c语言实现BMP序列转YUV文件_weixin_53639473的博客-程序员秘密

技术标签: 数据压缩  

一、实验目的

1.理解图像文件的基本组成。
2.掌握结构体作为复杂数据对象的用法。进一步熟悉由问题到程序的解决方案,并掌握
编程细节:如内存分配、倒序读写、字节序、文件读写过程等。

二、主要设备

安装 Visual Studio 软件的个人计算机

三、实验内容

1、BMP 文件的组成结构

典型的 BMP 图像文件由四部分组成:
(1)位图头文件数据结构,它包含 BMP 图像文件的类型、显示内容等信息;
(2)位图信息数据结构,它包含有 BMP 图像的宽、高、压缩方法,以及定义颜色等信
息;
(3)调色板,这个部分是可选的,有些位图需要调色板,有些位图,比如真彩色图(24
位的 BMP)就不需要调色板;
(4)位图数据,这部分的内容根据 BMP 位图使用的位数不同而不同,在 24 位图中直接
使用 RGB,而其他的小于 24 位的使用调色板中颜色索引值。
位图文件头主要包括:
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
WORD bfType; /* 说明文件的类型 /
DWORD bfSize; /
说明文件的大小,用字节为单位 /
WORD bfReserved1; /
保留,设置为 0 /
WORD bfReserved2; /
保留,设置为 0 /
DWORD bfOffBits; /
说明从 BITMAPFILEHEADER 结构开始到实际的图像数
据之间的字节偏移量 /
} BITMAPFILEHEADER;
(2) 位图信息头主要包括:
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {
DWORD biSize; /
说明结构体所需字节数 /
LONG biWidth; /
以像素为单位说明图像的宽度 /
LONG biHeight; /
以像素为单位说明图像的高速 /
WORD biPlanes; /
说明位面数,必须为 1 /
WORD biBitCount; /
说明位数/像素,1、2、4、8、24 /
DWORD biCompression; /
说明图像是否压缩及压缩类型 BI_RGB,BI_RLE8,BI_RLE4,
BI_BITFIELDS /
DWORD biSizeImage; /
以字节为单位说明图像大小,必须是 4 的整数倍*/
LONG biXPelsPerMeter; /*目标设备的水平分辨率,像素/米 */
LONG biYPelsPerMeter; /*目标设备的垂直分辨率,像素/米 /
DWORD biClrUsed; /
说明图像实际用到的颜色数,如果为 0,则颜色数为 2 的 biBitCount
次方 */
DWORD biClrImportant; /说明对图像显示有重要影响的颜色索引的数目,如果是 0,表
示都重要。
/
} BITMAPINFOHEADER;
(3) 调色板实际上是一个数组,它所包含的元素与位图所具有的颜色数相同,决定于
biClrUsed 和 biBitCount 字段。数组中每个元素的类型是一个 RGBQUAD 结构。真彩色无调
色板部分。
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue; /指定蓝色分量/
BYTE rgbGreen; /指定绿色分量/
BYTE rgbRed; /指定红色分量/
BYTE rgbReserved; /保留,指定为 0/
} RGBQUAD;
(4) 紧跟在调色板之后的是图像数据字节阵列。对于用到调色板的位图,图像数据就是
该像素颜色在调色板中的索引值(逻辑色)。对于真彩色图,图像数据就是实际的 R、G、B
值。图像的每一扫描行由表示图像像素的连续的字节组成,每一行的字节数取决于图像的颜
色数目和用像素表示的图像宽度。规定每一扫描行的字节数必须是 4 的整倍数,也就是
DWORD 对齐的。扫描行是由底向上存储的,这就是说,阵列中的第一个字节表示位图左下
角的像素,而最后一个字节表示位图右上角的像素。

