I420格式纹理图像的转换方法、存储介质、电子设备及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种I420格式纹理图像的转换方法、存储介质、电子设备及系统，涉及纹理图像转换领域。该方法的步骤为：根据需要转换的I420格式的纹理图像，创建3幅像素格式相同的输入纹理图像：PY、PU和PV；根据I420格式的纹理图像创建输出纹理图像；确定PY的Y像素值，PU的U像素值，PV的V像素值；根据Y像素值、V像素值和U像素值，计算输出纹理图像的R、G和B通道值；将A、R、G和B通道值赋值至输出纹理图像。本发明专利技术能够通过GPU执行工作量最大的格式转换操作，显著降低了CPU的工作压力和系统内存，进而大幅度增大像素格式转换时的数据传输带宽，即缩短了像素格式转换的计算过程，提高了转换效率。

【技术实现步骤摘要】
I420格式纹理图像的转换方法、存储介质、电子设备及系统
本专利技术涉及纹理图像转换领域，具体涉及一种I420格式纹理图像的转换方法、存储介质、电子设备及系统。
技术介绍
Direct3D10(图形加速接口)在WIN7系统下显示I420格式的纹理图像时，需要先将I420格式的图像转换为A8R8G8B8格式的图像。I420格式是YUV(颜色编码方法)格式的一种，YUV格式分为三个分量，“Y”表示明亮度(Luminance或Luma)，也就是灰度值；而“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma)，作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。YUV格式主要用于电视系统以及模拟视频领域，它将亮度信息(Y)与色彩信息(UV)分离，没有UV信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。并且，YUV不像RGB那样要求三个独立的视频信号同时传输，所以用YUV格式传输数据占用的频宽极少。YUV码流的存储格式与其采样的方式密切相关，主流的采样方式有三种，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0。YUV格式有两大类：planar平面格式和packed打包格式。对于planar的YUV格式，先连续存储所有像素点的Y，紧接着存储所有像素点的U，随后是所有像素点的V。对于packed的YUV格式，每个像素点的Y，U和V是连续交错存储的。I420是YUV4:2:0采样格式中的一种格式，在其存储格式中是按三个平面进行存储像素的，第一个平面是Y像素平面，第二个平面是U像素平面，第三个平面是V像素平面。假设某幅I420格式的图像的宽是W，高是H；那么Y像素平面的宽是W，高是H，Y像素平面中每个像素大小是1字节，在不考虑内存对齐的情况下，那么Y平面所有像素所占的字节大小就是W·H。而U像素平面的宽是W/2，高是H/2，U像素平面中每个像素大小同样是1字节，同样在不考虑内存对齐的情况下，那么U平面所有像素所占的字节大小就是W/2·H/2＝W·H/4。而V像素平面的排列与U像素平面一致，宽同样是W/2，高同样是H/2，其所占的字节大小同样是W·H/4。由此可知，整幅I420格式的图像所占的总内存大小就是Y平面像素的内存大小加上U、V平面所占的内存大小，利用上面的公式就是W·H+W·H/4+W·H/4也就是W·H·3/2个字节大小。A8R8G8B8格式是RGB颜色格式(Red、Green、Blue，红、绿、蓝三色色彩格式)的一种，A8R8G8B8表示该RGB图像共有4个通道：A(Alpha，透明度)通道，R(Red，红色)通道，G(Green，绿色)通道，B(Blue，蓝色)通道；每个通道占8位，也就是1个字节大小，即该图像中每个像素所占的字节大小就是4，所以一幅宽度为W，高度为H的此种格式图像，其所占的内存大小为W·H·4个字节。目前，将I420格式的图像转换为A8R8G8B8格式的图像的方法一般为：利用转换函数，CPU在系统内存中将I420格式的图像转换为A8R8G8B8的图像。由于CPU是计算机的工作核心，因此CPU进行像素格式转换的同时，必然会进行其他工作；也就是说像素格式转换的数据传输带宽难以在CPU上达到最大，进而延长了像素格式转换的计算过程，降低了像素格式转换的转换效率；尤其当需要转换的图像的宽高非常大时，转换效率更为低下。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术解决的技术问题为：如何缩短纹理图像的格式由I420转换为A8R8G8B8时的计算过程。本专利技术能够通过GPU执行工作量最大的格式转换操作，显著降低了CPU的工作压力和系统内存，进而大幅度增大像素格式转换时的数据传输带宽，即缩短了像素格式转换的计算过程，提高了转换效率。为达到以上目的，本专利技术提供的I420格式纹理图像的转换方法，包括以下步骤：步骤A：根据需要转换的I420格式的纹理图像，创建3幅相同像素格式的输入纹理图像：PY、PU和PV；PY用于承载I420格式的纹理图像的Y像素平面，PU用于承载I420格式的纹理图像的U像素平面，PV用于承载I420格式的纹理图像的V像素平面；根据I420格式的纹理图像，创建用于承载A8R8G8B8格式的输出纹理图像，转到步骤B；步骤B：将PY、PU和PV输入至GPU；GPU通过HLSL语言，确定PY在坐标(i，j)处的Y像素值、PU在坐标(i，j)处的U像素值、以及PV在坐标(i，j)处的V像素值；根据Y像素值和V像素值，计算输出纹理图像的R通道值target.r；根据Y像素值、V像素值和U像素值，计算输出纹理图像的G通道值target.g；根据Y像素值和U像素值，计算输出纹理图像的B通道值target.b，输出纹理图像的A通道值target.a自定义设置，转到步骤C；步骤C：GPU将target.r、target.g、target.b和target.a，赋值至步骤A中所述A8R8G8B8格式的输出纹理图像。本专利技术提供的存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述I420格式纹理图像的转换方法。