对TGA图像文件格式的理解
一、什么是TGA格式
TGA格式的定义
TGA是由美国Truevision公司为其显示卡开发的一种图像文件格式，已被国际上的图形、图像工业所接受。现已成为数字化图像，以及运用光线跟踪算法所产生的高质量图像的常用格式。TGA文件的扩展名为.tga，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。
TGA格式的特点
- TGA（Targa）格式是计算机上应用最广泛的图象格式。在兼顾了BMP的图象质量的同时又兼顾了JPEG的体积优势。并且还有自身的特点：通道效果、方向性。在CG领域常作为影视动画的序列输出格式，因为兼具体积小和效果清晰的特点。
- TGA图像格式最大的特点是可以做出不规则形状的图形、图像文件，一般图形、图像文件都为正方形，若需要有圆形、棱形甚至是镂空的图像文件时，TGA就可以派上用场了。
- TGA格式支持压缩，使用不失真的压缩算法。
在工业设计领域，使用三维软件制作出来的图像可以利用TGA格式的优势，在图像内部生成一个Alpha（通道），这个功能方便了在平面软件中的工作。
这里是引用百度百科对词条“tga”的解释
二、TGA格式的组成
- TGA 原始文件结构（v1.0）由以下两个部分组成：文件头和图像/颜色表数据。
- TGA扩展文件结构（v2.0）由五部分组成：文件头、图像/颜色表数据、开发者自定义区域、扩展区域和文件尾。其中V2.0版本的文件头和图像/颜色表数据与V1.0保持一致。
下面主要对TGA扩展文件结构（v2.0）的各个部分进行分析。
文件头（TGA File Header）
该部分依次由图像描述信息字段长度、颜色表类型、图像类型、颜色表规约和图像说明五个字段组成，总计18字节，各个字段的长度和取值意义如下表。
| 字段 | 取值意义 |
|---|---|
| 图像描述信息字段长度 ID length（1字节） | 这个字段规定了包含在Image ID字段中的字节数，取值范围为0~255。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（1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（1字节） | 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（5字节） | 字段4.1（2字节）颜色表首地址（First Entry Index）：第一个颜色表表项的索引，是装载颜色表的首地址。字段4.2（2字节）颜色表长度（Color map Length）: 颜色表表项的数量.字段4.3（1个字节）颜色表表项大小（Color map Entry Size）: 每个表项占用的位数，典型的值有15，16，24，或者32位。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。 |
| 图像规约Image Specification（10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。字段5.1（2个字节） – 图像X位置的起始位置（X-origin of Image）: 图像左下角的水平坐标。字段5.2（2个字节） –图像Y位置的起始位置（Y-origin of Image）: 图像左下角的垂直坐标。字段5.3（2个字节） –图像宽度（Image Width）。字段5.4（2个字节） –图像高度（Image Height）。字段5.5（1个字节） –像素深度（Pixel Depth）：这个字段表示每个像素占用的位数，通常的值是8，16，24，32位。字段5.6（1个字节） –图像描述符（Image Descriptor）0-3位，规定了每个像素属性位的数量。4-5位，这些位用于表示像素数据从文件发送到屏幕的顺序，位4表示从左到右，位5表示从上到下。 |
文件头描述了图像存储的基本信息，应用程序可依据该部分字段值读写图像数据。
图像/颜色表数据（Image/Color Map Data）
依次由图像信息字段（Image ID）、颜色表数据（Color Map Data）和图像数据（Image Data）三部分组成。
| 字段 | 取值意义 |
|---|---|
| 图像信息字段（Image ID） | 存储了图像的身份信息（Identifying Information）这个字段最长为255个字节， ID length字段规定了它的长度。 |
| 颜色表数据（Color Map Data） | 这个变长字段包含了颜色表信息（LUT数据），颜色表表项大小（字段4.3）和颜色表长度（字段4.2）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） | 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。 |
三个字段均为可变长字段，用于存储图片的图像信息。
开发者自定义区域（Developer Area）
包含开发者定义字段列表和开发者字典（用于存储开发者定义字段的值），该区域为开发者扩展该文件格式提供接口，以便存储额外的信息。
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。
扩展区域（Extension Area）
由扩展区域大小、作者姓名、作者注释、日期/时间、工作名称/ID、工作累计耗时、编辑软件的名称、编辑软件的版本、关键颜色、像素宽高比、灰度值、颜色校正表偏移量、缩略图偏移量、扫描线表偏移量、alpha通道类型、扫描线表、缩略图图像数据和颜色校正表组成。
为Truevision公司定义的标准扩展功能，以提供更多的图像附加信息。
文件尾（TGA File Footer）
最后26个字节为文件尾，该区域的格式如下所示：
Bytes 0-3:拓展区域偏移量
Bytes 4-7：开发者区域偏移量
Bytes 8-23：签名
Byte 24：ASCII码”.”
Byte 25：二进制数0x00。
三、实例分析
用格式工厂将下图转为tga格式后用FlexHEX分析得到如下数据。
文件头（TGA File Header）
- 无图像信息字段
- 没有使用颜色表
- 压缩的真彩色图像
- 图像左下角的水平和垂直坐标都为0
- 图像宽高为1152*2048
- 像素深度24bit
图像/颜色表数据（Image/Color Map Data）
- 无图像信息字段，故没有Image ID字段
- 无颜色表类型字段，故没有Color Map Data字段
- Image Data字段的数据含义是：各个像素的BGR值。
文件尾（TGA File Footer）
- 没有Extension Area
- 没有Developer Area
- 存在字符串为TRUEVISION-XFILE的签名，即为v2.0的TGA扩展格式文件
- 最后的倒数第2个字节：TGA文件结束字符——ASCII码”.”
- 最后一个字节：文件结束符——二进制数0x00
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