Yazlab1-3 | Yuv-Rgb converter
Özet Uygulama, kullanıcı tarafından seçilen bir YUV formatlı dosyayı okuyarak RGB renk uzayına çevirir. RGB renk uzayındaki bir veya birden fazla çerçeve, kullanıcı tarafından görüntülenebilir, oynatılabilir, kaydedilebilir.
1.Giriş Uygulama ilk açıldığında, kullanıcıdan bir YUV formatında bir dosya açmasını bekler. Arayüzde bulunan “File” sekmesinde bulunan “Open” seçeneğinden dosya yükleme ekranı açılır. Seçilen YUV formatlı dosya programa yüklenir.
Dosya açıldığında, öntanımlı olarak CIF (352x288) boyutlarında, YUV 4:2:0 formatı seçili olarak okunur. Okunan dosyanın boyutu, format ve boyutlara bağlı olarak hesaplanan boyuttan küçük ise dosya okunmaz. Dosya okunduktan sonra maksimum çerçeve sayısı hesaplanır. YUV dosyası okunduktan sonra bir değişkene atandığından, ilk çerçeveden sonraki çerçevelerin hesaplanması için tekrar dosyadan okunmasına gerek yoktur. Maksimum çerçeve sayısı, okunan dosyanın boyutunun, istenen format ve boyuta bağlı olan bir değişkene bölünmesi ile bulunur.
Uygulama her bir çerçeve için; verilen format ve boyutu, istenen çerçeveye kadar kaydırarak o çerçevenin verilerine erişir. Görüntü her bir çerçeve için RGB formatına dönüştürülür. Dönüştürülen görüntü ekranda gösterilir. Yüklenilen dosyanın formatı veya boyutu, öntanımlı verilerden farklı ise arayüzde bulunan “Size” ve “Color” menüleri ile ilgili dosyanın formatı ve boyutu girilebilir.
2.Temel Bilgiler Proje gelişiminde; Programlama dili olarak “C#”, tümleşik geliştirme ortamı olarak “Visual Studio 2017” kullanılmıştır. Uygulama içeriği olarak “Windows Presentation Foundation (WPF)” kullanılmıştır.
3.Tasarım Proje aşağıdaki başlıklar altında geliştirilmiştir. 3.1 Yazılım Tasarımı Projenin yazılım aşaması bu başlık altında bulunan konular tarafınca geliştirilmiştir. 3.1.1 Genel Değişkenler player Aktif iken, bir milisaniye aralıklarla bir sonraki çerçeveyi sahneler. maxFrame Açılan dosyanın, istenen format ve boyutun kaç katına denk geldiğini tutar. width Çerçeve genişliğini tutar. height Çerçeve yüksekliğini tutar. type Çerçeve tipini tutar. bytearr Okunan YUV dosyasını, byte dizisi şeklinde tutar. bitmap O anki çerçevenin Bitmap’e çevirilmiş halini tutar. 3.1.2 Fonksiyonlar Uygulamada bulunan fonksiyonlar aşağıda listelenmiştir. 3.1.2.1 İşlem Fonksiyonları ArraySplitter: Gelen byte dizisini istenilen şekilde bölüp ayırır. Limiter: Alınan tam sayıyı 0’dan küçük ve 255’den büyük olmayacak şekilde döndürür. YUV2RGB: Y, U ve V şeklinde gelen byte dizilerini alır ve ABGR (Alpha, Blue, Green, Red) formatına, buradan da bitmap’e çevirir. RenderFrame: Okunan byte dizisini Y, U ve V dizilerine ayırır. Ayrımı YUV2RGB fonksiyonuna gönderir. Geri dönen bitmap’i ekrana yazdırır. SetSize: Parametrelerdeki genişlik ve yüksekliği genel değişkenlere atar ve RenderFrame fonksiyonunu çağırır. UnChecker: Menülerde başka seçim yapıldığında önceki seçimi kaldırır ve tıklanan öğeyi seçer. OpenFile: Dosya okuma fonksiyonudur. Dosyayı okur ve bytearr genel değişkenine atar. İlk atamadan sonra ilk çerçeve sahnelenir. Size ve Color menüleri bu işlem sonrası aktifleşir. 