如何使用IPP將8位灰度圖像轉換為NV12（限制范圍）色彩空間

Question

像Intel®MediaSDK這樣的視頻編碼器不接受8位灰度圖像作為輸入格式。
8位灰度格式在范圍[0,255]中每像素應用一個字節。

在問題的上下文中的8比特YUV格式應用YCbCr （BT.601或BT.709）。
雖然有全范圍的YUV標准，但常用的格式是“有限范圍”YUV，其中Y的范圍是[16,235]，U，V的范圍是[16,240]。

在這種情況下， NV12格式是常見的輸入格式。
NV12格式是YUV 4：2：0格式，在內存中首先排列Y平面，然后是交錯UV平面中的打包色度樣本：
YYYYYY
YYYYYY
UVUVUV

灰度圖像將被稱為“I平面”：
IIIIII
IIIIII

設置UV平面很簡單：將所有U，V元素設置為128值。

但Y飛機怎么樣？

在全范圍YUV的情況下，我們可以簡單地將“I平面”作為Y平面（即Y = I）。

在“有限”YUV格式的情況下，需要進行轉換：
在轉換公式中設置R = G = B結果： Y = round（I * 0.859 + 16）。

使用IPP進行上述轉換的有效方法是什么？

Answer 1

我正在為自己的問題添加一個答案。
我希望看到更好的答案......

我找到了一個使用兩個IPP功能的解決方案：

• ippsMulC_8u_Sfs - 將向量的每個元素乘以常量值。
• ippsAddC_8u_ISfs - 為向量的每個元素添加一個常量值。

我選擇了使用定點數學運算的函數，以獲得更好的性能。

• 通過擴展，縮放和移位來執行0.859縮放的定點實現。 示例： b = (a*scale + (1<<7)) >> 8; [當scale = (0.859)*2^8 ]。
  將ippsMulC_8u_Sfs val參數設置為round(0.859*2^8) = 220 。
  將ippsMulC_8u_Sfs scaleFactor參數設置為8 （將縮放結果除以2^8 ）。

代碼示例：

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);
}

---

超出主題說明：
有一種方法來標記的視頻流為“全范圍”（其中Y范圍是[0,255]來代替[ 16 ， 235 ]，和U ， V范圍也[0,255]）。
使用“全范圍”標准允許放置I代替Y （即Y = I ）。

使用英特爾媒體SDK將流標記為“全范圍”是可能的（但沒有詳細記錄）。
將H.264流標記為“全范圍”需要添加指向mfxExtBuffer **ExtParam指針mfxExtBuffer **ExtParam列表（在結構mfxVideoParam ）：
應使用以下值添加指向mfxExtVideoSignalInfo類型結構的指針：

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是設置“全范圍”視頻的唯一相關參數，但我們必須填充整個結構。