2、字节序

不同的计算机系统采用不同的字节序存储数据,同样一个 4 字节的 32 位整数,在内存中存储的方式不同。字节序分为小尾字节序(Little Endian)和大尾字节序(Big Endian)。Intel 处理器大多数使用小尾字节序,Motorola 处理器大多数使用大尾(Big Endian)字节序。小尾就是低位字节排放在内存的低端,高位字节排放在内存的高端,即所谓的“低位在前,高位在后”。大尾就是高位字节排放在内存的低端,低位字节排放在内存的高端,即所谓的“高位在前,低位在后”。 TCP/IP 各层协议将字节序定义为大尾,因此 TCP/IP 协议中使用的字节序通常称之为网络字节序。在实现 BMP 文件头信息的写入和读出时,需要注意整数保存时的字节序。例如:文件大小是以 Intel 序保存的。在编程前先用二进制打开方式观察 BMP 文件各个部分的数据存储格式。

四、实验步骤

1、实验素材

5个不同的场景画面的BMP文件,含有班级、学号后四位和本人姓名(缩写或昵称均可)的logo。
在这里插入图片描述

2、实验思路

(1)编写将第一步所生成的多个BMP文件转化为YUV文件,要求可在命令行中设置每个画面出现的帧数。最后形成的YUV文件应至少包含200帧。重点掌握函数定义、缓冲区分配、倒序读写、结构体的操作。
(2)对整个程序进行调试,并将生成的YUV文件用播放软件观看,验证是否正确。

五、c语言实现

1、rgb2yuv.h

int RGB2YUV (int x_dim, int y_dim, void *bmp, void *y_out, void *u_out, void *v_out, int flip);

void InitLookupTable();

2、main.cpp

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "rgb2yuv.h" 
#include <Windows.h>
void ReadRGB(FILE *pbmp, unsigned char *rgbbuf, BITMAPFILEHEADER &file_h, BITMAPINFOHEADER & info_h);
#define u_int8_t	unsigned __int8
#define u_int		unsigned __int32
#define u_int32_t	unsigned __int32
int main(int argc, char** argv)
{
    
	u_int frameWidth;				/* --width=<uint> */
	u_int frameHeight;
	bool flip = FALSE;				/* --flip */
	unsigned int i;					/* internal variables */
	char* bmpFileName[5];
	char* yuvFileName = NULL;
	FILE* bmpFile =NULL;
	FILE* yuvFile = NULL;
	u_int8_t* rgbBuf = NULL;
	u_int8_t* yBuf = NULL;
	u_int8_t* uBuf = NULL;
	u_int8_t* vBuf = NULL;
	u_int32_t videoFramesWritten = 0;
	bmpFileName[0] = argv[1];
    bmpFileName[1] = argv[2];
    bmpFileName[2] = argv[3];
    bmpFileName[3] = argv[4];
    bmpFileName[4] = argv[5];
    yuvFileName = argv[6];
    
	/* open the RAW file */
	yuvFile = fopen(yuvFileName, "wb");
	if (yuvFile == NULL)
	{
    
		printf("cannot find yuv file\n");
		exit(1);
	}
	else
	{
    
		printf("The output yuv file is %s\n", yuvFileName);
	}
	
	/* open the BMP file */
	for (int m = 0; m < 5; m++)
	{
    
		bmpFile = fopen(bmpFileName[m], "rb");
		if (bmpFile == NULL)
		{
    
			printf("cannot find bmp file\n");
			exit(1);
		}
		else
		{
    
			printf("The input bmp file is %s\n", bmpFileName[m]);
		}
		BITMAPINFOHEADER info_header;
		BITMAPFILEHEADER file_header;

		//	read file & info header
		if (fread(&file_header, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, bmpFile) != 1)
		{
    
			printf("read file header error!");
			exit(0);
		}
		if (file_header.bfType != 0x4D42)
		{
    
			printf("Not bmp file!");
			exit(0);
		}
		if (fread(&info_header, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, bmpFile) != 1)
		{
    
			printf("read info header error!");
			exit(0);
		}//end read

		if (info_header.biWidth*info_header.biBitCount % 32 == 0)
		{
    
			frameWidth = info_header.biWidth;
		}
		else
		{
    
			frameWidth = (info_header.biWidth*info_header.biBitCount +31) / 32 * (32 / info_header.biBitCount);
		}
		//规定每一扫描行的字节数必须是 4 的整倍数(32位的整数倍),也就是DWORD 对齐的
		//一行总的数据量(按位来说),是宽度*位深
		//(x/32)得整数,再加上32就是比x大的最近的32的倍数,除以8就是像素的字节数

