如何使用IPP将8位灰度图像转换为NV12（限制范围）色彩空间

Question

像Intel®MediaSDK这样的视频编码器不接受8位灰度图像作为输入格式。
8位灰度格式在范围[0,255]中每像素应用一个字节。

在问题的上下文中的8比特YUV格式应用YCbCr （BT.601或BT.709）。
虽然有全范围的YUV标准，但常用的格式是“有限范围”YUV，其中Y的范围是[16,235]，U，V的范围是[16,240]。

在这种情况下， NV12格式是常见的输入格式。
NV12格式是YUV 4：2：0格式，在内存中首先排列Y平面，然后是交错UV平面中的打包色度样本：
YYYYYY
YYYYYY
UVUVUV

灰度图像将被称为“I平面”：
IIIIII
IIIIII

设置UV平面很简单：将所有U，V元素设置为128值。

但Y飞机怎么样？

在全范围YUV的情况下，我们可以简单地将“I平面”作为Y平面（即Y = I）。

在“有限”YUV格式的情况下，需要进行转换：
在转换公式中设置R = G = B结果： Y = round（I * 0.859 + 16）。

使用IPP进行上述转换的有效方法是什么？

Answer 1

我正在为自己的问题添加一个答案。
我希望看到更好的答案......

我找到了一个使用两个IPP功能的解决方案：

• ippsMulC_8u_Sfs - 将向量的每个元素乘以常量值。
• ippsAddC_8u_ISfs - 为向量的每个元素添加一个常量值。

我选择了使用定点数学运算的函数，以获得更好的性能。

• 通过扩展，缩放和移位来执行0.859缩放的定点实现。 示例： b = (a*scale + (1<<7)) >> 8; [当scale = (0.859)*2^8 ]。
  将ippsMulC_8u_Sfs val参数设置为round(0.859*2^8) = 220 。
  将ippsMulC_8u_Sfs scaleFactor参数设置为8 （将缩放结果除以2^8 ）。

代码示例：

void GrayscaleToNV12(const unsigned char I[],
                     int image_width,
                     int image_height,
                     unsigned char J[])
{
    IppStatus ipp_status;
    const int image_size = image_width*image_height;

    unsigned char *UV = &J[image_size]; //In NV12 format, UV plane starts below Y.

    const Ipp8u expanded_scaling = (Ipp8u)(0.859 * 256.0 + 0.5);

    //J[x] = (expanded_scaling * I[x] + 128u) >> 8u;
    ipp_status = ippsMulC_8u_Sfs(I,                 //const Ipp8u* pSrc,
                                 expanded_scaling,  //Ipp8u val,
                                 J,                 //Ipp8u* pDst,
                                 image_size,        //int len,
                                 8);                //int scaleFactor);

    //Check ipp_status, and handle errors...

    //J[x] += 16;
    //ippsAddC_8u_ISfs is deprecated, I used it to keep the code simple.
    ipp_status = ippsAddC_8u_ISfs(16,           //Ipp8u val, 
                                  J,            //Ipp8u* pSrcDst, 
                                  image_size,   //int len, 
                                  0);           //int scaleFactor);

    //Check ipp_status, and handle errors...

    //2. Fill all UV plane with 128 value - "gray color".
    memset(UV, 128, image_width*image_height/2);
}

---

超出主题说明：
有一种方法来标记的视频流为“全范围”（其中Y范围是[0,255]来代替[ 16 ， 235 ]，和U ， V范围也[0,255]）。
使用“全范围”标准允许放置I代替Y （即Y = I ）。

使用英特尔媒体SDK将流标记为“全范围”是可能的（但没有详细记录）。
将H.264流标记为“全范围”需要添加指向mfxExtBuffer **ExtParam指针mfxExtBuffer **ExtParam列表（在结构mfxVideoParam ）：
应使用以下值添加指向mfxExtVideoSignalInfo类型结构的指针：

typedef struct {
    mfxExtBuffer Header; //MFX_EXTBUFF_VIDEO_SIGNAL_INFO and sizeof(mfxExtVideoSignalInfo)
    mfxU16 VideoFormat; //Most likely 5 ("Unspecified video format")
    mfxU16 VideoFullRange; //1 (video_full_range_flag is equal to 1)
    mfxU16 ColourDescriptionPresent; //0 (description_present_flag equal to 0)
    mfxU16 ColourPrimaries; //0 (no affect when ColourDescriptionPresent = 0)
    mfxU16 TransferCharacteristics; //0 (no affect when ColourDescriptionPresent = 0)
    mfxU16 MatrixCoefficients; //0 (no affect when ColourDescriptionPresent = 0)
} mfxExtVideoSignalInfo; 

VideoFullRange = 1是设置“全范围”视频的唯一相关参数，但我们必须填充整个结构。