android - camera2 拍摄的图片 - 从 YUV_420_888 到 NV21 的转换

Question

通过 camera2 API，我们接收格式为 YUV_420_888 的图像对象。然后我们使用以下函数转换为 NV21:

private static byte[] YUV_420_888toNV21(Image image) {
    byte[] nv21;
    ByteBuffer yBuffer = image.getPlanes()[0].getBuffer();
    ByteBuffer uBuffer = image.getPlanes()[1].getBuffer();
    ByteBuffer vBuffer = image.getPlanes()[2].getBuffer();

    int ySize = yBuffer.remaining();
    int uSize = uBuffer.remaining();
    int vSize = vBuffer.remaining();

    nv21 = new byte[ySize + uSize + vSize];

    //U and V are swapped
    yBuffer.get(nv21, 0, ySize);
    vBuffer.get(nv21, ySize, vSize);
    uBuffer.get(nv21, ySize + vSize, uSize);

    return nv21;
}

虽然此函数与 cameraCaptureSessions.setRepeatingRequest 一起工作正常，但在调用 cameraCaptureSessions.capture 时，我们会在进一步处理(在 JNI 端)中遇到段错误。两者都通过 ImageReader 请求 YUV_420_888 格式。

为什么请求的类型相同，但两次函数调用的结果却不同？

更新:如评论中所述，由于图像尺寸不同(捕获请求的尺寸要大得多)，我会出现这种行为。但是我们在 JNI 端的进一步处理操作对于两种请求都是相同的，并且不依赖于图像尺寸(仅取决于纵横比，这在两种情况下都是相同的)。

Answer 1

如果根本没有填充，您的代码只会返回正确的 NV21，并且 U 和 V 平原重叠并且实际上表示交错 < strong>VU 值。这种情况在预览时经常发生，但在这种情况下，您会为数组分配额外的 w*h/4 字节(这可能不是问题)。也许对于捕获的图像，您需要更强大的实现，例如

private static byte[] YUV_420_888toNV21(Image image) {

    int width = image.getWidth();
    int height = image.getHeight(); 
    int ySize = width*height;
    int uvSize = width*height/4;

    byte[] nv21 = new byte[ySize + uvSize*2];

    ByteBuffer yBuffer = image.getPlanes()[0].getBuffer(); // Y
    ByteBuffer uBuffer = image.getPlanes()[1].getBuffer(); // U
    ByteBuffer vBuffer = image.getPlanes()[2].getBuffer(); // V

    int rowStride = image.getPlanes()[0].getRowStride();
    assert(image.getPlanes()[0].getPixelStride() == 1);

    int pos = 0;

    if (rowStride == width) { // likely
        yBuffer.get(nv21, 0, ySize);
        pos += ySize;
    }
    else {
        long yBufferPos = -rowStride; // not an actual position
        for (; pos<ySize; pos+=width) {
            yBufferPos += rowStride;
            yBuffer.position(yBufferPos);
            yBuffer.get(nv21, pos, width);
        }
    }

    rowStride = image.getPlanes()[2].getRowStride();
    int pixelStride = image.getPlanes()[2].getPixelStride();

    assert(rowStride == image.getPlanes()[1].getRowStride());
    assert(pixelStride == image.getPlanes()[1].getPixelStride());
    
    if (pixelStride == 2 && rowStride == width && uBuffer.get(0) == vBuffer.get(1)) {
        // maybe V an U planes overlap as per NV21, which means vBuffer[1] is alias of uBuffer[0]
        byte savePixel = vBuffer.get(1);
        try {
            vBuffer.put(1, (byte)~savePixel);
            if (uBuffer.get(0) == (byte)~savePixel) {
                vBuffer.put(1, savePixel);
                vBuffer.position(0);
                uBuffer.position(0);
                vBuffer.get(nv21, ySize, 1);
                uBuffer.get(nv21, ySize + 1, uBuffer.remaining());

                return nv21; // shortcut
            }
        }
        catch (ReadOnlyBufferException ex) {
            // unfortunately, we cannot check if vBuffer and uBuffer overlap
        }

        // unfortunately, the check failed. We must save U and V pixel by pixel
        vBuffer.put(1, savePixel);
    }

    // other optimizations could check if (pixelStride == 1) or (pixelStride == 2), 
    // but performance gain would be less significant

    for (int row=0; row<height/2; row++) {
        for (int col=0; col<width/2; col++) {
            int vuPos = col*pixelStride + row*rowStride;
            nv21[pos++] = vBuffer.get(vuPos);
            nv21[pos++] = uBuffer.get(vuPos);
        }
    }

    return nv21;
}

如果您打算将生成的数组传递给 C++，您可以利用 fact那个

the buffer returned will always have isDirect return true, so the underlying data could be mapped as a pointer in JNI without doing any copies with GetDirectBufferAddress.

这意味着可以在 C++ 中以最小的开销完成相同的转换。在C++中，你甚至会发现实际的像素排列已经是NV21了!

PS 实际上，这可以在 Java 中完成，开销可以忽略不计，请参见上面的 if (pixelStride == 2 && … 行。因此，我们可以批量复制所有色度字节到生成的字节数组，这比运行循环快得多，但仍然比 C++ 中这种情况下可以实现的速度慢。有关完整实现，请参阅 Image.toByteArray()。