22.颜色校正
颜色校正通常指的是类似于调整亮度，颜色平衡（红绿蓝三通道），灰度系数，色调，亮度等颜色相关的编辑操作。这些操作 FFmpeg 都有提供，我们只需对特定的过滤器指定恰当的参数就可完成，下面是对颜色校正的一些理论指导。
使用查找表进行视频修改
FFmpeg 中有三个视频 filter 可以产生查找表（lookup table，或 LUT），表中为每个像素的输入值提供一个对应的输出值，使用这个查找表时，会将输入视频帧中的像素按照查找表将其一一转化为对应的输出值，然后编码为输出。
转化为黑白色图片
将彩色图片转化为黑白色图片是非常常见的。下面我们将 SMPTE 转化为黑白色，我们可以使用下面任一命令：
ffplay -f lavfi -i smptebars -vf lut=cl=128:c2=128
ffplay -f lavfi -i smptebars -vf lutyuv=u=1128:v=128
颜色空间介绍
想要恰当的使用 lutrgb 和 lutyuv filter，我们需要对 RGB 和 YUV 颜色空间有一定的了解：
所有的颜色都可以由红绿蓝三个基础颜色组合而成。为了将这个概念引入数字视频中，就有了颜色模型和颜色空间的概念，它们决定了如何使用数字来表示一个颜色。最常见的颜色空间是 RGB 颜色空间，此时一个颜色可以表示为 3 个基本颜色以不同强度混合的结果，一般每个基本颜色的值取值范围为 0 到 255，表达为 16 进值为 0x00 ~ 0xff。
YUV颜色空间和它的派生物
当彩色电视被发明之后，彩色的TV广播必须可以在旧有的黑白色电视中播放。基于人类的眼睛对绿色最为敏感，红色次之，蓝色再次之，于是就有了 YUV 颜色空间 以及后续的 Y’CbCr 颜色空间。
- Y‘ 表示绿色的伽马校正亮度（gamma corrected brightness of a green color）
- Cr 表示色度部分，值为红色减去亮度（chroma component of red color minus luma）
- Cr 表示色度部分，值为蓝色减去亮度（chroma component of blue color minus luma）
Luma(luminance) 和 chroma(chrominance)
Luma，luminance：亮度 chroma，chrominance：色度
Luma 和 luminance 都表示图片的明亮程度（消色差的部分），Luma 用在视频引擎中，而 luminance 则用于颜色理论中（CIE , ICC 等），细节如下表所示：
Chroma 和 chrominance 都表示图片的颜色部分，术语 chrominance 主要用于颜色理论中，术语 chroma 则用于视频引擎中，尤其时使用 chroma 子采样。Chroma 通常被分为两个部分或两个组件（ ’ 符号表示 gamma correction）：
- U = B’ - Y’ 或者 U = Cb （blue color - luma）
- V = R’ - Y’ 或者 V = Cr （red color - luma）
像素格式
颜色空间理论在电脑中以像素格式的形式实现。常见的像素格式有：rgb8，rgb24，rgba（a 通道为透明度），yuv420p，yuv422p 等等。例如，想要以纯蓝色显示 rgbtestsrc，则将红色和绿色设置为0：
ffplay -f lavfi -i rgbtestsrc -vf lutrgb=r=0:g=0
RGB像素格式修改
我们可以使用 lutrgb filter 来修改 RGB 中特定通道的值。它可以将颜色的红绿蓝三个部分在 0 ~ 255 之前做调整（超出 0 ~ 255 之后，应当作 0 或 255 处理），以下是使用 lutrgb 显示 rgbtestsrc 的一些例子：
颜色平衡
除了可以直接对红绿蓝三个通道设置 0 ~ 255 之间的值之外，我们还可以对输入的颜色值做乘法或者除法处理，其中 val 表示输入的像素值，那么 lutrgb=b=val*2 就表示将蓝色通道的值变为输入值的两倍。
