NeHe OpenGL教程 第三十三课：TGA文件

转自【翻译】NeHe OpenGL 教程

前言

声明，此 NeHe OpenGL教程系列文章由51博客yarin翻译（2010-08-19），本博客为转载并稍加整理与修改。对NeHe的OpenGL管线教程的编写，以及yarn的翻译整理表示感谢。

NeHe OpenGL第三十三课：TGA文件

加载压缩和未压缩的TGA文件:

在这一课里，你将学会如何加载压缩和为压缩的TGA文件，由于它使用RLE压缩，所以非常的简单，你能很快地熟悉它的。

 

我见过很多人在游戏开发论坛或其它地方询问关于TGA读取的问题。接下来的程序及注释将会向你展示如何读取未压缩的TGA文件和RLE压缩的文件。这个详细的教程适合于OpenGL，但是我计划改进它使其在将来更具普遍性。

我们将从两个头文件开始。第一个文件控制纹理结构，在第二个里，结构和变量将为程序读取所用。

就像每个头文件那样，我们需要一些包含保护措施以防止文件被重复包含。

在文件的顶部加入这样几行程序：

#ifndef __TEXTURE_H__    // 看看此头文件是否已经被包含

 #define __TEXTURE_H__    // 如果没有，定义它

然后滚动到程序底部并添加：

#endif      // __TEXTURE_H__ 结束包含保护

这三行程序防止此文件被重复包含。文件中剩下的代码将处于这头两行和这最后一行之间。

在这个头文件中，我们将要加入完成每件工作所需的标准头文件。在#define __TGA_H__后添加如下几行：

#pragma comment(lib, "OpenGL32.lib")  // 链接 Opengl32.lib

 #include <windows.h>   // 标准Windows头文件

 #include <stdio.h>    // 标准文件I/O头文件

 #include <gl\gl.h>    // 标准OpenGL头文件

第一个头文件是标准Windows头文件，第二个是为我们稍后的文件I/O所准备的，第三个是OpenGL32.lib所需的标准OpenGL头文件。

我们将需要一块空间存储图像数据以及OpenGL生成纹理所需的类型。我们将要用到以下结构：

typedef struct

 {

  GLubyte* imageData;   // 控制整个图像的颜色值

  GLuint  bpp;    // 控制单位像素的bit数

  GLuint width;    // 整个图像的宽度

  GLuint height;    // 整个图像的高度

  GLuint texID;    // 使用glBindTexture所需的纹理ID.

  GLuint type;     // 描述存储在*ImageData中的数据(GL_RGB Or GL_RGBA)

 } Texture;

现在说说其它的，更长的头文件。同样我们需要一些包含保护措施，这和上述最后一个是一样的。

接下来，看看另外两个结构，它们将在处理TGA文件的过程中使用。

typedef struct

 {

  GLubyte Header[12];   // 文件头决定文件类型

 } TGAHeader;

typedef struct

 {

  GLubyte header[6];    // 控制前6个字节

  GLuint bytesPerPixel;   // 每像素的字节数 (3 或 4)

  GLuint imageSize;    // 控制存储图像所需的内存空间

  GLuint type;    // 图像类型 GL_RGB 或 GL_RGBA

  GLuint Height;    // 图像的高度

  GLuint Width;    // 图像宽度

  GLuint Bpp;    // 每像素的比特数 (24 或 32)

 } TGA;

现在我们声明那两个结构的一些实例，那样我们可以在程序中使用它们。

TGAHeader tgaheader;    // 用来存储我们的文件头

 TGA tga;      // 用来存储文件信息

我们需要定义一对文件头，那样我们能够告诉程序什么类型的文件头处于有效的图像上。如果是未压缩的TGA图像，前12字节将会是0
0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0，如果是RLE压缩的，则是0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0
0。这两个值允许我们检查正在读取的文件是否有效。

// 未压缩的TGA头

 GLubyte uTGAcompare[12] = {0,0, 2,0,0,0,0,0,0,0,0,0};

 // 压缩的TGA头

 GLubyte cTGAcompare[12] = {0,0,10,0,0,0,0,0,0,0,0,0};

最后，我们声明两个函数用于读取过程。

// 读取一个未压缩的文件

 bool LoadUncompressedTGA(Texture *, char *, FILE *);

 // 读取一个压缩的文件

 bool LoadCompressedTGA(Texture *, char *, FILE *);