		if (info_header.biHeight % 2 == 0)
		{
    
			frameHeight = info_header.biHeight;
		}
		else
		{
    
			frameHeight = info_header.biHeight + 1;
		}
		/* get an input buffer for a frame */
		rgbBuf = (u_int8_t*)malloc(frameWidth*frameHeight*3);
		/* get the output buffers for a frame */
		yBuf = (u_int8_t*)malloc(frameWidth * frameHeight);
		uBuf = (u_int8_t*)malloc((frameWidth * frameHeight) / 4);
		vBuf = (u_int8_t*)malloc((frameWidth * frameHeight) / 4);
		if (rgbBuf == NULL || yBuf == NULL || uBuf == NULL || vBuf == NULL)
		{
    
			printf("no enought memory\n");
			exit(1);
		}
			ReadRGB(bmpFile,rgbBuf,file_header,info_header);
			if (RGB2YUV(frameWidth, frameHeight, rgbBuf, yBuf, uBuf, vBuf, flip))
			{
    
				printf("error");
				return 0;
			}
			for (i = 0; i < frameWidth*frameHeight; i++)
			{
    
				if (yBuf[i] < 16) yBuf[i] = 16;
				if (yBuf[i] > 235) yBuf[i] = 235;
			}
			for (i = 0; i < frameWidth*frameHeight / 4; i++)
			{
    
				if (uBuf[i] < 16) uBuf[i] = 16;
				if (uBuf[i] > 240) uBuf[i] = 240;
				if (vBuf[i] < 16) vBuf[i] = 16;
				if (vBuf[i] > 240) vBuf[i] = 240;
			}
			for (i = 0; i < 40; i++)
			{
    
				fwrite(yBuf, 1, frameWidth * frameHeight, yuvFile);
				fwrite(uBuf, 1, (frameWidth * frameHeight) / 4, yuvFile);
				fwrite(vBuf, 1, (frameWidth * frameHeight) / 4, yuvFile);
			}
			printf("\r...%d", ++videoFramesWritten);

	}
		printf("\n%u %ux%u video frames written\n",
		videoFramesWritten, frameWidth, frameHeight);
	/* cleanup */
	fclose(bmpFile);
	fclose(yuvFile);
	free(rgbBuf);
	free(yBuf);
	free(uBuf);
	free(vBuf);
	getchar();
	return(0);
}

3、read.cpp

#include "stdlib.h"
#include "rgb2yuv.h"
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <math.h>
#include <windows.h>

//判断是否有调色板
bool MakePalette(FILE * pFile, BITMAPFILEHEADER &file_h, BITMAPINFOHEADER & info_h, RGBQUAD *pRGB_out)
{
    
	if ((file_h.bfOffBits - sizeof(BITMAPFILEHEADER) - info_h.biSize) == sizeof(RGBQUAD)*pow(2.0, info_h.biBitCount))
	{
    
		fseek(pFile, sizeof(BITMAPFILEHEADER) + info_h.biSize, 0);
		fread(pRGB_out, sizeof(RGBQUAD), (unsigned int)pow(2.0, info_h.biBitCount), pFile);
		return true;
	}
	else
		return false;
}

//读取RGB文件
void ReadRGB(FILE *pbmp, unsigned char *rgbbuf, BITMAPFILEHEADER &file_h, BITMAPINFOHEADER & info_h)
{
    
	unsigned long h, w, pix_h, pix_w;
	if (info_h.biWidth *info_h.biBitCount% 32 == 0)
	{
    
		pix_w = info_h.biWidth;
	}
	else
	{
    
		pix_w = (info_h.biWidth*info_h.biBitCount+31 ) / 32 * (32 / info_h.biBitCount);
	}
	//规定每一扫描行的字节数必须是 4 的整倍数(32位的整数倍),也就是DWORD 对齐的
	//一行总的数据量(按位来说),是宽度*位深
	//(x/32)得整数,再加上32就是比x大的最近的32的倍数,除以8就是像素的字节数

