Come visualizzare un fotogramma YUV grezzo in un programma Cocoa OpenGL

Question

mi è stato assegnato ingegno il compito di scrivere un programma che prende un file YUV grezzo campione e visualizzarli in un programma Cocoa OpenGL.

Sono stagista presso il mio lavoro e mi hanno poca o nessuna idea di come iniziare. Ho letto wikipedia e articoli su YUV, ma non sono riuscito a trovare alcun codice buona fonte su come aprire un file YUV grezzo, estrarre i dati e convertirli in RGB e visualizzarlo nella finestra di visualizzazione.

In sostanza, ho bisogno di aiuto con i seguenti aspetti del compito -come per estrarre i dati dal file YUV YUV campione -come per convertire i dati YUV in spazio colore RGB -come per visualizzare lo spazio colore RGB in OpenGL. (Questo penso di poter capire con il tempo, ma ho davvero bisogno di aiuto con i primi due punti)

Si prega di uno mi dica le classi da utilizzare, o indicarlo in posti dove posso imparare su YUV display grafico / video

Answer 1

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Non è possibile visualizzare direttamente. Avrai bisogno di convertirlo in una texture RGB. Come avrete capito dal Wikipedia , ci sono un sacco di variazioni sul spazio colore YUV. Assicurarsi che si sta utilizzando quella giusta.

Per ogni pixel, la conversione da YUV a RGB è una trasformazione lineare semplice. Devi solo fare la stessa cosa per ogni pixel in modo indipendente.

Una volta convertito in RGB, è possibile visualizzarlo con la creazione di una texture. È necessario chiamare glGenTextures() per allocare una maniglia tessitura, glBindTexture() di impegnare la consistenza al contesto di rendering, e glTexImage2D() per caricare i dati delle texture alla GPU. Per renderlo, ancora una volta chiama glBindTexture(), seguito dal rendering di un quad con trama coordinate impostato correttamente.

// parameters: image:  pointer to raw YUV input data
//             width:  image width (must be a power of 2)
//             height: image height (must be a power of 2)
// returns: a handle to the resulting RGB texture
GLuint makeTextureFromYUV(const float *image, int width, int height)
{
    float *rgbImage = (float *)malloc(width * height * 3 * sizeof(float));  // check for NULL
    float *rgbImagePtr = rgbImage;

    // convert from YUV to RGB (floats used here for simplicity; it's a little
    // trickier with 8-bit ints)
    int y, x;
    for(y = 0; y < height; y++)
    {
        for(x = 0; x < width; x++)
        {
            float Y = *image++;
            float U = *image++;
            float V = *image++;
            *rgbImagePtr++ = Y                + 1.13983f * V;  // R
            *rgbImagePtr++ = Y - 0.39465f * U - 0.58060f * V;  // G
            *rgbImagePtr++ = Y + 2.03211f * U;                 // B
        }
    }

    // create texture
    GLuint texture;
    glGenTextures(1, &texture);

    // bind texture to render context
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);

    // upload texture data
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3, width, height, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, rgbImage);

    // don't use mipmapping (since we're not creating any mipmaps); the default
    // minification filter uses mipmapping.  Use linear filtering for minification
    // and magnification.
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

    // free data (it's now been copied onto the GPU) and return texture handle
    free(rgbImage);
    return texture;
}

Per il rendering:

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);

glBegin(GL_QUADS);
    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 0.0f,  0.0f, 0.0f);
    glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(64.0f,  0.0f, 0.0f);
    glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(64.0f, 64.0f, 0.0f);
    glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 0.0f, 64.0f, 0.0f);
glEnd();

E non dimenticare di chiamare glEnable(GL_TEXTURE_2D) ad un certo punto durante l'inizializzazione, e chiamare glDeleteTextures(1, &texture) durante l'arresto.

