在GLSL片段着色器中将YUV（yCbCr420p）转换为RGB？

Question

我理解同样的问题已经出现了很多，我已经尝试了我能找到的每一个解决方案，但没有任何工作。

我每帧收到3个缓冲区（每个用于Y，Cr，Cb）。我目前只是将它们绑定到红色通道。 Y缓冲区是1字节/像素，Cr和Cb缓冲区是1/4大小，所以它与我看到的U和V纹理贴图的宽度/ 2和高度/ 2的示例很好地联系，如下所示;

int glFormat = GL20.GL_RED;
int glType = GL20.GL_UNSIGNED_BYTE;
int glInternalFormat = GL20.GL_RED;

GL20.glActiveTexture(GL20.GL_TEXTURE0);
GL20.glBindTexture(glTarget, yTexHandle);
GL20.glTexImage2D(glTarget, 0, glInternalFormat, width, height, 0, glFormat, glType, buffer);

int uvWidth = videoWidth/2;
int uvHeight = videoHeight/2;

GL20.glActiveTexture(GL20.GL_TEXTURE0+2);
GL20.glBindTexture(glTarget, cbTexHandle);
GL20.glTexImage2D(glTarget, 0, glInternalFormat, uvWidth, uvHeigth, 0, glFormat, glType, cbBuffer);
GL20.glActiveTexture(GL20.GL_TEXTURE0+1);
GL20.glBindTexture(glTarget, crTexHandle);
GL20.glTexImage2D(glTarget, 0, glInternalFormat, uvWidth, uvHeight, 0, glFormat, glType, crBuffer);

这是我的碎片着色器;

uniform sampler2D u_texture;
uniform sampler2D u_texture_cr;
uniform sampler2D u_texture_cb;

void main() {
  float y = texture2D(u_texture, v_texCoords).r;
  float u = texture2D(u_texture_cr, v_texCoords).r - 0.5;
  float v = texture2D(u_texture_cb, v_texCoords).r - 0.5;
  float r = y + 1.402 * v;
  float g = y - 0.344 * u - 0.714 * v;
  float b = y + 1.772 * u;
  gl_FragColor = v_color * vec4(r, g, b, 1.0);
}

虽然它可能不是最好的转换算法，但我已经尝试了所有可以找到的替代方案，它总是看起来大致相同，非常绿色和非常粉红色。

我认为问题是缓冲区本身，或者它们如何绑定到GL，而不是碎片着色器本身。我试过切换u和v，甚至尝试用于所有内容和v用于所有内容，结果总是相同的，所以看起来当u和v缓冲区到达着色器时它们是不正确的。

我打印出了Cb和Cr缓冲区的片段，以了解它们的值是什么，这是一个例子;

Cr: -124 Cb: 110
Cr: -126 Cb: 109
Cr: -127 Cb: 107
Cr: -128 Cb: 106
Cr: 127 Cb: 104
Cr: 127 Cb: 101
Cr: 127 Cb: 99

请注意，这是一个Java ByteBuffer。我尝试使用glType作为GL_BYTE而不是GL_UNSIGNED_BYTE，它看起来更糟糕。我也尝试使用带有GL_ALPHA或GL_LUMINANCE作为格式的alpha通道，GL_LUMINANCE看起来略有不同但仍然大致相同的输出。

屏幕截图2个不同的视频;

此外，我从这些帧获得的包具有转换为RGBA帧的能力，这完美地工作，但是这是一个昂贵的过程（约〜30ms与~2ms相比）。它也是一个原生方法，我找不到它的来源，所以我不知道它在后台做了什么，但我想这证明当我得到缓冲区时它们是正确的。

UPDATE

我已经尝试使用MoDJ建议在着色器中实现gamma和饱和度，使用this (BT709 conversions)来回答。但输出仍然几乎相同。着色器导致了这个;

uniform sampler2D u_texture;
uniform sampler2D u_texture_cr;
uniform sampler2D u_texture_cb;

const float yScale = 255.0 / (235.0 - 16.0); //(BT709_YMax-BT709_YMin)
const float uvScale = 255.0 / (240.0 - 16.0); //(BT709_UVMax-BT709_UVMin)

float BT709_nonLinearNormToLinear(float normV) {
    if (normV < 0.081) {
        normV *= (1.0 / 4.5);
    } else {
        float a = 0.099;
        float gamma = 1.0 / 0.45;
        normV = (normV + a) * (1.0 / (1.0 + a));
        normV = pow(normV, gamma);
    }
    return normV;
}

void main() {
    float y = texture2D(u_texture, v_texCoords).r;
    float u = texture2D(u_texture_cr, v_texCoords).r - 0.5;
    float v = texture2D(u_texture_cb, v_texCoords).r - 0.5;

    y = y - 16.0/255.0;

    float r = y*yScale +                          v*uvScale*1.5748;
    float g = y*yScale - u*uvScale*1.8556*0.101 - v*uvScale*1.5748*0.2973;
    float b = y*yScale + u*uvScale*1.8556;

    r = clamp(r, 0.0, 1.0);
    g = clamp(g, 0.0, 1.0);
    b = clamp(b, 0.0, 1.0);

    r = BT709_nonLinearNormToLinear(r);
    g = BT709_nonLinearNormToLinear(g);
    b = BT709_nonLinearNormToLinear(b);

Answer 1

我刚刚解决了这个问题，在设置着色器制服时我犯了愚蠢的错误！

这就是我在做的事情;

GL20.glActiveTexture(GL20.GL_TEXTURE0+2);
GL20.glBindTexture(GL20.GL_TEXTURE_2D, cbTexHandle);
program.setUniformi("u_texture_cb", GL20.GL_TEXTURE0+2);

GL20.glActiveTexture(GL20.GL_TEXTURE0+1);
GL20.glBindTexture(GL20.GL_TEXTURE_2D, crTexHandle);
program.setUniformi("u_texture_cr", GL20.GL_TEXTURE0+1);

它应该是;

program.setUniformi("u_texture_cb", 2);
program.setUniformi("u_texture_cr", 1);

因此，如果您最终从YUV着色器获得绿色和粉红色的显示，我相信它实际上没有获得任何UV值（它们可能只是全部为零）