	if (info_h.biHeight % 2 == 0)
	{
    
		pix_h = info_h.biHeight;
	}
	else
	{
    
		pix_h = info_h.biHeight + 1;
	}
	//宽(按字节)必须是4的的整数倍,高(按字节)必须是2的整数倍
	//24位.宽*高*3,16位.宽*高*2,8位.宽*高,4位.宽*高/2,2位.宽*高/4,1位.宽*高/8
	//要保证一行四字节扫描,所以宽为4字节的整数倍
	//要保证1位的时候数据为字节的整数倍
	w = pix_w * info_h.biBitCount/8;
	h = pix_h;//为了方便定义的宽高
	unsigned char *data,*be_data;
	//be_data = (unsigned char*)malloc(h*w);//buffer大小应该与bmp中有效数据大小相同
	data=(unsigned char*)malloc(w*h);//开辟一个缓冲区,把bmp的图像数据存在缓冲区里面
	fseek(pbmp,file_h.bfOffBits,0);//指针指向图像的数据处
	fread(data,w*h,1,pbmp);//把图像数据存在缓冲区里面
	RGBQUAD *pRGB = (RGBQUAD *)malloc(sizeof(RGBQUAD)*(unsigned int)pow(2.0, info_h.biBitCount));

	if (info_h.biBitCount == 24)
	{
    
		//24位的话就把数据copy到rgbbuf里面
		memcpy(rgbbuf, data, w*h);
	}
	else if (info_h.biBitCount == 16)
	{
    
           if (file_h.bfOffBits == 70)
		{
    
			for (unsigned long Loop = 0; Loop < h * w; Loop += 2)
			{
    
				*rgbbuf = (data[Loop] & 0x1F) << 3;
				//B:用0001 1111取出低字节的右五位,再放到目标字节的高5位(通过右移3位),得到五位的B 
				*(rgbbuf + 1) = ((data[Loop] & 0xE0) >> 3) + ((data[Loop + 1] & 0x07) << 5);
				// G:11100000取出低字节的左三位,00000011取出高字节的右三位,合并后,放到再放到目标字节的高5位,得到6位的G
				*(rgbbuf + 2) = (data[Loop + 1] & 0xF8);
				///R:1111 1000取出高字节的中间五位,再放到目标字节的高5位,得到5位的R  
				rgbbuf += 3;
			}
		}
		else
		{
    
			for (unsigned long Loop = 0; Loop < h * w; Loop += 2)
			{
    
				*rgbbuf = (data[Loop] & 0x1F) << 3;
				*(rgbbuf + 1) = ((data[Loop] & 0xE0) >> 2) + ((data[Loop + 1] & 0x03) << 6);
				*(rgbbuf + 2) = (data[Loop + 1] & 0x7C) << 1;
				rgbbuf += 3;
			}
		}
	}
	//判断若为其他位深数,要通过调色板来解决

	else
	{
    
		if (!MakePalette(pbmp, file_h, info_h, pRGB))
			printf("Nopalette!");
		unsigned char mask = 0;
		for (unsigned long Loop = 0; Loop < w*h; Loop++)
		{
    
			switch (info_h.biBitCount)
			{
    
			case 1: mask = 0x80; break;
			case 2: mask = 0xC0; break;
			case 4: mask = 0xF0; break;
			case 8: mask = 0xFF; break;
			default:printf("biBitCount error!"); break;
			}
			int shiftCnt = 1;
			while (mask)//一个字节里面的解析
			{
    
				unsigned char index = mask == 0xFF ? data[Loop] : ((data[Loop] & mask) >> (8 - shiftCnt * info_h.biBitCount));
				*rgbbuf = pRGB[index].rgbBlue;
				*(rgbbuf + 1) = pRGB[index].rgbGreen;
				*(rgbbuf + 2) = pRGB[index].rgbRed;
				