3.1.2.2 Arayüz Fonksiyonları Open_Click: YUV formatındaki dosyayı okuma penceresini açar. Save_Click Çerçeveyi kaydetmek için kayıt penceresi açar. Eğer herhangi bir çerçeve görüntülenmiyorsa pencere açılmaz. Exit_Click Tüm uygulamadan çıkış yapar. OpenSizeDialog_Click Kullanıcı tarafından belirlenecek görüntü boyut giriş penceresini açar. ChangeColor_Click: YUV formatını kullanıcıdan alır ve alınan formata göre çerçeve tekrar sahnelenir. PlayStop_Click: Videoyu oynatır/durdurur. Slider_ValueChanged Görüntünün istenilen çerçevesini sahneler. 3.1.3 Çevrim Programda toplam 3 adet çevrim kullanıldı. Bu çevrimler, YUV 4:4:4, YUV 4:2:2 ve YUV 4:2:0 için yapıldı.
Programda, her bir karenin kapladığı toplam boyut bulunması için her tipe bağlı olan etki değişkeni kullandık. Bu etki değişkeni, 4:4:4 için 3, 4:2:2 için 2, 4:2:0 için 1.5 idi. Bu değerler, Tüm blok boyutunun Y’ye oranlanması ile bulundu.
Kareleri ayırdıktan sonra ayrıştırma işlemi için yine tipe bağlı hareket ettik:
YUV 4:4:4 için U ve V, her bir Y değerine karşılık geldiğinden her bir Y değeri için U ve V değerlerini birebir aldık.
YUV 4:2:2 için her iki Y değerine karşılık sadece bir U ve V olduğundan, her U ve V değerini iki Y değeri ile eşleştirdik. Bu eşleşme, yatayda bir kalite bozulmasına yol açmasa da, dikeyde oluşturulan chroma kanallarının yarım çözünürlükte olmasına sebep oldu. Bu formatı kullanarak yaklaşık %33 tasarruf ettik.
YUV 4:2:0 için her dört Y değerine karşılık sadece bir U ve V olduğundan, her U ve V değerini dört Y değeri ile eşleştirdik. Bu eşleşme; hem dikeyde hem de yatayda, chroma kanallarının çeyrek çözünürlükte olmasına sebep oldu. Bu formatı kullanarak %50 tasarruf ettik.
Aşağıda, YUV 4:2:0 için çevrilen ışık ve chroma kanalları gözükmektedir.
Aynı şekilde; kullanıcıdan alınan genişlik, yükseklik ve formata bağlı olarak bulunan değere bağlı olarak kaydırılarak birden fazla çerçevenin görünmesi sağlanıyor. 3.1.4 Arayüz Program arayüzünde üç bölüm bulunmaktadır. Bölümler aşağıda numaralandırılmış halde sıralanmaktadır. 3.1.4.1 File (Dosya) Open: Okunacak dosya için okuma penceresi açar. Save Ekrandaki çerçeveyi kaydetmek için kayıt penceresi açar. Exit Programdan çıkış yapar. 3.1.4.2 Size (Boyut) Uygulamada kullanılabilen görüntü boyutları aşağıda listelenmiştir.
1080p 1920 x 1080 piksel görüntü boyutudur. 720p 1280 x 720 piksel görüntü boyutudur. 576p 720 x 576 piksel görüntü boyutudur. VGA 640 x 480 piksel görüntü boyutudur. WVGA 832 x 480 piksel görüntü boyutudur. WQVGA 352 x 288 piksel görüntü boyutudur. CIF 176 x 144 piksel görüntü boyutudur. QCIF 192 x 256 piksel görüntü boyutudur. SMALL 920 x 1080 piksel görüntü boyutudur. Custom Kullanıcı tarafından belirlenen görüntü boyutu seçeneğidir. 3.1.4.3 Color (Renk) Uygulamada kullanılabilen YUV formatları aşağıda listelenmiştir.