YUV像素格式的修改
我们可以使用 lutyuv filter 来修改 YUV像素 中特定组成的值。参数 y 可以调整亮度，参数 u 可以调整绿色平衡，参数 v 可以调整红色平衡，以下是使用 lutyuv 显示 rgbtestsrc 的一些例子：
亮度校正
在 RGB 颜色模型中，亮度是通过 3 个基本颜色共同设置的，而在 YUV（Y’CbCr）颜色模型中则只通过 y （luma）来设置。例如，想要将输入的亮度调整为原本的 90% ，则可以使用 lutyuv=y=val*0.9。
色相和饱和度设置
另一种表示颜色的方法为 HSB（HSV）颜色空间，分别表示 色相-饱和度-亮度（色相-饱和度-值(value)）。和 YUV 使用一个线性方框不同，HSB 使用圆柱坐标体系，其中色相是绕垂直坐标的一个角度，饱和度为到垂直坐标的距离。FFmpeg 提供了 hue filter 来支持 HSB 颜色空间，其描述如下：
色相是一个从 0 到 360 度的角度，它是由 CIE 定义的，含义如下：如果将红绿蓝分别作为一个标识（即0度，120度，240度），那么色相表示了与这三个标识的距离。例如，如果想要将输入的色相修改为 60 度，那么命令如下：
ffplay -i coconut.jpg -vf hue=60
如果想要调整图片的饱和度，则可以设置 s 参数为适当的值，例如想要增加饱和度为值 5 ，命令如下：
ffplay -i strawberry.jpg -vf hue=s=5
下图显示了对 s 参数分别设置 -10，-5，0，5，10时的效果，请注意 0 值表示黑白图片：
在两个窗口中做比较
许多图片或视频编辑器都会提供两个窗口，一个窗口显示输入，另一个则显示编辑后的效果，以便两者进行对比。如果想要在 FFmpeg 中实现类似的效果，那么我们可以使用 pad 和 overlay 来完成。
水平并列的窗口比较
这种情况在第一章的 《Filter，filterchains 和 filtergraphs》一节中已经讲述过。第一个 filterchain 将输入分裂为两个，分别标识为 [1] 和 [2]，第二个filterchain 将对 [1] 做一个水平的 2 倍填充并将结果标识为[A]，第三个 filterchain 将对 [2] 做一定的操作并将输出表示为 [B] ，第四个 filterchain 将 [B] 覆盖到 [A] 上。下面就是使用 lutrgb filter 来执行整个流程的命令：
ffplay -f lavfi -i testsrc -vf split[1][2];[1]pad=iw*2[A];[2]lutrgb=g=256[B];[A][B]overlay=w
垂直并列的窗口比较
想要提供垂直并列的窗口比较，我们只需要对上述水平并列的窗口比较做一些调整即可，整体的思路是一样的。我们在第二个 filterchain 中此时应该在垂直方向做填充，而在第四个 filterchine 中，则要调整覆盖时的 x 和 y 参数。我们将上述的示例修改一下，仅改变图像的位置，命令如下：
ffplay -f lavfi -i testsrc -vf split[1][2];[1]pad=iw:ih*2[A];[2]lutrgb=g=256[B];[A][B]overlay=0:h
窗口之间的间隔
如果我们需要在水平分布的两个窗口之间留一个间隔，例如 10 像素大小，我们可以修改命令：
-
将第二个 filterchain 修改为： pad=iw:ih*2+10
-
将第四个 filterchain 修改为：overlay=0:h+10
如果需要在垂直分布的两个窗口间留 10 像素的间隔，可以修改命令如下：
- 将第二个 filterchain 修改为： pad=iw*2+10
- 将第四个 filterchain 修改为：overlay=w+10
注：后续的部分就是各种变换窗口的位置和数量，更像是 pad 和 overlay 以及 filtergraph 的练习，和 颜色校正 没有任何的关系，因此将英文原版放在下面，有兴趣的可以自己查阅。
