Tga图片格式分析以及程序实现
本文转自本人Blog: Singlerblog.mblogger.cn
继位图之后，我们来看看Tga图片的格式，以及程序实现。
一、 文件格式
Tga常见的格式有非压缩RGB和压缩RGB两种格式，其他格式的我们在这里不做讲述。文件的第三个Byte位作为标记：2为非压缩RGB格式，10为压缩RGB格式。它们的具体格式如下：
1、非压缩格式
图片类型：2-非压缩RGB格式
|
名称 |
偏移 |
长度 |
说明 |
||
|
图像信息字段长度 |
0 |
1 |
本字段是 1 字节无符号整型，指出图像信息字段（见本子表的后面）长度，其取值范围是 0 到 255 ，当它为 0 时表示没有图像的信息字段。 |
||
|
颜色表类型 |
1 |
1 |
0 表示没有颜色表，1 表示颜色表存在。由于本格式是无颜色表的，因此此项通常被忽略。 |
||
|
图像类型码 |
2 |
1 |
该字段总为 2 ，这也是此类型为格式 2 的原因。 |
||
|
颜色表规格字段 |
颜色表首址 |
3 |
2 |
颜色表首的入口索引，整型（低位-高位） |
如果颜色表字段为0，则忽略该字段 |
|
颜色表的长度 |
5 |
2 |
颜色表的表项总数，整型（低位-高位） |
||
|
颜色表项位数 |
7 |
1 |
位数（bit），16 代表 16 位 TGA ，24 代表 24 位 TGA ，32 代表 32 位 TGA |
||
|
图像规格字段 |
图像 X 坐标起始位置 |
8 |
2 |
图像左下角 X坐标的整型（低位-高位）值 |
|
|
图像 Y 坐标起始位置 |
10 |
2 |
图像左下角 Y坐标的整型（低位-高位）值 |
||
|
图像宽度 |
12 |
2 |
以像素为单位，图像宽度的整型（低位-高位） |
||
|
图像高度 |
14 |
2 |
以像素为单位，图像宽度的整型（低位-高位） |
||
|
图像每像素存储占用位数 |
16 |
2 |
它的值为16，24 或 32 等等。决定了该图像是 TGA 16，TGA24,TGA 32 等等。 |
||
|
图像描述符字节 |
17 |
1 |
bits 3-0 - 每像素对应的属性位的位数； 对于TGA 16，该值为 0 或 1，对于 TGA 24，该值为 0，对于 TGA 32，该值为 8。
bit 4 - 保留，必须为 0
bit 5 - 屏幕起始位置标志 0 = 原点在左下角 1 = 原点在左上角 对于 truevision 图像必须为 0
bits 7-6 - 交叉数据存储标志 00 = 无交叉 01 = 两路奇/偶交叉 10 = 四路交叉 11 = 保留 |
||
|
图像信息字段 |
18 |
可变 |
包含一个自由格式的，长度是图像由“图像信息字段”指定。它常常被忽略（即偏移 0 处值为 0 ），注意其最大可以含有 255 个字符。如果需要存储更多信息，可以放在图像数据之后。 |
||
|
颜色表数据 |
可变 |
可变 |
如果颜色表类型为 0，则该域不存在，否则越过该域直接读取图像颜色表规格中描述了每项的字节数，为 2，3，4 之一。 |
||
|
图像数据 |
可变 |
可变 |
RGB颜色数据，存放顺序为：BBB GGG RRR (AAA) |
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2、压缩格式
图片类型：10-压缩RGB格式
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名称 |
偏移 |
长度 |
说明 |
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图像信息字段长度 |
0 |
1 |
本字段是 1 字节无符号整型，指出图像信息字段（见本子表的后面）长度，其取值范围是 0 到 255 ，当它为 0 时表示没有图像的信息字段。 |
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|
颜色表类型 |
1 |
1 |
0 表示没有颜色表，1 表示颜色表存在。由于本格式是无颜色表的，因此此项通常被忽略。 |
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|
图像类型码 |
2 |
1 |
该字段总为 10 ，这也是此类型为格式 10 的原因。 |
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颜色表规格字段 |
颜色表首址 |
3 |
2 |
颜色表首的入口索引，整型（低位-高位） |
如果颜色表字段为0，则忽略该字段 |
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颜色表的长度 |
5 |
2 |
颜色表的表项总数，整型（低位-高位） |
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颜色表项位数 |
7 |
1 |
位数（bit），16 代表 16 位 TGA ，24 代表 24 位 TGA ，32 代表 32 位 TGA |
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图像规格字段 |
图像 X 坐标起始位置 |
8 |
2 |
图像左下角 X坐标的整型（低位-高位）值 |
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图像 Y 坐标起始位置 |