现在，回到cpp文件，和程序中真正首当其冲部分，我将会省去一些错误消息处理代码并且使教程更短、更具可读性。你可以参看教程包含的文件（在文章的尾部有链接）。

马上，我们就可以在文件开头包含我们刚刚建立的头文件。

#include "tga.h"    // 包含我们刚刚建立的头文件

不我们不需要包含其它任何文件了，因为我们已经在自己刚刚完成的头文件中包含他们了。

接下来，我们要做的事情是看看第一个函数，名为LoadTGA(…)。

// 读取一个TGA文件!

 bool LoadTGA(Texture * texture, char * filename)

 {

它有两个参数。前者是一个指向纹理结构的指针，你必须在你的代码中声明它（见包含的例子）。后者是一个字符串，它告诉计算机在哪里去找你的纹理文件。

函数的前两行声明了一个文件指针，然后打开由“filename”参数指定的文件，它由函数的第二个指针传递进去。

FILE * fTGA;     // 声明文件指针

 fTGA = fopen(filename, "rb");   // 以读模式打开文件

接下来的几行检查指定的文件是否已经正确地打开。

if(fTGA == NULL)    // 如果此处有错误

 {

  ...Error code...

  return false;    // 返回 False

 }

下一步，我们尝试读取文件的首12个字节的内容并且将它们存储在我们的TGAHeader结构中，这样，我们得以检查文件类型。如果fread失败，则关闭文件，显示一个错误，并且函数返回false。

if(fread(&tgaheader, sizeof(TGAHeader), 1, fTGA) == 0)

 {

  ...Error code here...

  return false;    //  如果失败则返回 False

 }

接着，通过我们用辛苦编的程序刚读取的头，我们继续尝试确定文件类型。这可以告诉我们它是压缩的、未压缩甚至是错误的文件类型。为了达到这个目的，我们将会使用memcmp(…)函数。

// 如果文件头附合未压缩的文件头格式

 if(memcmp(uTGAcompare, &tgaheader, sizeof(tgaheader)) == 0)

 {

  // 读取未压缩的TGA文件

  LoadUncompressedTGA(texture, filename, fTGA);

 }

 // 如果文件头附合压缩的文件头格式

 else if(memcmp(cTGAcompare, &tgaheader, sizeof(tgaheader)) == 0)

 {

  // 读取压缩的TGA格式

  LoadCompressedTGA(texture, filename, fTGA);

 }

 else      // 如果任一个都不符合

 {

  ...Error code here...

  return false;    // 返回 False

 }

我们将要开始读取一个未压缩格式文件的章节。

下面开始我们要做的第一件事，像往常一样，是函数头。

//读取未压缩的TGA文件

 bool LoadUncompressedTGA(Texture * texture, char * filename, FILE * fTGA)

 {

这个函数有3个参数。头两个和LoadTGA中的一样，仅仅是简单的传递。第三个是来自前一个函数中的文件指针，因此我们没有丢失我们的空间。

接下来我们试着再从文件中读取6个字节的内容，并且存储在tga.header中。如果他失败了，我们运行一些错误处理代码，并且返回false。

// 尝试继续读取6个字节的内容

 if(fread(tga.header, sizeof(tga.header), 1, fTGA) == 0)

 {

  ...Error code here...

  return false;    // 返回 False

 }

现在我们有了计算图像的高度、宽度和BPP的全部信息。我们在纹理和本地结构中都将存储它。

texture->width  = tga.header[1] * 256 + tga.header[0]; // 计算高度

 texture->height = tga.header[3] * 256 + tga.header[2]; // 计算宽度

 texture->bpp = tga.header[4];   // 计算BPP

 tga.Width = texture->width;    // 拷贝Width到本地结构中去

 tga.Height = texture->height;   // 拷贝Height到本地结构中去

 tga.Bpp = texture->bpp;    // 拷贝Bpp到本地结构中去

现在，我们需要确认高度和宽度至少为1个像素，并且bpp是24或32。如果这些值中的任何一个超出了它们的界限，我们将再一次显示一个错误，关闭文件，并且离开此函数。

// 确认所有的信息都是有效的

 if((texture->width <= 0) || (texture->height <= 0) || ((texture->bpp != 24) && (texture->bpp !=32)))

 {

  ...Error code here...

