【OpenGL】游戏编程常用TGA图像格式详解以及加载纹理编程实现

TGA格式图像是游戏中十分常见的一种图像格式，所以有必要了解其内部格式以及编程实现。

TGA图像一般有非压缩和压缩两种格式，下面分别进行介绍。

一、非压缩TGA图像

注：前面的标记绿色的部分（共12字节）表示对于所有的非压缩TGA格式图像值都是相同的！所以通常用来在读取数据时鉴别是否为TGA图像。

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	1	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TGA24，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（一般这个字节设为0x00即可）
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：BGR(A)

下面的程序实现了绘制一个立方体，并进行纹理贴图。

需要注意的是：TGA图像中数据存放的顺序是BGR(A)，而在OpenGL中顺序是RGB(A)，所以在进行纹理生成的时候必须先进行格式的转化。

在OpenGL中只能加载24位或者32位的TGA图像生成纹理。

TGATexture.h定义了一些结构体以及函数声明：

#ifndef TGATEXTURE_H #define TGATEXTURE_H #include #include using namespace std; //纹理结构体定义 typedef struct { GLubyte *imageData;//图像数据 GLuint bpp;//像素深度 GLuint width;//图像宽度 GLuint height;//图像高度 GLuint texID;//对应的纹理ID }TextureImage; //加载TGA图像，生成纹理 bool LoadTGA(TextureImage *texture,char *fileName); #endifTGATexture.cpp则包含加载TGA图像生成纹理的函数具体实现：

#include "TGATexture.h" //加载TGA图像（无压缩格式），生成纹理 bool LoadTGA(TextureImage *texture, char *filename) // Loads A TGA File Into Memory { GLubyte TGAheader[12]={0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0}; // Uncompressed TGA Header GLubyte TGAcompare[12]; // Used To Compare TGA Header GLubyte header[6]; // First 6 Useful Bytes From The Header GLuint bytesPerPixel; // Holds Number Of Bytes Per Pixel Used In The TGA File GLuint imageSize; // Used To Store The Image Size When Setting Aside Ram GLuint temp; // Temporary Variable GLuint type=GL_RGBA; // Set The Default GL Mode To RBGA (32 BPP) FILE *file = fopen(filename, "rb"); // Open The TGA File if( file==NULL || // Does File Even Exist? fread(TGAcompare,1,sizeof(TGAcompare),file)!=sizeof(TGAcompare) || // Are There 12 Bytes To Read? memcmp(TGAheader,TGAcompare,sizeof(TGAheader))!=0 || // Does The Header Match What We Want? fread(header,1,sizeof(header),file)!=sizeof(header)) // If So Read Next 6 Header Bytes { if (file == NULL) // Did The File Even Exist? *Added Jim Strong* return false; // Return False else { fclose(file); // If Anything Failed, Close The File return false; // Return False } } texture->width = header[1] * 256 + header[0]; // Determine The TGA Width (highbyte*256+lowbyte) texture->height = header[3] * 256 + header[2]; // Determine The TGA Height (highbyte*256+lowbyte) //OpenGL中纹理只能使用24位或者32位的TGA图像 if( texture->width <=0 || // Is The Width Less Than Or Equal To Zero texture->height <=0 || // Is The Height Less Than Or Equal To Zero (header[4]!=24 && header[4]!=32)) // Is The TGA 24 or 32 Bit? { fclose(file); // If Anything Failed, Close The File return false; // Return False } texture->bpp = header[4]; // Grab The TGA's Bits Per Pixel (24 or 32) bytesPerPixel = texture->bpp/8; // Divide By 8 To Get The Bytes Per Pixel imageSize = texture->width*texture->height*bytesPerPixel; // Calculate The Memory Required For The TGA Data texture->imageData=(GLubyte *)malloc(imageSize); // Reserve Memory To Hold The TGA Data if( texture->imageData==NULL || // Does The Storage Memory Exist? fread(texture->imageData, 1, imageSize, file)!=imageSize) // Does The Image Size Match The Memory Reserved? { if(texture->imageData!=NULL) // Was Image Data Loaded free(texture->imageData); // If So, Release The Image Data fclose(file); // Close The File return false; // Return False } //RGB数据格式转换，便于在OpenGL中使用 for(GLuint i=0; iimageData[i]; // Temporarily Store The Value At Image Data 'i' texture->imageData[i] = texture->imageData[i + 2]; // Set The 1st Byte To The Value Of The 3rd Byte texture->imageData[i + 2] = temp; // Set The 3rd Byte To The Value In 'temp' (1st Byte Value) } fclose (file); // Close The File // Build A Texture From The Data glGenTextures(1, &texture[0].texID); // Generate OpenGL texture IDs glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0].texID); // Bind Our Texture glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); // Linear Filtered glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); // Linear Filtered if (texture[0].bpp==24) // Was The TGA 24 Bits { type=GL_RGB; // If So Set The 'type' To GL_RGB } glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, type, texture[0].width, texture[0].height, 0, type, GL_UNSIGNED_BYTE, texture[0].imageData); return true; // Texture Building Went Ok, Return True }main.cpp主程序：

