - 1 行第 1 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 1 列的像素点
  • …
  • 原始数据第 height - 1 行第 width - 1 列的像素点将会变成目标数据第 0 行第 width - 1 列的像素点
     

二、镜像BGR24 / RGB24

由于BGR数据是3个byte作为一个像素点，因此我们在拷贝每个像素时需要每次移动3个byte。

  • 水平镜像
void horizontalMirrorBgr24(char *bgr24, char *mirrorBgr24, int width, int height) {
    int lineStartIndex = 0;
    int lineDataSize = width * 3;
    for (int h = 0; h < height; h++) {
        for (int w = 0; w < lineDataSize; w += 3) {
            mirrorBgr24[lineStartIndex + w] = bgr24[lineStartIndex + lineDataSize - w - 3];
            mirrorBgr24[lineStartIndex + w + 1] = bgr24[lineStartIndex + lineDataSize - w - 2];
            mirrorBgr24[lineStartIndex + w + 2] = bgr24[lineStartIndex + lineDataSize - w - 1];
        }
        lineStartIndex += lineDataSize;
    }
}
  • 垂直镜像
void verticalMirrorBgr24(char *bgr24, char *mirrorBgr24, int width, int height) {
    int lineDataSize = width * 3;
    bgr24 += width * height * 3;
    for (int h = 0; h < height; h++) {
        memcpy(mirrorBgr24, bgr24, lineDataSize);
        mirrorBgr24 += lineDataSize;
        bgr24 -= lineDataSize;
    }
}

三、镜像NV21 / NV12

由于NV21和NV12的结构只是UV数据位置相反，因此镜像NV21的代码同样适用于镜像NV12。

  • 水平镜像
void horizontalMirrorNv21(char *nv21, char *mirrorNv21, int width, int height) {
    int yLineStartIndex = 0;
    int uvLineStartIndex = width * height;
    for (int h = 0; h < height; h++) {
        for (int w = 0; w < width; w += 2) {
            mirrorNv21[yLineStartIndex + w] = nv21[yLineStartIndex + width - w];
            mirrorNv21[yLineStartIndex + w + 1] = nv21[yLineStartIndex + width - w - 1];
            if ((h & 1) == 0) {
                mirrorNv21[uvLineStartIndex + w] = nv21[uvLineStartIndex + width - w];
                mirrorNv21[uvLineStartIndex + w + 1] = nv21[uvLineStartIndex + width - w - 1];
            }
        }
        yLineStartIndex += width;
        if ((h & 1) == 0) {
            uvLineStartIndex += width;
        }
    }
}
  • 垂直镜像
void verticalMirrorNv21(char *nv21, char *mirrorNv21, int width, int height) {
    int yLineDataSize = width;
    int nv21Index = 0, mirrorNv21Index = 0;
    nv21Index += width * height - yLineDataSize;
    //mirror y
    for (int h = 0; h < height; h++) {
        memcpy(mirrorNv21 + mirrorNv21Index, nv21 + nv21Index, yLineDataSize);
        mirrorNv21Index += yLineDataSize;
        nv21Index -= yLineDataSize;
    }
    int uvLineDataSize = width;
    //mirror uv
    int uvHeight = height / 2;
    //point to final line of uv
    nv21Index += (width * height * 3 / 2 - uvLineDataSize);
    for (int h = 0; h < uvHeight; h++) {
        memcpy(mirrorNv21 + mirrorNv21Index, nv21 + nv21Index, uvLineDataSize);
        mirrorNv21Index += uvLineDataSize;
        nv21Index -= uvLineDataSize;
    }
}

四、镜像I420 / YV12

由于I420 和YV12的结构只是UV数据位置相反，因此镜像I420的代码同样适用于镜像YV12。

  • 水平镜像
void horizontalMirrorI420(char *i420, char *mirrorI420, int width, int height) {
    int yLineStartIndex = 0;
    int uLineStartIndex = width * height;
    int vLineStartIndex = width * height * 5 / 4;
    for (int h = 0; h < height; h++) {
        for (int w = 0; w < width; w += 2) {
            mirrorI420[yLineStartIndex + w] = i420[yLineStartIndex + width - w];
            mirrorI420[yLineStartIndex + w + 1] = i420[yLineStartIndex + width - w - 1];
            if ((h & 1) == 0) {
                mirrorI420[uLineStartIndex + (w >> 1)] = i420[uLineStartIndex + ((width - w) >> 1)];
                mirrorI420[vLineStartIndex + (w >> 1) + 1] = i420[vLineStartIndex +
                                                                  ((width - w) >> 1) - 1];
            }
        }
        yLineStartIndex += width;
        if ((h & 1) == 0) {
            uLineStartIndex += width >> 1;
            vLineStartIndex += width >> 1;
        }
    }
}
  • 垂直镜像
void verticalMirrorI420(char *i420, char *mirrorI420, int width, int height) {
    int halfWidth = width / 2;
    int yLineDataSize = width;
    int i420Index = 0, mirrorI420Index = 0;
    i420Index += width * height - yLineDataSize;
    //mirror y
    for (int h = 0; h < height; h++) {
        memcpy(mirrorI420 + mirrorI420Index, i420 + i420Index, yLineDataSize);
        mirrorI420Index += yLineDataSize;
        i420Index -= yLineDataSize;
    }
    int uvLineDataSize = halfWidth;
    //mirror uv
    int uHeight = height / 2;
    //point to final line of u
    i420Index += (width * height * 5 / 4 + yLineDataSize - uvLineDataSize);
    for (int h = 0; h < uHeight; h++) {
        memcpy(mirrorI420 + mirrorI420Index, i420 + i420Index, uvLineDataSize);
        mirrorI420Index += uvLineDataSize;
        i420Index -= uvLineDataSize;
    }
    //point to final line of v
    i420Index += width * height / 2;
    int vHeight = height / 2;
    for (int h = 0; h < vHeight; h++) {
        memcpy(mirrorI420 + mirrorI420Index, i420 + i420Index, uvLineDataSize);
        mirrorI420Index += uvLineDataSize;
        i420Index -= uvLineDataSize;
    }
}

五、镜像YUYV

YUYV的共用关系是每2个Y共用1组U和V，因此在水平镜像时需要每4个Y替换其中两个Y的顺序。而垂直镜像时，整行处理即可。

  • 水平镜像
void horizontalMirrorYuyv(char *yuyv, char *mirrorYuyv, int width, int height) {
    int lineStartIndex = 0;
    int lineDataSize = width * 2;
    for (int h = 0; h < height; h++) {
        for (int w = 0; w < lineDataSize; w += 4) {
            mirrorYuyv[lineStartIndex + w] = yuyv[lineStartIndex + lineDataSize - w - 2];
            mirrorYuyv[lineStartIndex + w + 1] = yuyv[lineStartIndex + lineDataSize - w - 3];
            mirrorYuyv[lineStartIndex + w + 2] = yuyv[lineStartIndex + lineDataSize - w - 4];
            mirrorYuyv[lineStartIndex + w + 3] = yuyv[lineStartIndex + lineDataSize - w - 1];
        }
        lineStartIndex += lineDataSize;
    }
}
  • 垂直镜像
void verticalMirrorYuyv(char *yuyv, char *mirrorYuyv, int width, int height) {
    int lineDataSize = width * 2;
    yuyv += width * height * 2;
    for (int h = 0; h < height; h++) {
        memcpy(mirrorYuyv, yuyv, lineDataSize);
        mirrorYuyv += lineDataSize;
        yuyv -= lineDataSize;
    }
}

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