10 |
2 |
图像左下角 Y坐标的整型（低位-高位）值 |
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图像宽度 |
12 |
2 |
以像素为单位，图像宽度的整型（低位-高位） |
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图像高度 |
14 |
2 |
以像素为单位，图像宽度的整型（低位-高位） |
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图像每像素存储占用位数 |
16 |
2 |
它的值为16，24 或 32 等等。决定了该图像是 TGA 16，TGA24,TGA 32 等等。 |
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图像描述符字节 |
17 |
1 |
bits 3-0 - 每像素对应的属性位的位数； 对于TGA 16，该值为 0 或 1，对于 TGA 24，该值为 0，对于 TGA 32，该值为 8。
bit 4 - 保留，必须为 0
bit 5 - 屏幕起始位置标志 0 = 原点在左下角 1 = 原点在左上角 对于 truevision 图像必须为 0
bits 7-6 - 交叉数据存储标志 00 = 无交叉 01 = 两路奇/偶交叉 10 = 四路交叉 11 = 保留 |
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图像信息字段 |
18 |
可变 |
包含一个自由格式的，长度是图像由“图像信息字段”指定。它常常被忽略（即偏移 0 处值为 0 ），注意其最大可以含有 255 个字符。如果需要存储更多信息，可以放在图像数据之后。 |
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颜色表数据 |
可变 |
可变 |
如果颜色表类型为 0，则该域不存在，否则越过该域直接读取图像颜色表规格中描述了每项的字节数，为 2，3，4 之一。 |
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图像数据 |
可变 |
可变 |
采用RLE压缩后的RGB颜色数据。 |
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Tga的压缩算法采用了RLE算法，RLE算法的基本思想是将数据分为两大类：
A：连续的不重复字节
B：连续的重复字节
RLE算法应用于RGB格式的图片压缩中，则把数据分为：
A：连续的不重复像素颜色值
B：连续的重复像素颜色值
然后将数据按这两类数据分成若干长度不相等数据块，每个数据块的开始都是一个1个字节长度的header（RLE在纯数据压缩中header位2个字节16位），后面紧跟着data数据块，如下。
|
Header（1个字节） |
Data（变长） |
每个header的第一位作为标记：0表示A类颜色数据，1表示B类颜色数据。剩下的7位意义如下：
对于A类数据：表示data有多少个像素的RGB颜色值。取值0-127，0表示1个像素，所以最多为128个像素，data块则为这些不重复的像素RGB颜色值。
对于B类数据：表示有多少个像素具有相同的RGB颜色值。取值0-127，0表示1个像素，所以最多为128个像素，data仅包含一个像素的颜色值，即为重复的那个颜色值。
关于RLE代码的实现，可以参考本文后面的“程序实现”部分的代码。
二、 程序实现
好了，弄清楚了文件格式后，编写程序就不是个难事清了。为了读取方便，我定义了结构体来表示Tga文件头：
//------------------------------------------------
// Name:TgaHeader
// Introduce:The tga header information in file
//------------------------------------------------
typedef struct tagTgaHeader
{
BYTE ubImageInfoByteCnt; //The image information length, in byte
BYTE ubColorTableExist; //0-have not color table,1-have
BYTE ubImageType; //Image type,2-uncompare RGB image,10-compare RGB image
BYTE ubColorTableInfo[5]; //Color table information
BYTE ubImageInfo[10]; //Image information
}TgaHeader, *LPTGAHEADER;
//------------------------------------------------
1、文件头信息
//Load the file header
TgaHeader header;
memset(&header, 0, sizeof(header));
is.read((char*)&header, sizeof(header));
if(header.ubImageType != 2 && header.ubImageType != 10)
return false;
2、获取图像规格信息
//Get image size