本专利技术提供的电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述I420格式纹理图像的转换方法。本专利技术提供的I420格式纹理图像的转换系统，包括纹理图像创建模块、像素格式转换模块和纹理图像显示模块；纹理图像创建模块用于：根据需要转换的I420格式的纹理图像，创建3幅相同像素格式的输入纹理图像：PY、PU和PV；PY用于承载I420格式的纹理图像的Y像素平面，PU用于承载I420格式的纹理图像的U像素平面，PV用于承载I420格式的纹理图像的V像素平面；根据I420格式的纹理图像，创建用于承载A8R8G8B8格式的输出纹理图像，向像素格式转换模块发送像素格式转换信号；像素格式转换模块用于：收到像素格式转换信号后，将PY、PU和PV输入至GPU；控制GPU通过HLSL语言，确定PY在坐标(i，j)处的Y像素值、PU在坐标(i，j)处的U像素值、以及PV在坐标(i，j)处的V像素值；根据Y像素值和V像素值，计算输出纹理图像的R通道值target.r；根据Y像素值、V像素值和U像素值，计算输出纹理图像的G通道值target.g；根据Y像素值和U像素值，计算输出纹理图像的B通道值target.b，输出纹理图像的A通道值target.a自定义设置，向纹理图像显示模块发送纹理图像显示信号；纹理图像显示模块用于：收到纹理图像显示信号后，控制GPU将target.r、target.g、target.b和target.a，赋值至纹理图像创建模块创建的A8R8G8B8格式的输出纹理图像。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术并未采用现有技术中通过CPU进行像素格式转换方法，而是根据HLSL语言(HighLevelShaderLanguage，高阶着色器语言)结合自主研发的转换算法，在GPU(GraphicsProcessingUnit，图形处理器)上纹理图像的格式由I420转换为A8R8G8B8。因此，本专利技术能够通过GPU执行工作量最大的格式转换操作，显著降低了CPU的工作压力和系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种I420格式纹理图像的转换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤A：根据需要转换的I420格式的纹理图像，创建3幅像素格式相同的输入纹理图像：PY、PU和PV；PY用于承载I420格式的纹理图像的Y像素平面，PU用于承载I420格式的纹理图像的U像素平面，PV用于承载I420格式的纹理图像的V像素平面；根据I420格式的纹理图像，创建用于承载A8R8G8B8格式的输出纹理图像，转到步骤B；步骤B：将PY、PU和PV输入至GPU；GPU通过HLSL语言，确定PY在坐标(i，j)处的Y像素值、PU在坐标(i，j)处的U像素值、以及PV在坐标(i，j)处的V像素值；根据Y像素值和V像素值，计算输出纹理图像的R通道值target.r；根据Y像素值、V像素值和U像素值，计算输出纹理图像的G通道值target.g；根据Y像素值和U像素值，计算输出纹理图像的B通道值target.b；输出纹理图像的A通道值target.a自定义设置，转到步骤C；步骤C：GPU将target.r、target.g、target.b和target.a，赋值至步骤A中所述A8R8G8B8格式的输出纹理图像。

【技术特征摘要】
1.一种I420格式纹理图像的转换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤A：根据需要转换的I420格式的纹理图像，创建3幅像素格式相同的输入纹理图像：PY、PU和PV；PY用于承载I420格式的纹理图像的Y像素平面，PU用于承载I420格式的纹理图像的U像素平面，PV用于承载I420格式的纹理图像的V像素平面；根据I420格式的纹理图像，创建用于承载A8R8G8B8格式的输出纹理图像，转到步骤B；步骤B：将PY、PU和PV输入至GPU；GPU通过HLSL语言，确定PY在坐标(i，j)处的Y像素值、PU在坐标(i，j)处的U像素值、以及PV在坐标(i，j)处的V像素值；根据Y像素值和V像素值，计算输出纹理图像的R通道值target.r；根据Y像素值、V像素值和U像素值，计算输出纹理图像的G通道值target.g；根据Y像素值和U像素值，计算输出纹理图像的B通道值target.b；输出纹理图像的A通道值target.a自定义设置，转到步骤C；步骤C：GPU将target.r、target.g、target.b和target.a，赋值至步骤A中所述A8R8G8B8格式的输出纹理图像。2.如权利要求1所述的I420格式纹理图像的转换方法，其特征在于，步骤B中：所述target.r＝Y+1.402·(V–0.5)；所述target.g＝Y–0.344·(U–0.5)–0.714·(V–0.5)；所述target.b＝Y+1.772(U–0.5)；所述target.a＝1.0。3.如权利要求1或2所述的I420格式纹理图像的转换方法，其特征在于：步骤B中所述i和j均为归一化的浮点值。4.一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述的方法。5.一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：处理器执行计算机程序时实现权利要求1至3任一项所述的方法。6.一种I420格式纹理图像的转换系统，其特征在于：该系统包括纹理图像创建模块、像素格式转换模块和纹理图像显示模块；纹理图像创建模块用于：根据需要转换的I420格式的纹理图像，创建3幅像素格式相同的输入纹理图像：PY、PU和PV；PY用于承载I420...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亮，张文明，陈少杰，
申请(专利权)人：武汉斗鱼网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42