Answer 2

L'ho fatto con cornici YUV catturate da una telecamera CCD. Purtroppo, ci sono una serie di diversi formati YUV. Credo quello che Apple utilizza per il formato GL_YCBCR_422_APPLE trama è tecnicamente 2VUY422. Per convertire un'immagine da un fotogramma YUV422 generato da una telecamera Firewire IIDC a 2VUY422, ho usato il seguente:

void yuv422_2vuy422(const unsigned char *theYUVFrame, unsigned char *the422Frame, const unsigned int width, const unsigned int height) 
{
    int i =0, j=0;
    unsigned int numPixels = width * height;
    unsigned int totalNumberOfPasses = numPixels * 2;
    register unsigned int y0, y1, y2, y3, u0, u2, v0, v2;

    while (i < (totalNumberOfPasses) )
    {
        u0 = theYUVFrame[i++]-128;
        y0 = theYUVFrame[i++];
        v0 = theYUVFrame[i++]-128;
        y1 = theYUVFrame[i++];
        u2 = theYUVFrame[i++]-128;
        y2 = theYUVFrame[i++];
        v2 = theYUVFrame[i++]-128;
        y3 = theYUVFrame[i++];

        // U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3

        // Remap the values to 2VUY (YUYS?) (Y422) colorspace for OpenGL
        // Y0 U Y1 V Y2 U Y3 V

        // IIDC cameras are full-range y=[0..255], u,v=[-127..+127], where display is "video range" (y=[16..240], u,v=[16..236])

        the422Frame[j++] = ((y0 * 240) / 255 + 16);
        the422Frame[j++] = ((u0 * 236) / 255 + 128);
        the422Frame[j++] = ((y1 * 240) / 255 + 16);
        the422Frame[j++] = ((v0 * 236) / 255 + 128);
        the422Frame[j++] = ((y2 * 240) / 255 + 16);
        the422Frame[j++] = ((u2 * 236) / 255 + 128);
        the422Frame[j++] = ((y3 * 240) / 255 + 16);
        the422Frame[j++] = ((v2 * 236) / 255 + 128);
    }
}

Per la visualizzazione efficiente di una sorgente video YUV, si potrebbe desiderare di utilizzare stoccaggio client Extension di Apple, che è possibile impostare utilizzando qualcosa di simile al seguente:

glEnable(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT);
glBindTexture(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, 1);

glTextureRangeAPPLE(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, videoImageWidth * videoImageHeight * 2, videoTexture);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, GL_TEXTURE_STORAGE_HINT_APPLE , GL_STORAGE_SHARED_APPLE);
glPixelStorei(GL_UNPACK_CLIENT_STORAGE_APPLE, GL_TRUE);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH, 0);

glTexImage2D(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, 0, GL_RGBA, videoImageWidth, videoImageHeight, 0, GL_YCBCR_422_APPLE, GL_UNSIGNED_SHORT_8_8_REV_APPLE, videoTexture);    

Questo consente di cambiare rapidamente i dati memorizzati nel vostro lato client video di tessitura prima di ogni frame da visualizzare sullo schermo.

Per disegnare, è quindi possibile utilizzare il codice come il seguente:

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);         
glEnable(GL_TEXTURE_2D);

glViewport(0, 0, [self frame].size.width, [self frame].size.height);

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
NSRect bounds = NSRectFromCGRect([self bounds]);
glOrtho( (GLfloat)NSMinX(bounds), (GLfloat)NSMaxX(bounds), (GLfloat)NSMinY(bounds), (GLfloat)NSMaxY(bounds), -1.0, 1.0);

glBindTexture(GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, 1);
glTexSubImage2D (GL_TEXTURE_RECTANGLE_EXT, 0, 0, 0, videoImageWidth, videoImageHeight, GL_YCBCR_422_APPLE, GL_UNSIGNED_SHORT_8_8_REV_APPLE, videoTexture);

glMatrixMode(GL_TEXTURE);
glLoadIdentity();

glBegin(GL_QUADS);
    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);
    glVertex2f(0.0f, videoImageHeight);

    glTexCoord2f(0.0f, videoImageHeight);
    glVertex2f(0.0f, 0.0f);

    glTexCoord2f(videoImageWidth, videoImageHeight);
    glVertex2f(videoImageWidth, 0.0f);

    glTexCoord2f(videoImageWidth, 0.0f);
    glVertex2f(videoImageWidth, videoImageHeight);      
glEnd();

Answer 3

Il commento di Adam Rosenfield non è corretta. Su Mac, è possibile visualizzare YCbCr (l'equivalente digitale di YUV) texture utilizzando il formato consistenza GL_YCBCR_422_APPLE, come specificato nel APPLE_ycbcr_422 estensione.