YUV與RGB的相互轉(zhuǎn)換一直以來(lái)都是非常常用的基礎(chǔ)算法，如何才能最高效的轉(zhuǎn)換，成為一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，尤其是目前視頻直播火熱的時(shí)候，這些算法的優(yōu)化也越發(fā)重要。

首先，我們看下最常用的YUV與RGB相互轉(zhuǎn)換的算法公式，如下所示：

注意，RGB取值范圍均為0-255：

1，RGB轉(zhuǎn)YUV

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

U = -0.147R - 0.289G + 0.436B

V = 0.615R - 0.515G - 0.100B

2，YUV轉(zhuǎn)RGB

R = Y + 1.14V

G = Y - 0.39U - 0.58V

B = Y + 2.03U

我的優(yōu)化方案如下：

優(yōu)化1：看到上述算法，從算法優(yōu)化角度來(lái)看，算法計(jì)算中，最好不要出現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算，浮點(diǎn)運(yùn)算比較耗時(shí)；

基于這一點(diǎn)，我們做如下操作：

Y * 256 = 0.299 * 256R + 0.587 * 256G + 0.114 * 256B

U * 256 = -0.147 * 256R - 0.289 * 256G + 0.436 * 256B

V * 256 = 0.615 * 256R - 0.515 * 256G - 0.100 * 256B

R * 256 = Y * 256 + 1.14 * 256V

G * 256 = Y * 256 - 0.39 * 256U - 0.58 * 256V

B * 256 = Y * 256 + 2.03 * 256U

簡(jiǎn)化上面的公式如下：

256Y = 76.544R + 150.272G + 29.184B

256U = -37.632R - 73.984G + 111.616B

256V = 157.44R - 131.84G - 25.6B

256R = 256Y + 291.84V

256G = 256Y - 99.84U - 148.48V

256B = 256Y + 519.68U

做到這一步，我這里要說(shuō)明一下：我們這里的轉(zhuǎn)換是有損的，適用于追求速度，而對(duì)效果要求不是100%準(zhǔn)確的情況。

然后，我們就可以對(duì)上述公式進(jìn)一步優(yōu)化，徹底干掉小數(shù)：

256Y = 77R + 150G + 29B

256U = -38R - 74G + 112B

256V = 158R - 132G - 26B

256R = 256Y + 292V

256G = 256Y - 100U - 149V

256B = 256Y + 520U

實(shí)際上就是四舍五入，為什么要乘以256，這是實(shí)際上是為了縮小誤差，當(dāng)然你這個(gè)地方乘數(shù)越大，誤差越小。

優(yōu)化2：干掉所有乘法，用移位運(yùn)算表示；

上述公式，我們可以用移位進(jìn)行簡(jiǎn)單優(yōu)化：

Y = (77R + 150G + 29B) >> 8

U = (-38R - 74G + 112B) >> 8

V = (158R - 132G - 26B) >> 8

R = (256Y + 292V) >> 8

G = (256Y - 100U - 149V) >> 8

B = (256Y + 520U) >> 8

做到此處，已經(jīng)沒(méi)有了浮點(diǎn)運(yùn)算量了，但是我們發(fā)現(xiàn)雖然采用了移位運(yùn)算，但是，公式中還有很多乘法運(yùn)算，乘法跟移位運(yùn)算相比，還是效率太低了，因此，我們將把所有乘法都改成移位運(yùn)算。

如何將常數(shù)乘法改成移位運(yùn)算？

這里給個(gè)例子：

                      Y=Y*9可以改為：Y=(Y<<3)+Y

因此，我們可以講YUV的公式繼續(xù)改為最簡(jiǎn)：

RGB轉(zhuǎn)YUV：

Y = ((R << 6) + (R << 3) + (R << 2) + R + (G << 7) + (G << 4) + (G << 2) + (G << 1) + (B << 4) + (B << 3) + (B << 2) + B) >> 8;

U = (-((R << 5) + (R << 2) + (R << 1)) - ((G << 6) + (G << 3) + (G << 1)) + ((B << 6) + (B << 5) + (B << 4))) >> 8;

V = ((R << 7) + (R << 4) + (R << 3) + (R << 2) + (R << 1) - ((G << 7) + (G << 2)) - ((B << 4) + (B << 3) + (B << 1))) >> 8;

YUV轉(zhuǎn)RGB：

R   = ((Y << 8) + ((V << 8) + (V << 5) + (V << 2))) >> 8;

G = ((Y << 8) - ((U << 6) + (U << 5) + (U << 2)) - ((V << 7) + (V << 4) + (V << 2) + V)) >> 8;  

B = ((Y << 8) + (U << 9) + (U << 3)) >> 8;

至此，YUV與RGB的相互轉(zhuǎn)換公式就優(yōu)化完畢了，這個(gè)優(yōu)化，在移動(dòng)端，速度會(huì)有很大的提高，至于一些測(cè)試數(shù)據(jù)，我就不列舉了，只給個(gè)效果圖吧，大家可以直接試一下就知道了，最后，給出C的代碼如下：

static void RGBToYUV(int Red, int Green, int Blue, int* Y,int* U,int* V)

{

*Y = ((Red << 6) + (Red << 3) + (Red << 2) + Red + (Green << 7) + (Green << 4) + (Green << 2) + (Green << 1) + (Blue << 4) + (Blue << 3) + (Blue << 2) + Blue) >> 8;

*U = (-((Red << 5) + (Red << 2) + (Red << 1)) - ((Green << 6) + (Green << 3) + (Green << 1)) + ((Blue << 6) + (Blue << 5) + (Blue << 4))) >> 8;

*V = ((Red << 7) + (Red << 4) + (Red << 3) + (Red << 2) + (Red << 1) - ((Green << 7) + (Green << 2)) - ((Blue << 4) + (Blue << 3) + (Blue << 1))) >> 8;

};

static void YUVToRGB(int Y, int U, int V, int* Red, int* Green, int* Blue)

{

*Red   = ((Y << 8) + ((V << 8) + (V << 5) + (V << 2))) >> 8;

*Green = ((Y << 8) - ((U << 6) + (U << 5) + (U << 2)) - ((V << 7) + (V << 4) + (V << 2) + V)) >> 8;  

*Blue = ((Y << 8) + (U << 9) + (U << 3)) >> 8;

};

效果圖：

原圖

使用浮點(diǎn)型RGB-YUV-RGB結(jié)果圖

使用優(yōu)化版RGB-YUV-RGB結(jié)果圖

在說(shuō)一下，這個(gè)優(yōu)化純粹是追求速度，當(dāng)然，效果差異很小，如果你需要的是100%的準(zhǔn)確，最好還是要使用浮點(diǎn)計(jì)算。