  return false;    // 返回 False

 }

接下来我们设置图像的类型。24 bit图像是GL_RGB，32 bit 图像是GL_RGBA

if(texture->bpp == 24)    // 是24 bit图像吗？

 {

  texture->type = GL_RGB;   //如果是，设置类型为GL_RGB

 }

 else      // 如果不是24bit,则必是32bit

 {

  texture->type = GL_RGBA;  //这样设置类型为GL_RGBA

 }

现在我们计算每像素的字节数和总共的图像数据。

tga.bytesPerPixel = (tga.Bpp / 8);  // 计算BPP

 // 计算存储图像所需的内存

 tga.imageSize = (tga.bytesPerPixel * tga.Width * tga.Height);

我们需要一些空间去存储整个图像数据，因此我们将要使用malloc分配正确的内存数量

然后我们确认内存已经分配，并且它不是NULL。如果出现了错误，则运行错误处理代码。

// 分配内存

 texture->imageData = (GLubyte *)malloc(tga.imageSize);

 if(texture->imageData == NULL)   // 确认已经分配成功

 {

  ...Error code here...

  return false;    // 确认已经分配成功

 }

这里我们尝试读取所有的图像数据。如果不能，我们将再次触发错误处理代码。

// 尝试读取所有图像数据

 if(fread(texture->imageData, 1, tga.imageSize, fTGA) != tga.imageSize)

 {

  ...Error code here...

  return false;    // 如果不能，返回false

 }

TGA文件用逆OpenGL需求顺序的方式存储图像，因此我们必须将格式从BGR到RGB。为了达到这一点，我们交换每个像素的第一个和第三个字节的内容。

Steve Thomas补充：我已经编写了能稍微更快速读取TGA文件的代码。它涉及到仅用3个二进制操作将BGR转换到RGB的方法。

然后我们关闭文件，并且成功退出函数。

//  开始循环

 for(GLuint cswap = 0; cswap < (int)tga.imageSize; cswap += tga.bytesPerPixel)

 {

  // 第一字节 XOR第三字节XOR 第一字节 XOR 第三字节

  texture->imageData[cswap] ^= texture->imageData[cswap+2] ^=

  texture->imageData[cswap] ^= texture->imageData[cswap+2];

 }

fclose(fTGA);     // 关闭文件

 return true;     // 返回成功

}

以上是读取未压缩型TGA文件的方法。读取RLE压缩型文件的步骤稍微难一点。我们像平时一样读取文件头并且收集高度／宽度／色彩深度，这和读取未压缩版本是一致的。 

  

 bool LoadCompressedTGA(Texture * texture, char * filename, FILE * fTGA)

 {

  if(fread(tga.header, sizeof(tga.header), 1, fTGA) == 0)

  {

   ...Error code here...

  }

  texture->width  = tga.header[1] * 256 + tga.header[0];

  texture->height = tga.header[3] * 256 + tga.header[2];

  texture->bpp = tga.header[4];

  tga.Width = texture->width;

  tga.Height = texture->height;

  tga.Bpp = texture->bpp;

  if((texture->width <= 0) || (texture->height <= 0) || ((texture->bpp != 24) && (texture->bpp !=32)))

  {

   ...Error code here...

  }        }

  tga.bytesPerPixel = (tga.Bpp / 8);

  tga.imageSize  = (tga.bytesPerPixel * tga.Width * tga.Height);

现在我们需要分配存储图像所需的空间，这是为我们解压缩之后准备的，我们将使用malloc。如果内存分配失败，运行错误处理代码，并且返回false。 

  

 // 分配存储图像所需的内存空间

 texture->imageData = (GLubyte *)malloc(tga.imageSize);

 if(texture->imageData == NULL)   // 如果不能分配内存

 {

  ...Error code here...

  return false;    // 返回 False

 }

下一步我们需要决定组成图像的像素数。我们将它存储在变量“pixelcount”中。

我们也需要存储当前所处的像素，以及我们正在写入的图像数据的字节，这样避免溢出写入过多的旧数据。

我们将要分配足够的内存来存储一个像素。

GLuint pixelcount = tga.Height * tga.Width; // 图像中的像素数

 GLuint currentpixel = 0;  // 当前正在读取的像素

 GLuint currentbyte = 0;   // 当前正在向图像中写入的像素

// 一个像素的存储空间

 GLubyte * colorbuffer = (GLubyte *)malloc(tga.bytesPerPixel);

