数据压缩作业2.1 多媒体文件分析—

一、TGA文件概述

TGA是由美国Truevision公司为其显示卡开发的一种图像文件格式，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。TGA最大的特点是可以做出不规则形状的图形、图像文件,该格式支持压缩，使用不失真的压缩算法，可以带通道图，另外还支持行程编码压缩。

二、TGA文件格式

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。

名称	字节数	说明
颜色表首地址	2	第一个颜色表表项的索引，是装载颜色表的首地址
颜色表长度	2	颜色表表项的数量
颜色表表项大小	1	每个表项占用的位数（15、16、24或32位）

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。

名称	字节数	说明
图像X位置的起始位置	2	图像左下角的水平坐标
图像Y位置的起始位置	2	图像左下角的垂直坐标
图像宽度	2	\
图像高度	2	\
图像深度	1	表示每个像素占用的位数
图像描述符	1	0-3位规定每个像素属性位的数量，4-5位表示像素数据从文件发送到屏幕的顺序（4位表示从左到右，5位表示从上到下）

（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：

名称	偏移	长度	说明
拓展区域偏移量	可变	4	从文件开始到拓展数据区域的偏移量
开发者区域偏移量	可变	4	从文件开始到开发者字典数据的偏移量
签名	可变	16	\
ASCII码	可变	1	TGA文件结束字符，ASCII码值为“.”
二进制数	可变	1	文件结束字符，二进制数0x00

三、具体文件分析

示例图像：

以二进制方式打开该TGA图像文件：

（1）文件头分析

第1字节：00 表示此图像中没有图像信息字段
第2字节：00 表示此图像中没有颜色表
第3字节：02表示此图像为未压缩真彩图像
第4-8字节：00 00 00 00 00 表示该图像无颜色信息表
第9-10字节：00 00 表示图像左下角水平坐标为0
第11-12字节：00 00表示图像左下角垂直坐标为0
第13-14字节：A0 05 表示图像宽度为5A0（16进制）即1440像素
第15-16字节：38 04 表示图像高度为438（16进制）即1080像素
第17字节：18 表示图像深度为24位
第18字节：00 表示图像从上到下从左到右发送到屏幕

（2）图像\颜⾊表数据、开发者区域和拓展区域分析

由⽂件头信息可知该图像是未压缩的真彩图像，故该部分的数据存储顺序为：B-G-R-属性；

这⼀部分的数据⼤⼩为宽*⾼*3(24位)字节，在本例中：

宽(1440像素)*⾼(1080像素)*3(24位) = 4,665,600字节；

（3）文件注脚分析

第1-4字节：00 00 00 00 表示拓展区域偏移量为0
第5-8字节：00 00 00 00 表示开发者区域偏移量为0
第9-24字节：表示签名
第25字节：用ASCII码值“.”表示TGA文件结束
第26字节：用二进制数0x00表示文件结束

参考资料：

https://javajgs.com/archives/80020

https://wenku.baidu.com/view/f3aee2000422192e453610661ed9ad51f01d54b1.html