YUV 4:4:4 Lumina (Işık) 4 Birim, Chroma1 (Renk 1) 4 Birim, Chroma2 (Renk 2) 4 Birim.
YUV 4:2:2 Lumina (Işık) 4 Birim, Chroma1 (Renk 1) 2 Birim, Chroma2 (Renk 2) 2 Birim.
YUV 4:2:0 Lumina (Işık) 4 Birim, Chroma1 (Renk 1) 1 Birim, Chroma2 (Renk 2) 1 Birim.
Bu sorunu ilk gördüğümüzde çok bir şey anlayamasak da, çizgilerin düzeni bize doğru yolda olduğumuzu gösterdi. Dosyayı HEX Editör ile açtığımızda gördüğümüz değerlerin soldan sağa değil de yukarıdan aşağıya doğru aktığını gördüğümüzde sorunun ne olduğunu anladık ve sorunu bu şekilde çözdük.
Uygulamayı öncelikle YUV 4:4:4 okumak için geliştirdiğimizden genişlik ve yüksekliği ayrı ayrı tutmak yerine, döngüyü çarpımına kadar götürdük. Bu yazılan kodda YUV 4:2:2 formatını çalıştırmak için tek yapmamız gereken iki Y değeri için tek bir U ve V değerine bakmaktı. Ancak bu kodu YUV 4:2:0 için çalıştırmaya çalıştığımızda her iki satır ve sütunun tek bir U ve V değerine bağlı olmasından dolayı okuma işleminin tek bir boyutta yapamadık. Bu sorunu, her iki boyut için ayrı döngüler açıp U ve V’deki değerin hangi chroma kanallarının geleceğini belirleyerek çözdük.
4.1 YUV Dosya Formatı
Yuv dosyası, yuv dosyasının okunup işlenmesi, yuv dosyasının formatları ve bu formatların kendine ait özellikleri.
4.2 RGB Dosya Formatı
Rgb dosya formatı, rgb dosyasının özellikleri, işlenme ve saklanma yöntemleri.
4.3 Görüntü Formatları
1080p, 720p, 576p, VGA, WVGA, WQVGA, CIF, QCIF ve SMALL formatları.
4.4 Bitmap
Bitmap yapısı ve bitmap sınıfları. 5.Akış Şeması
6.Kaynakça
[1] Creating A Byte Array From A Stream https://stackoverflow.com/questions/221925/creating-a-byte-array-from-a-stream Erişim Tarihi: 13.12.2018
[2] Convert Byte Array To Image In WPF https://stackoverflow.com/questions/9564174/convert-byte-array-to-image-in-wpf Erişim Tarihi: 13.12.2018
[3] Array Copy in C# https://www.tutorialspoint.com/Array-Copy-in-Chash Erişim Tarihi: 13.12.2018
[4] C# How To Add Byte To Byte Array https://stackoverflow.com/questions/5591329/c-sharp-how-to-add-byte-to-byte-array Erişim Tarihi: 13.12.2018
[5] Array.CopyTo Method (System) https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.array.copyto?redirectedfrom=MSDN&view=netframework-4.7.2#System_Array_CopyTo_System_Array_System_Int32_ Erişim Tarihi: 13.12.2018
[6] YUV to RGB Conversion https://www.fourcc.org/fccyvrgb.php Erişim Tarihi: 13.12.2018
[7] Convert Bitmapsource To Bitmap https://stackoverflow.com/questions/2284353/is-there-a-good-way-to-convert-between-bitmapsource-and-bitmap Erişim Tarihi: 13.12.2018
[8] Chroma Subsampling: 4:4:4, 4:2:2 and 4:2:0 https://www.rtings.com/tv/learn/chroma-subsampling Erişim Tarihi: 13.12.2018