m_iImageWidth = (header.ubImageInfo[5]<<8) + header.ubImageInfo[4];
m_iImageHeight = (header.ubImageInfo[7]<<8) + header.ubImageInfo[6];
m_iBitsPerPixel = header.ubImageInfo[8];
if( m_iImageWidth <=0 || m_iImageHeight <= 0 ||
(m_iBitsPerPixel != 24 && m_iBitsPerPixel != 32))
return false;
m_iImageDataSize = m_iImageWidth * m_iImageHeight * m_iBitsPerPixel/8;
3、读取图片信息字段
//Load the image information
char info[255] = {'/0'};
is.read(info, header.ubImageInfoByteCnt);
4、读取图片数据
对于非压缩格式（header.ubImageType = 2），我们可以直接读取：
//Load image data
if(m_pImageData) delete []m_pImageData;
m_pImageData = new unsigned char[m_iImageDataSize];
is.read((char*)m_pImageData, m_iImageDataSize);
对于压缩格式（header.ubImageType = 10），我们要按照RLE算法解码：
if(m_pImageData) delete []m_pImageData;
m_pImageData = new unsigned char[m_iImageDataSize];
int iBytePerPixel = m_iBitsPerPixel/8;
int iPixelCnt = m_iImageWidth * m_iImageHeight;
int iCurPixel = 0;
unsigned char ucColorBuffer[4] = {'/0'};
do{
BYTE chunkheader = 0;
is.read((char*)&chunkheader, sizeof(BYTE));
//run length data
if(chunkheader & 0x80)
{
int iCnt = (chunkheader & 0x7f) + 1;
is.read((char*)ucColorBuffer, iBytePerPixel);
for(int i = 0; i < iCnt; i++)
{
m_pImageData[iCurPixel*iBytePerPixel + 0] = ucColorBuffer[0];
m_pImageData[iCurPixel*iBytePerPixel + 1] = ucColorBuffer[1];
m_pImageData[iCurPixel*iBytePerPixel + 2] = ucColorBuffer[2];
if(m_iBitsPerPixel == 32)
{
m_pImageData[iCurPixel*iBytePerPixel + 3] = ucColorBuffer[3];
}
iCurPixel++;
if(iCurPixel > iPixelCnt)
return false;
}
}
//no processed data
else
{
int iCnt = chunkheader + 1;
for(int i = 0; i < iCnt; i++)
{
is.read((char*)ucColorBuffer, iBytePerPixel);
m_pImageData[iCurPixel*iBytePerPixel + 0] = ucColorBuffer[0];
m_pImageData[iCurPixel*iBytePerPixel + 1] = ucColorBuffer[1];
m_pImageData[iCurPixel*iBytePerPixel + 2] = ucColorBuffer[2];
if(m_iBitsPerPixel == 32)
{
m_pImageData[iCurPixel*iBytePerPixel + 3] = ucColorBuffer[3];
}
iCurPixel++;
if(iCurPixel > iPixelCnt)
return false;
}
}
}while(iCurPixel < iPixelCnt);
5、注意事项
行对齐：
同位图一样，如果想把tga用于GDI，需要做行对齐处理，而却Tga文件里的数据是没有行对齐的，所以加载必须程序进行行对齐。行对齐的方法如下：
A：计算图片行对齐前每行的字节数：
iRowDataLenOld = m_iImageWidth * m_iImageHeight * m_iBitsPerPixel/8;
B：计算行对齐后的字节数：
iRowDataLenNew= (((m_iImageWidth*m_iBitsPerPixel) + 31) >> 5) << 2;
C：如果iRowDataLenOld＝iRowDataLenNew则不需要对齐
D：否则在每行的后面添加iRowDataLenNew－iRowDataLenOld个字节，并以0填充。
BGR->RGB转换：
Tga文件存储颜色数据的格式为BGR(A)，如果需要得到RGB(A)格式的数据（如OpenGL中）需要做BGR->RGB转换。