目录

• 一、前言
• 二、libjpeg-turbo解码jpeg图片
• 三、Yuv420编码格式
• 四、生成目标形式
• 五、libjpeg-turbo编码yuv生成jpeg

一、前言

本文旨在给一个jpg图片添加一个黑色边框，比如原jpg图片的分辨率为128 * 128，需要用它生成一张1280 * 720分辨率的图片，该生成的图片样式为jpg图片放置在正中间、周围填充黑色背景。类似于给图片添加黑色边框的效果。涉及的知识有，yuv420p格式，YUV分量的对应关系，以及YUV在内存中的存储格式，libjpeg-turbo库的使用。

二、libjpeg-turbo解码jpeg图片

读出jpeg图片数据后，使用libjpeg-turbo接口对其进行解码，生成为YUV格式数据。

int UserHeadImage::decode2Yuv()
{QByteArray jpeg;QByteArray yuv;int yuv_type;readImage(jpeg);tjhandle handle = NULL;int subsample, colorspace;int flags = 0;int padding = 1;int ret = 0;handle = tjInitDecompress();tjDecompressHeader3(handle, (unsigned char*)jpeg.data(), jpeg.size(), &yuvWidth, &yuvHeight, &subsample, &colorspace);qDebug("w: %d h: %d subsample: %d color: %d\n", yuvWidth, yuvHeight, subsample, colorspace);flags |= 0;yuv_type = subsample;yuvBufferSize = tjBufSizeYUV2(yuvWidth, padding, yuvHeight, subsample);if(yuvBuffer){free(yuvBuffer);yuvBuffer = NULL;}yuvBuffer = (char *)malloc(yuvBufferSize);if (yuvBuffer == NULL){qDebug("malloc buffer for rgb failed.\n");return -1;}ret = tjDecompressToYUV2(handle, (unsigned char*)jpeg.data(), jpeg.size(), (unsigned char*)yuvBuffer, yuvWidth,padding, yuvHeight, flags);if (ret < 0){qDebug("compress to jpeg failed: %s\n", tjGetErrorStr());}tjDestroy(handle);return ret;
}

三、Yuv420编码格式

yuv420P格式 Y、U、V分量的对应关系，如下图所示。

• 四个Y共用一组UV。

• 四个Y由两个相邻的行组成。
  
  YUV分量在内存中的存放方式，如下图所示。

• Y、U、V三个分量数据分开存放。

• 先存放Y分量数据，长度为w*h。

• 然后存放U分量数据，长度为w*h/4。

• 最后存放V分量数据，长度为w*h/4。
  

四、生成目标形式

对解码后的Y、U、V数据进行处理，生成目标形式。目标图像宽高为VIDEO_TRANS_WIDTH * VIDEO_TRANS_HEIGHT。

• 计算出源图像在目标图像中的位置，然后以像素点扫描目标图像，每一个像素点对应一组YUV数据。
• 然后根据上面的Y、U、V分量的对应关系和在内存中存放的位置，给目标图像填充Y、U、V数据。
• 如果扫描到的像素点为源图像在目标图像中的位置区域时，拷贝源图像的Y、U、V数据到相应位置；如果不是，则在相应位置处填充“黑色”背景的Y、U、V数据。

比如目标图像的大小为1280 * 720，源图像大小为128 * 128。

• 源图像需要存放在目标图像的居中位置，则其存放区域（x0,y0,x1,y1）为（（1280-128）/ 2，（720-128）/ 2，（1280-128）/ 2 + 128，（1280-128）/ 2 + 128）。
• 对应Y分量，扫描到以上区域后拷贝源图像数据到目标位置，其他区域上的填充0x00（黑色）。
• 对应UV分量，在一行上每两个Y写入一组UV，每两行执行一次写入。扫描到以上区域后拷贝源图像数据到目标位置，其他区域上的填充0x80。

源图像

目标图像

void UserHeadImage::addBlackBorder()
{// yuvBuffer -> transmissionData// 添加黑色边框，yuv原始大小(128*128)转为  VIDEO_TRANS_WIDTH*VIDEO_TRANS_HEIGHT 大小char *sY = yuvBuffer;char *sU = sY + yuvWidth*yuvHeight;char *sV = sU + yuvWidth*yuvHeight/4;char *dY = transmissionData;char *dU = dY + VIDEO_TRANS_WIDTH*VIDEO_TRANS_HEIGHT;char *dV = dU + VIDEO_TRANS_WIDTH*VIDEO_TRANS_HEIGHT/4;int srcYIndex = 0;int srcUVIndex = 0;int dstYIndex = 0;int dstUVIndex = 0;for (int j = 0; j < VIDEO_TRANS_HEIGHT; j++) {for (int k = 0; k < VIDEO_TRANS_WIDTH; k++) {if ( (j >= ((VIDEO_TRANS_HEIGHT)-yuvHeight)/2 && j < (((VIDEO_TRANS_HEIGHT)-yuvHeight)/2 + yuvHeight)) && (k >= ((VIDEO_TRANS_WIDTH)-yuvWidth)/2 && k < (((VIDEO_TRANS_WIDTH)-yuvWidth)/2 + yuvWidth)) ){// 读取src图像的Y数据dY[dstYIndex] = sY[srcYIndex];srcYIndex++;dstYIndex++;                }else{dY[dstYIndex] = 0x00;dstYIndex++;                            }// 写入 u v 数据，每两个y写入一组u vif(dstYIndex % 2 == 0){   // 隔行存放if((j+1)%2 == 0){continue;}if ( (j >= ((VIDEO_TRANS_HEIGHT)-yuvHeight)/2 && j < (((VIDEO_TRANS_HEIGHT)-yuvHeight)/2 + yuvHeight)) && (k >= ((VIDEO_TRANS_WIDTH)-yuvWidth)/2 && k < (((VIDEO_TRANS_WIDTH)-yuvWidth)/2 + yuvWidth)) ){dU[dstUVIndex] = sU[srcUVIndex];              dV[dstUVIndex] = sV[srcUVIndex];srcUVIndex++;dstUVIndex++;}else{dU[dstUVIndex] = 0x80;dV[dstUVIndex] = 0x80;dstUVIndex++;}}}}
}

五、libjpeg-turbo编码yuv生成jpeg

int UserHeadImage::tyuv2jpeg(unsigned char* yuv_buffer, int yuv_size, int width, int height, int subsample, unsigned char** jpeg_buffer, unsigned long* jpeg_size, int quality)
{tjhandle handle = NULL;int flags = 0;int padding = 1;int need_size = 0;int ret = 0;handle = tjInitCompress();flags |= 0;need_size = tjBufSizeYUV2(width, padding, height, subsample);if (need_size != yuv_size){qDebug("detect yuv size: %d, give: %d, check again.\n", need_size, yuv_size);return 0;}ret = tjCompressFromYUV(handle, yuv_buffer, width, padding, height, subsample, jpeg_buffer, jpeg_size, quality, flags);if (ret < 0){qDebug("compress to jpeg failed: %s\n", tjGetErrorStr());}tjDestroy(handle);return ret;
}