				if (info_h.biBitCount == 8)	mask = 0;
				else 	mask >>= info_h.biBitCount;
				rgbbuf += 3;
				shiftCnt++;
			}
		}
	}

	if (data)
		free(data);
	if (pRGB)
		free(pRGB);
}

4、rgb2yuv.cpp

#include "stdlib.h"
#include "rgb2yuv.h"

static float RGBYUV02990[256], RGBYUV05870[256], RGBYUV01140[256];
static float RGBYUV01684[256], RGBYUV03316[256];
static float RGBYUV04187[256], RGBYUV00813[256];



int RGB2YUV (int x_dim, int y_dim, void *bmp, void *y_out, void *u_out, void *v_out, int flip)
{
    
	static int init_done = 0;

	long i, j, size;
	unsigned char *r, *g, *b;
	unsigned char *y, *u, *v;
	unsigned char *pu1, *pu2, *pv1, *pv2, *psu, *psv;
	unsigned char *y_buffer, *u_buffer, *v_buffer;
	unsigned char *sub_u_buf, *sub_v_buf;

	if (init_done == 0)
	{
    
		InitLookupTable();
		init_done = 1;
	}

	// check to see if x_dim and y_dim are divisible by 2
	if ((x_dim % 2) || (y_dim % 2)) return 1;
	size = x_dim * y_dim;

	// allocate memory
	y_buffer = (unsigned char *)y_out;
	sub_u_buf = (unsigned char *)u_out;
	sub_v_buf = (unsigned char *)v_out;
	u_buffer = (unsigned char *)malloc(size * sizeof(unsigned char));
	v_buffer = (unsigned char *)malloc(size * sizeof(unsigned char));
	if (!(u_buffer && v_buffer))
	{
    
		if (u_buffer) free(u_buffer);
		if (v_buffer) free(v_buffer);
		return 2;
	}

	b = (unsigned char *)bmp;
	y = y_buffer;
	u = u_buffer;
	v = v_buffer;

	// convert RGB to YUV
	if (!flip) {
    
		for (j = 0; j < y_dim; j ++)
		{
    
			y = y_buffer + (y_dim - j - 1) * x_dim;
			u = u_buffer + (y_dim - j - 1) * x_dim;
			v = v_buffer + (y_dim - j - 1) * x_dim;

			for (i = 0; i < x_dim; i ++) {
    
				g = b + 1;
				r = b + 2;
				*y = (unsigned char)(  RGBYUV02990[*r] + RGBYUV05870[*g] + RGBYUV01140[*b]);
				*u = (unsigned char)(- RGBYUV01684[*r] - RGBYUV03316[*g] + (*b)/2          + 128);
				*v = (unsigned char)(  (*r)/2          - RGBYUV04187[*g] - RGBYUV00813[*b] + 128);
				b += 3;
				y ++;
				u ++;
				v ++;
			}
		}
	} else {
    
		for (i = 0; i < size; i++)
		{
    
			g = b + 1;
			r = b + 2;
			*y = (unsigned char)(  RGBYUV02990[*r] + RGBYUV05870[*g] + RGBYUV01140[*b]);
			*u = (unsigned char)(- RGBYUV01684[*r] - RGBYUV03316[*g] + (*b)/2          + 128);
			*v = (unsigned char)(  (*r)/2          - RGBYUV04187[*g] - RGBYUV00813[*b] + 128);
			b += 3;
			y ++;
			u ++;
			v ++;
		}
	}

	// subsample UV
	for (j = 0; j < y_dim/2; j ++)
	{
    
		psu = sub_u_buf + j * x_dim / 2;
		psv = sub_v_buf + j * x_dim / 2;
		pu1 = u_buffer + 2 * j * x_dim;
		pu2 = u_buffer + (2 * j + 1) * x_dim;
		pv1 = v_buffer + 2 * j * x_dim;
		pv2 = v_buffer + (2 * j + 1) * x_dim;
		for (i = 0; i < x_dim/2; i ++)
		{
    