#include "TGATexture.h" TextureImage texture[1]; GLfloat xRot,yRot,zRot;//control cube's rotation int init() { if(!LoadTGA(&texture[0],"GSK1.tga")) return GL_FALSE; glEnable(GL_TEXTURE_2D); glShadeModel(GL_SMOOTH); glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,0.5f); glClearDepth(1.0f); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glDepthFunc(GL_LEQUAL); glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL_NICEST); return GL_TRUE; } void display() { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glLoadIdentity(); glTranslatef(0.0f,0.0f,-5.0f); glRotatef(xRot,1.0f,0.0f,0.0f); glRotatef(yRot,0.0f,1.0f,0.0f); glRotatef(zRot,0.0f,0.0f,1.0f); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[0].texID); glBegin(GL_QUADS); // Front Face // Bottom Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); glEnd(); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[0].texID); glBegin(GL_QUADS); // Back Face // Bottom Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f); glEnd(); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[0].texID); glBegin(GL_QUADS); // Top Face // Top Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f); glEnd(); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[0].texID); glBegin(GL_QUADS); // Bottom Face // Top Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); glEnd(); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[0].texID); glBegin(GL_QUADS); // Right face // Bottom Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f); glEnd(); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[0].texID); glBegin(GL_QUADS); // Left Face // Bottom Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); glEnd(); glutSwapBuffers(); } void reshape(int w,int h) { if (0 == h) h = 1; glViewport(0,0,(GLsizei)w,(GLsizei)h); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(60.0f,(GLfloat)w / (GLfloat)h,1,100); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); } void keyboard(unsigned char key,int x,int y) { switch(key){ case 'x': xRot += 1.0f; glutPostRedisplay(); break; case 'y': yRot += 1.0f; glutPostRedisplay(); break; case 'z': zRot += 1.0f; glutPostRedisplay(); break; default: break; } } int main(int argc,char** argv) { glutInit(&argc,argv); glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB); glutInitWindowSize(400,400); glutInitWindowPosition(100,100); glutCreateWindow("Texture Map"); init(); glutDisplayFunc(display); glutReshapeFunc(reshape); glutKeyboardFunc(keyboard); glutMainLoop(); return 0; }运行结果：

二、压缩TGA图像

其格式如下表：

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10，这也是此类型为格式10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	1	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TGA24，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	采用RLE压缩后的RGB颜色数据。

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。

读取其像素数据部分需要注意一下，需要分情况讨论看是A类数据还是B类数据：

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)//B类数据 { int iCnt = (chunkheader & 0x7f) + 1;//计算连续的颜色值重复的像素数。注意：最高位的1是标记位，所以要特殊处理 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//A类数据 { int iCnt = chunkheader + 1;//颜色值不重复的像素数量，注意要加一 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);