接下来我们将要进行一个大循环。

让我们将它分解为更多可管理的块。

首先我们声明一个变量来存储“块”头。块头指示接下来的段是RLE还是RAW，它的长度是多少。如果一字节头小于等于127，则它是一个RAW头。头的值是颜色数，是负数，在我们处理其它头字节之前，我们先读取它并且拷贝到内存中。这样我们将我们得到的值加1，然后读取大量像素并且将它们拷贝到ImageData中，就像我们处理未压缩型图像一样。如果头大于127，那么它是下一个像素值随后将要重复的次数。要获取实际重复的数量，我们将它减去127以除去1bit的的头标示符。然后我们读取下一个像素并且依照上述次数连续拷贝它到内存中。

do      // 开始循环

 {

 GLubyte chunkheader = 0;    // 存储Id块值的变量

 if(fread(&chunkheader, sizeof(GLubyte), 1, fTGA) == 0) // 尝试读取块的头

 {

  ...Error code...

  return false;    // If It Fails, Return False

 }

接下来我们将要看看它是否是RAW头。如果是，我们需要将此变量的值加1以获取紧随头之后的像素总数。

if(chunkheader < 128)    // 如果是RAW块

 {

  chunkheader++;    // 变量值加1以获取RAW像素的总数

我们开启另一个循环读取所有的颜色信息。它将会循环块头中指定的次数，并且每次循环读取和存储一个像素。

首先，我们读取并检验像素数据。单个像素的数据将被存储在colorbuffer变量中。然后我们将检查它是否为RAW头。如果是，我们需要添加一个到变量之中以获取头之后的像素总数。

// 开始像素读取循环

 for(short counter = 0; counter < chunkheader; counter++)

 {

  // 尝试读取一个像素

  if(fread(colorbuffer, 1, tga.bytesPerPixel, fTGA) != tga.bytesPerPixel)

  {

   ...Error code...

   return false;   // 如果失败，返回false

  }

我们循环中的下一步将要获取存储在colorbuffer中的颜色值并且将其写入稍后将要使用的imageData变量中。在这个过程中，数据格式将会由BGR翻转为RGB或由BGRA转换为RGBA，具体情况取决于每像素的比特数。当我们完成任务后我们增加当前的字节和当前的像素计数器。 


  

 texture->imageData[currentbyte] = colorbuffer[2];  // 写“R”字节

 texture->imageData[currentbyte + 1 ] = colorbuffer[1]; //写“G”字节

 texture->imageData[currentbyte + 2 ] = colorbuffer[0]; // 写“B”字节

 if(tga.bytesPerPixel == 4)     // 如果是32位图像...

 {

  texture->imageData[currentbyte + 3] = colorbuffer[3]; // 写“A”字节

 }

 // 依据每像素的字节数增加字节计数器

 currentbyte += tga.bytesPerPixel;

 currentpixel++;     // 像素计数器加1

  

下一段处理描述RLE段的“块”头。首先我们将chunkheader减去127来得到获取下一个颜色重复的次数。 

  

 else      // 如果是RLE头

 {

  chunkheader -= 127;   //  减去127获得ID Bit的Rid

然后我们尝试读取下一个颜色值。

// 读取下一个像素

 if(fread(colorbuffer, 1, tga.bytesPerPixel, fTGA) != tga.bytesPerPixel)

 {

  ...Error code...

  return false;    // 如果失败，返回false

 }

接下来，我们开始循环拷贝我们多次读到内存中的像素，这由RLE头中的值规定。

然后，我们将颜色值拷贝到图像数据中，预处理R和B的值交换。

随后，我们增加当前的字节数、当前像素，这样我们再次写入值时可以处在正确的位置。

// 开始循环

 for(short counter = 0; counter < chunkheader; counter++)

 {

  // 拷贝“R”字节

  texture->imageData[currentbyte] = colorbuffer[2];

  // 拷贝“G”字节

  texture->imageData[currentbyte + 1 ] = colorbuffer[1];

  // 拷贝“B”字节

  texture->imageData[currentbyte + 2 ] = colorbuffer[0];

  if(tga.bytesPerPixel == 4)  // 如果是32位图像

  {

   // 拷贝“A”字节

   texture->imageData[currentbyte + 3] = colorbuffer[3];

  }

  currentbyte += tga.bytesPerPixel; // 增加字节计数器

  currentpixel++;   // 增加字节计数器

  

只要仍剩有像素要读取，我们将会继续主循环。

最后，我们关闭文件并返回成功。

while(currentpixel < pixelcount); // 是否有更多的像素要读取？开始循环直到最后

  fclose(fTGA);   // 关闭文件

  return true;   // 返回成功

 }

原文及其个版本源代码下载：

http://nehe.gamedev.net/data/lessons/lesson.asp?lesson=33