			*psu = (*pu1 + *(pu1+1) + *pu2 + *(pu2+1)) / 4;
			*psv = (*pv1 + *(pv1+1) + *pv2 + *(pv2+1)) / 4;
			psu ++;
			psv ++;
			pu1 += 2;
			pu2 += 2;
			pv1 += 2;
			pv2 += 2;
		}
	}

	free(u_buffer);
	free(v_buffer);

	return 0;
}

void InitLookupTable()
{
    
	int i;
	for (i = 0; i < 256; i++) RGBYUV02990[i] = (float)0.2990 * i;
	for (i = 0; i < 256; i++) RGBYUV05870[i] = (float)0.5870 * i;
	for (i = 0; i < 256; i++) RGBYUV01140[i] = (float)0.1140 * i;
	for (i = 0; i < 256; i++) RGBYUV01684[i] = (float)0.1684 * i;
	for (i = 0; i < 256; i++) RGBYUV03316[i] = (float)0.3316 * i;
	for (i = 0; i < 256; i++) RGBYUV04187[i] = (float)0.4187 * i;
	for (i = 0; i < 256; i++) RGBYUV00813[i] = (float)0.0813 * i;
}

(参考rgb2yuv程序)

六、运行结果

1、

在这里插入图片描述

2、在虚拟机中查看yuv视频

在这里插入图片描述

版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接:https://blog.csdn.net/weixin_53639473/article/details/116596997

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背景:客户端和公众号均绑定在【同一个微信开放平台】,客户端使用微信登陆现在有一个新需求:客户端有一个奖励,关注公众号之后才能领取奖励。客户端直接跳转到微信,用户搜索公众号名称搜索关注。实现逻辑:同一个微信开放平台下,微信用户的unionid是唯一的,用户在登陆客户端app和公众号时,openid是不一样的。用户关注公众号之后,获取unionid,然后查找uniond一样的...

android 添加js对象吗,Android和JS的交互_与漁的博客-程序员秘密

现在很多App为了降低开发成本和维护成本,都会内置Web网页,在安卓端是通过WebView来实现的,这就要求我们开发人员具备Android和JS交互的开发能力。我将通过这篇文章来记录我的学习历程,在学习过程中我还是通过一个demo来加深理解,下面先贴上效果图:安卓与js的交互效果图分别展示了js调用安卓方法的三种效果以及安卓调用js方法的两种效果,下面我把这五个方法拆开来单个学习理解。一、先介绍一...

PAT乙级题1010 一元多项式求导 (25分)几个坑点(主要是第三个测试点)_ZoeEot的博客-程序员秘密

本人新人,这些代码都慢慢摸索出来的,在博客上没看到正解,也可能是我没找到,就是第三个测试点的新手版=-=;;代码如下#include&lt;stdio.h&gt;int main(){ int k,n; int i=0; while(scanf("%d%d",&amp;k,&amp;n)!=EOF){ if(n==0&amp;&amp;k==0){ if(i!=0) prin...

内网渗透-ATT&CK第五个攻防靶场环境搭建_kxyzx的博客-程序员秘密_搭建攻防靶场

内网渗透-ATT&amp;CK第五个攻防靶场环境搭建靶场下载地址:download下载靶场,用vm打开win7和win2008的vmx镜像打开后到vm中找到编辑,打开网络编辑器,点击更改设置添加两个网卡一个使用桥接模式,网卡选择物理机在使用的网卡另一个使用NAT模式,子网ip使用系统默认接下来给两个靶机添加网卡win7一个添加桥接一个添加NATwin2008添加NAT就可以了](https://imgchr.com/i/DTdvPU)win2008网络配置win7网

《神经网络与深度学习》的教学方法_lawme的博客-程序员秘密

《神经网络与深度学习》的教学方法神经网络,是人们发明的最优美的编程范式之一。在通常编程模式下,人们告诉计算机做些什么,把一个大问题拆解成多个小问题,并精确定义任务,以方便计算机去执行。神经网络则与此相反,人们并不告诉计算机如何求解问题,而是由计算机通过观察数据进行学习,自行得出解决问题的办法。人们期待神经网络能从数据中自动学习,但在2006年之前,除了极少数的个例,人们并不知道如何训练

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