使用渲染脚本将相机 YUV 数据转换为 ARGB

Question

我的问题是：我在 Android 中设置了一个摄像头，并使用 onPreviewFrame-listener 接收预览数据，该监听器向我传递了一个包含默认 android YUV 格式的图像数据的 byte[] 数组（设备不支持 R5G6B5 格式）。每个像素由 12 位组成，这使得事情有点棘手。现在我想做的是将 YUV 数据转换为 ARGB 数据，以便用它进行图像处理。这必须使用渲染脚本来完成，以保持高性能。

我的想法是在一个元素中传递两个像素（即 24 位 = 3 个字节），然后返回两个 ARGB 像素。问题是，在 Renderscript 中，一个 u8_3（一个 3 维 8 位向量）以 32 位存储，这意味着最后 8 位未使用。但是当将图像数据复制到分配中时，所有的 32 位都被使用了，所以最后 8 位丢失了。即使我使用 32 位输入数据，最后 8 位也没用，因为它们只有 2/3 像素。当定义一个包含 3 字节数组的元素时，它实际上具有 3 个字节的实际大小。但是 Allocation.copyFrom() 方法没有用数据填充 in-Allocation，认为它没有正确的数据类型来填充 byte[]。

renderscript 文档指出，有一个 ScriptIntrinsicYuvToRGB 应该在 API 级别 17 中完全做到这一点。但实际上该类并不存在。我已经下载了 API Level 17，尽管它似乎不再可下载。有没有人有任何关于它的信息？有没有人尝试过 ScriptIntrinsic？

所以最后我的问题是：如何将相机数据快速转换为 ARGB 数据，硬件加速？

这就是在 Dalvik VM 中的做法（在网上某处找到代码，它可以工作）：

@SuppressWarnings("unused")
private void decodeYUV420SP(int[] rgb, byte[] yuv420sp, int width, int height) {  
    final int frameSize = width * height;  
    for (int j = 0, yp = 0; j < height; j++) {
        int uvp = frameSize + (j >> 1) * width, u = 0, v = 0;  
        for (int i = 0; i < width; i++, yp++) {  
            int y = (0xff & ((int) yuv420sp[yp])) - 16;  
            if (y < 0)
                y = 0;  
            if ((i & 1) == 0) {  
                v = (0xff & yuv420sp[uvp++]) - 128;  
                u = (0xff & yuv420sp[uvp++]) - 128;  
            }  
            int y1192 = 1192 * y;  
            int r = (y1192 + 1634 * v);  
            int g = (y1192 - 833 * v - 400 * u);  
            int b = (y1192 + 2066 * u);  
            if (r < 0)
                r = 0;
            else if (r > 262143)
                r = 262143;  
            if (g < 0)
                g = 0;
            else if (g > 262143)
                g = 262143;  
            if (b < 0)
                b = 0;
            else if (b > 262143)  
                b = 262143;  
            rgb[yp] = 0xff000000 | ((r << 6) & 0xff0000) | ((g >> 2) & 0xff00) | ((b >> 10) & 0xff);  
        }
    }
}

Answer 1

我相信您会发现 LivePreview 测试应用程序很有趣……它是最新 Jelly Bean (MR1) 中 Android 源代码的一部分。它实现了一个相机预览，并使用 ScriptIntrinsicYuvToRgb 将预览数据与 Renderscript 进行转换。您可以在此处在线浏览源代码：

LivePreview

Answer 2

我无法运行 ScriptInstrinsicYuvToRgb，因此我决定编写自己的 RS 解决方案。

这是准备好的脚本（名为 yuv.rs）：

#pragma version(1) 
#pragma rs java_package_name(com.package.name)

rs_allocation gIn;

int width;
int height;
int frameSize;

void yuvToRgb(const uchar *v_in, uchar4 *v_out, const void *usrData, uint32_t x, uint32_t y) {

    uchar yp = rsGetElementAtYuv_uchar_Y(gIn, x, y) & 0xFF;

    int index = frameSize + (x & (~1)) + (( y>>1) * width );
    int v = (int)( rsGetElementAt_uchar(gIn, index) & 0xFF ) -128;
    int u = (int)( rsGetElementAt_uchar(gIn, index+1) & 0xFF ) -128;

    int r = (int) (1.164f * yp  + 1.596f * v );
    int g = (int) (1.164f * yp  - 0.813f * v  - 0.391f * u);
    int b = (int) (1.164f * yp  + 2.018f * u );

    r = r>255? 255 : r<0 ? 0 : r;
    g = g>255? 255 : g<0 ? 0 : g;
    b = b>255? 255 : b<0 ? 0 : b;

    uchar4 res4;
    res4.r = (uchar)r;
    res4.g = (uchar)g;
    res4.b = (uchar)b;
    res4.a = 0xFF;

    *v_out = res4;
}

不要忘记将相机预览格式设置为 NV21：

Parameters cameraParameters = camera.getParameters();
cameraParameters.setPreviewFormat(ImageFormat.NV21);
// Other camera init stuff: preview size, framerate, etc.
camera.setParameters(cameraParameters);

分配初始化和脚本使用：

// Somewhere in initialization section 
// w and h are variables for selected camera preview size
rs = RenderScript.create(this); 

Type.Builder tbIn = new Type.Builder(rs, Element.U8(rs));
tbIn.setX(w);
tbIn.setY(h);
tbIn.setYuvFormat(ImageFormat.NV21);

Type.Builder tbOut = new Type.Builder(rs, Element.RGBA_8888(rs));
tbOut.setX(w); 
tbOut.setY(h);

inData = Allocation.createTyped(rs, tbIn.create(), Allocation.MipmapControl.MIPMAP_NONE,  Allocation.USAGE_SCRIPT & Allocation.USAGE_SHARED);
outData = Allocation.createTyped(rs, tbOut.create(), Allocation.MipmapControl.MIPMAP_NONE,  Allocation.USAGE_SCRIPT & Allocation.USAGE_SHARED);

outputBitmap = Bitmap.createBitmap(w, h, Bitmap.Config.ARGB_8888);


yuvScript = new ScriptC_yuv(rs); 
yuvScript.set_gIn(inData);
yuvScript.set_width(w);
yuvScript.set_height(h);
yuvScript.set_frameSize(previewSize);
//.....

相机回调方法：

public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
    // In your camera callback, data 
    inData.copyFrom(data);
    yuvScript.forEach_yuvToRgb(inData, outData);
    outData.copyTo(outputBitmap);
    // draw your bitmap where you want to 
    // .....
}

Answer 3

对于不知道的人，RenderScript 现在包含在 Android 支持库中，包括内部函数。

http://android-developers.blogspot.com.au/2013/09/renderscript-in-android-support-library.html

http://android-developers.blogspot.com.au/2013/08/renderscript-intrinsics.html