# 前言

实现软光栅渲染第一步，先要个画布，目前是直接画在 TGA 图像上，之后会考虑使用图形界面呈现。
实际关于 TGA 文件解析的文章有很多，写的也很详细，写这个主要是为了记录我实现的 TGA 图像读取和生成的大致过程，避免自己之后看不懂自己写的代码。
完整的代码地址在此。

# TGA 文件格式

# TGA 文件头

TGA 文件头一共分为五个部分，如下图

位域	长度	类型	描述
1	1byte	Id length	取值 0~255. 0 表示无 id 段
2	1byte	Color map type	0: 不使用颜色表； 1: 使用颜色表
3	1byte	Image type	0~127 为 Truevision 公司用于一般应用，128~255 供开发者使用. 0: 没有图像数据； 1: 未压缩的颜色表图像； 2: 未压缩的 TRUE-COLOR 图像； 3: 未压缩的黑白图像； 9: RLE 压缩的颜色表图像； 10: RLE 压缩的 TRUE-COLOR 图像； 11: 压缩的黑白图像.
4	5byte	Color map specification	若 Header.Color map type = 0, 则没有颜色表存在，这 5byte 应全为 0.
	2byte	First Entry Index	颜色表起点，即颜色表第一项的索引
	2byte	Color map Length	颜色表长度，即颜色表共有多少项
	1byte	Color map Entry Size	颜色表项大小，即每个项占用 bit 数。典型值 15, 16, 24, 32. 即使是 15, 每次也要用 16bit 解析，然后忽略第 16bit
5	10byte	Image specification	描述图像维度和格式
	2byte	X origin of Image	图像起点 (左下角) x 坐标。基于屏幕原点在左下角
	2byte	Y origin of Image	图像起点 (左下角) y 坐标。基于屏幕原点在左下角
	2byte	Image Width	图像宽度 (单位: pixel)
	2byte	Image Height	图像高度 (单位: pixel)
	1byte	Pixel Depth	像素深度，即每个像素的 bit 数，包含属性或 α 通道。常用值 8, 16, 24, 32
	1byte	Image Descriptor	0: no Alpha data included (bits 3-0 of field 5.6 should also be set to zero) 1: undefined data in the Alpha field, can be ignored 2: undefined data in the Alpha field, but should be retained 3: useful Alpha channel data is present 4: pre-multiplied Alpha (see description below) 5 -127: RESERVED 128-255: Un-assigned

# RLE 压缩算法

行程编码压缩 (RLE) 算法利用了这样一个事实，即许多类型的图像都有很大的部分里的像素值都是相同的。因此可以把相同的连续的像素进行压缩存储。

RLE 图像包括两种类型的数据元素：行程数据包 (Run-length Packets) 和原始数据包 (Raw Packets), 这两个 Packets 的数据结构是一样的，如下表格。

Field Name	Packet Type	Pixel Count	Pixel Data
Field Size	1bit	7bits	Variable

注： pixel Count 为 7bits + 1, 假设 7bits 表示 12，则实际的 piexl Count 为 13

# 行程数据包 (Run-length Packets)

当 Packet Type 为 1 时，该数据为行程数据包，是已压缩的图像数据。假设有个行程数据包如下

Packet Type	Pixel Count	Pixel Data
1	0000011	0x12

该行程数据包是单通道的像素数据，且数量为 4 个，则最终解析出的图像数据为 0x12 0x12 0x12 0x12

# 原始数据包 (Raw Packets)

当 Packet Type 为 0 时，该数据为原始数据包，是未压缩图像数据。假设有个原始数据包如下

Packet Type	Pixel Count	Pixel Data
0	0000011	0x12 0x11 0x10 0x13

该原始数据包是单通道的像素数据，且数量为 4 个，则最终解析出的图像数据为 0x12 0x11 0x10 0x13

# TGA 图像生成

对于渲染生成的 TGA 图像，支持存储为不进行 RLE 压缩的真彩色图像或黑白图像 (包括 α 通道)，像素深度支持 8、16、24、32 位，不使用颜色表查询。

	typedef struct {
	unsigned char* data;
	int width, height, channels;
	float* depthBuffer; // z-buffer
	}image_t;

	static void tga_save(FILE* file, image_t *image) {
	// write tga header to file
	unsigned char tgaHeader[18];
	memset(tgaHeader, 0, 18);
	tgaHeader[2] = image->channels != 1 ? 2 : 3; // image type
	tgaHeader[12] = (unsigned char)(image->width & 0xFF); // image width lsb
	tgaHeader[13] = (unsigned char)((image->width >> 8) & 0xFF); // image width msb
	tgaHeader[14] = (unsigned char)(image->height & 0xFF); // image height lsb
	tgaHeader[15] = (unsigned char)((image->height >> 8) & 0xFF); // image height msb
	tgaHeader[16] = (unsigned char)((image->channels * 8) & 0xFF); // pixel depth
	tgaHeader[17] = (image->channels == 2 \|\| image->channels == 4) * 8; // image descriptor
	fwrite(tgaHeader, 1, 18, file);

	// write image data to file
	fwrite(image->data, 1, image->width * image->height * image->channels, file);
	}

# TGA 图像加载

目前个人对 RLE 图像加载的使用场景很简单，图像没有使用颜色表，因此只是读取 TGA 文件头的图像大小和通道以及是否使用了 RLE 压缩算法这些信息，若未使用 RLE 算法，则把图像信息一次性加载出来，若使用了 RLE 算法，则进行解码获取图像数据。

	static image_t tga_load(FILE file) {
	// read tga file header
	int width, height, channels;
	bool isRLE;
	read_tga_header(file, &width, &height, &channels, &isRLE);

	image_t *image = image_new(width, height, channels);

	if (isRLE) {
	load_rle_image(file, image);
	} else {
	fread(image->data, 1, image->width * image->height * image->channels, file);
	}

	return image;
	}

	static void load_rle_image(FILE* file, image_t* image) {
	int totalPixels = image->width * image->height * image->channels;
	int currentPixels = 0;

	while (currentPixels < totalPixels) {
	unsigned char firstFiled = fgetc(file);
	bool rlePacket = firstFiled & 0x80;
	int pixelCount = (firstFiled & 0x7F) + 1;

	if (rlePacket) { /* Run-Length Packet */
	unsigned char pixels[4];
	fread(pixels, 1, image->channels, file);
	for (int i = 0; i < pixelCount; i++) {
	for (int j = 0; j < image->channels; j++) {
	image->data[currentPixels++] = pixels[j];
	}
	}
	} else { /* Raw Packet */
	for (int i = 0; i < pixelCount; i++) {
	for (int j = 0; j < image->channels; j++) {
	image->data[currentPixels++] = fgetc(file);
	}
	}
	}
	}
	}

# renference

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