TGA--数据压缩第二次作业

一.TGA文件简介

1.概述

TGA(Tagged Graphics)　

TGA是由 美国Truevision公司为其显示卡开发的一种 图像文件格式，已被国际上的图形、图像工业所接受。现在已成为 数字化图像，以及运用光线跟踪算法所产生的高质量图像的常用格式。TGA文件的 扩展名为.tga。TGA的结构比较简单，属于一种图形、图像数据的通用格式，目前大部分文件为24位或32位真彩色，在多媒体领域有着很大影响。由于Truevision公司推出TGA的目的是为了采集、输出电视图像，所以TGA文件总是按行存储、按行进行压缩的，这使得它同时也成为计算机生成图像向电视转换的一种首选格式。使用 photoshop 软件可以打开此类文件。

2.结构

TGA的结构比较简单，属于一种图形、图像数据的通用格式，在多媒体领域有很大影响，是 计算机生成图像向电视转换的一种首选格式。

3.特点

　　TGA图像格式最大的特点是可以做出不规则形状的图形、图像文件，一般图形、图像文件都为四方形，若需要有圆形、菱形甚至是缕空的图像文件时，TGA可就派上用场了!

4.优点

　　TGA格式支持压缩，使用不失真的压缩算法。

　　在工业设计领域，使用三维软件制作出来的图像可以利用TGA格式的优势，在图像内部生成一个Alpha（通道），这个功能方便了在平面软件中的工作。

Tga常见的格式有非压缩RGB和压缩RGB两种格式,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。这里的类只实现读取非压缩格式的tga文件。

5.TGA文件格式

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)

6.TGA文件格式解析

TGA文件包含5个区域：

（1）TGA文件头（TGA File Header）；

图像信息字段长度（ID length）– 字段1（1个字节）：
这个字段规定了包含在字段6（Image ID字段）中的字节数，取值范围0-255，
它的值为0，则表示在这个文件中没有图像信息字段。
颜色表类型（Color Map Type）– 字段2（1个字节）：
当前已定义的有两个值0或者1，0 表示没有颜色表（color map），1 表示颜色表存在。
图像类型（Image Type）– 字段3（1个字节）：
TGA文件格式可以用于存储各种位深度的伪彩色，真彩色，调配色，目前定义的7种文件格式
0-没有图像数据
1-未压缩，颜色表映射图像
2-未压缩，真彩图像
3-未压缩，黑白图像
9-行程编码，颜色表映射图像
10-行程编码，真彩图像
11-行程编码，黑白图像
颜色表规约（Color Map Specification） – 字段 4（5字节）：
这个字段和它的子字段描述图像中使用的颜色表，如果颜色表类型字段为0，则表示不存在颜色表，则5个字节应该被设置为0，这些字节需要写入文件中。

 图像规约（Image Specification）– 字段 5（10个字节）：
这个字段和它的子字段描述了图像的屏幕位置，尺寸和像素深度。

（2）图像/颜色表数据（Image/Color Map Data）；

图像信息字段（Image ID）– 字段 6（可变长）：
存储了图像的身份信息（Identifying Information）这个字段最长为255个字节，图像信息字段长度字段规定了它的长度。
颜色表数据（Color Map Data） –字段7（可变长）：
这个变长字段包含了颜色表信息（LUT数据），颜色表表项大小和颜色表长度字段共同规定了颜色表数据的长度。每个颜色表表项用整数个字节存储，规定每个颜色表的RGB采用连续的位存储，每个颜色的位长为MIN（颜色表表项大小字段值/3，8）。
图像数据（Image Data）– 字段 8（可变长）：
这个字段包含Width*Height个像素，每个像素的格式如下所示：
（1）用伪彩色表示，则是一个颜色图的一个索引号；
（2）真彩图，则是属性，红绿，蓝顺序的数据；
（3）用调配色表示，就是独立的颜色表索引。

 （3）开发者区域(Developer Area)；

开发者数据（Developer Data） – 字段 9（可变长）：
开发者字段的尺寸和格式完全是由开发者规定的，读取包含这些信息的文件时，完全可以忽略它们，除非理解这些内容。文件可能包含多个开发者字段，所以需要创建开发者目录（Developer Directory），它是开发者区域中这些字段的映射表。开发者目录可以使用偏移量来表示，存储在TGA文件注角（File Footer）4-7字节内，该偏移量是从文件的起始位置算起至开发者目录的起始位置，如果偏移量为0，则不存在开发者字段。

（4）拓展区域(Extension Area)；

该拓展区域用于满足一些开发者对额外信息的需求，该区域的位置也是通过保存在TGA文件注脚中的偏移量来确定的，如果该偏移量为0，则不存在拓展区域。该区域包括拓展区域尺寸，作者名字，作者评论等信息。

（5）TGA文件注脚(TGA File Footer)。

最后26个字节表示文件注脚，但是对于原先版本的TGA文件格式不存在这个区域，可以扫描8-23字节，如果符合下列字符串：

TRUEVISION-XFILE

说明很有可能存在注脚字段，否则则属于原先版本的TGA文件。该区域的格式如下所示：

Bytes 0-3:拓展区域偏移量

Bytes 4-7：开发者区域偏移量

Bytes 8-23：签名

Byte 24：ASCII码”.”

Byte 25：二进制数0x00。

二.TGA文件实例分析

1.将文件转化为TGA格式

用格式工厂将下图转为tga格式后，用Visual Studio2022以二进制编辑器形式打开。

2.分析文件

（1）文件头

①无图像信息字段，1字节，00
②没有使用颜色表，1字节，00
③未压缩的真彩图像，1字节，02
④由于不含颜色表，表示颜色表规范的第4-8字节都为0
⑤x轴起始坐标为0，2字节，00；y轴起始坐标为0，2字节，00；
即从图像左下角原点开始
⑥图像宽度为2字节，（178）B2；图像高度也为2字节，（107）6B。
⑦图像每像素存储占用位数为24位，2字节，18

（2）文件尾

（3）验证文件大小 

 

通过分析二进制数据，可以计算得到文件大小：
18（文件头）+946*1643*3（图像部分）+0+0（无扩展区域和开发在自定义区域+26（文件尾）=4662878字节