24位TARGA的创建与像素处理

Question

我编写这段代码是为了熟悉C中的结构，它允许创建和导出24位TGA图像，并更改单个像素的颜色。

我关心的是setPixel函数，以及如何改进它的性能。

首先，从x，y到数组索引的转换，我如何最小化/消除这方面的需要？我想我可以用一个二维数组。

第二，像素的RGB值的设置。如何才能对其进行优化？一次为所有三个人分配一项任务会改善这一状况吗？我该怎么做？

最后，我想知道是否有办法减少makeImage和saveImage的冗长性。我没能找到更好的解决办法。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

#define HEADER_BYTES 18 // Ammount of bytes header should take up

typedef struct TGAImg_t{
    uint8_t idLength;           // Length of image ID field (0-255)
    uint8_t colorMapType;       // If a color map is present (1) or not (0)
    uint8_t imageType;          // Compression and color types (0-3 and 9-11)
    uint16_t colorMapOrigin;    // Index of first color map entry
    uint16_t colorMapLength;    // Count of color map entries
    uint8_t colorMapEntrySize;  // Number of bits in each color map entry. 16 for Targa 16, 24 for Targa 24...
    uint16_t xOrigin;           // X coord of the lower left corner of the image
    uint16_t yOrigin;           // Y coord of the lower left corner of the image
    uint16_t width;             // Width of the image in pixels
    uint16_t height;            // Height of the image in pixels
    uint8_t imagePixelSize;     // Number of bits in a stored pixel index
    uint8_t imageDescriptorByte;// Document says to just keep this byte as 0
    uint8_t imageDataField[0];  // Array of image pixels.
} TGAImg;

typedef struct RGB_t{
    uint8_t red;
    uint8_t green;
    uint8_t blue;
} RGB;

TGAImg* makeImage(uint8_t idLength, uint8_t colorMapType,
                        uint8_t imageType, uint16_t colorMapOrigin,
                        uint16_t colorMapLength, uint8_t colorMapEntrySize,
                        uint16_t xOrigin, uint16_t yOrigin,
                        uint16_t width, uint16_t height,
                        uint8_t imagePixelSize, uint8_t imageDescriptorByte){
    // Allocate memory for header + image pixels (using info from header params)
    uint32_t dataFieldBytes = width * height * (imagePixelSize / 8);
    TGAImg* img = calloc(HEADER_BYTES + dataFieldBytes, 1 );
    if (!img){
        printf("ERROR: calloc fail for img @ makeImg");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // Set header values
    img->idLength = idLength;
    img->colorMapType = colorMapType;
    img->imageType = imageType;
    img->colorMapOrigin = colorMapOrigin;
    img->colorMapLength = colorMapLength;
    img->colorMapEntrySize = colorMapEntrySize;
    img->xOrigin = xOrigin;
    img->yOrigin = yOrigin;
    img->width = width;
    img->height = height;
    img->imagePixelSize = imagePixelSize;
    img->imageDescriptorByte = imageDescriptorByte;
    return img;
}

// Writes contents of a TGAImg struct to a image of name imageName
void saveImage(char imageName[], TGAImg* img){
    FILE* imageFile = fopen(imageName, "wb");

    fwrite(&img->idLength, sizeof(img->idLength), 1, imageFile);
    fwrite(&img->colorMapType, sizeof(img->colorMapType), 1, imageFile);
    fwrite(&img->imageType, sizeof(img->imageType), 1, imageFile);
    fwrite(&img->colorMapOrigin, sizeof(img->colorMapOrigin), 1, imageFile);
    fwrite(&img->colorMapLength, sizeof(img->colorMapLength), 1, imageFile);
    fwrite(&img->colorMapEntrySize, sizeof(img->colorMapEntrySize), 1, imageFile);
    fwrite(&img->xOrigin, sizeof(img->xOrigin), 1, imageFile);
    fwrite(&img->yOrigin, sizeof(img->yOrigin), 1, imageFile);
    fwrite(&img->width, sizeof(img->width), 1, imageFile);
    fwrite(&img->height, sizeof(img->height), 1, imageFile);
    fwrite(&img->imagePixelSize, sizeof(img->imagePixelSize), 1, imageFile);
    fwrite(&img->imageDescriptorByte, sizeof(img->imageDescriptorByte), 1, imageFile);
    fwrite(&img->imageDataField, img->width * img->height * (img->imagePixelSize / 8), 1, imageFile);

    fclose(imageFile);
}

void setPixel(TGAImg* img, RGB color, int x, int y){
    uint32_t index = ((y * img->width) + x) * 3; // Convert x and y to index for array
    // Apply pixel change to all colors
    img->imageDataField[index] = color.blue;
    img->imageDataField[index+1] = color.green;
    img->imageDataField[index+2] = color.red;
}

Answer 1

性能

Row诉Pixel

除了慢setPixel()之外，还提供了一个setLine()，在设置多个相同颜色的像素时提供了减少重复计算的功能。

块与像素

除了慢setPixel()之外，还提供了一个copyBlock()，在设置像素矩形时提供了减少重复计算的功能。在可能的情况下使用memcpy()。

便携性

文件与代码结构

TGAImg是包含特定于实现的填充的应用程序，TARGA文件有一个固定的(可能没有填充)定义。

如果允许使用像packed这样的扩展语言限定符，这在C代码中很容易实现。

// typedef struct TGAImg_t{
typedef struct packed TGAImg_t{  // example

如果没有这样的语言扩展，那么编写可移植代码就是一项工作。在大多数情况下，代码需要以字节数组的形式读取文件头，然后一次形成一个TGAImg成员--就像OP编写saveImage()时所做的那样。

Endian

字节顺序可能与代码从文件格式不同。存在着各种endian函数。

// fwrite(&img->colorMapOrigin, sizeof(img->colorMapOrigin), 1, imageFile);
uint16_t u16 = endian_host_to_file16(img->colorMapOrigin);
fwrite(&u16, sizeof u16, 1, imageFile);

迂回症：int可能是16位。

各种代码都需要对此进行解释。

// void setPixel(TGAImg* img, RGB color, int x, int y){
void setPixel(TGAImg* img, RGB color, int_fast32_t, x, int_fast32_t y){

最后，我想知道是否有办法减少makeImage和saveImage的冗长性。我没能找到更好的解决办法。

不清楚为什么代码不简单使用，让调用者填写大多数成员。

TGAImg *makeImage(const TGAImg *init_values)

Bug?

当imagePixelSize不是8.像素深度15 允许的的倍数时会有麻烦。

// uint32_t dataFieldBytes = width * height * (imagePixelSize / 8);
// Possible solution - needs review.
uint32_t dataFieldBytes = width * height * ((imagePixelSize + 7) / 8);

Answer 2

与其对结构的“头”应该占用的字节数进行硬编码，您只需使用sizeof()来获得它。当应用于结构时，sizeof()将返回其大小，就好像零长度数组不存在一样。

零长度数组是一个过时的GCC扩展。相反，您应该使用灵活的数组成员。您可以通过省略括号之间的零来实现这一点。

由于您typedef您的结构，您不需要给他们的名字。你可以把他们排除在外，像这样：

typedef struct {
    ...
} TGAImg;