解析png格式的圖像

前言

鑒于有人收藏我07年寫的博客，是關于解析png格式圖像的那一篇。所以我打算再寫一篇防止坑你們……

1.圖像的內存表示

反復說到計算機中只有二進制表示，那圖像如何以二進制表示呢？現在常用的規范是用4個字節表示顏色，分為4個通道ARGB，分別為透明度、紅色、綠色、藍色，這是比較常用的顏色表示方式。還有其他的色彩模型，例如HSV色彩模型，分別為色度、飽和度、純度。還有HLS色彩模型，為色度、亮度、飽和度。

在繪圖庫和顯示器等層面，能夠直接處理的應該是RGB顏色模型。也就是通過3個變量控制最終的顏色（加上透明度是4個），而在顯示器上則是1個像素包含3種顏色的燈，控制強度從而呈現不同的顏色（或許實現還有更多細節，也可能是不同的方法）。小時候如果你用眼睛貼到電視上，應該能夠發現許多顏色不同的小條。以前低分辨率的手機屏幕也能發現類型的情形，現在之所以看不出來是因為像素點越來越小，不太容易看出來（人通過3種不同的視錐細胞感覺顏色）。真實世界的顏色是原子那么小的，漸變也更加平滑，而顯示器的顏色實際是很大一顆一顆的，所以看顯示器和看真實世界，背后的區別很大。

?一般行業內都用十六進制來表示顏色，前面說了4個字節，1個字節表示1個通道。那么1個字節可表示256個值，用十六進制表示就需要2位。而十六進制用0123456789abcdef十六個符號表示，所以2位十六進制表示范圍為[00, ff]，那么一個顏色就需要8位十六進制表示，在代碼中一般加前綴0x代表此數字是十六進制。所以顏色可以表示如下：

值	A	R	G	B	顏色
0xff000000	0xff	0x00	0x00	0x00	不透明黑色
0xff00ff00	0xff	0x00	0xff	0x00	不透明綠色
0x66ff00ff	0x66	0xff	0x00	0xff	半透明紫色（紅配藍為紫）
0x00ffffff	0x00	0xff	0xff	0xff	全透明白色

在各種軟件中，通過拾色器也能看到顏色代碼。如果用十進制表示，則每個分量的范圍為[0-255]。用整個十六進制數字表示即可以是6位，如果包含透明通道就是8位，如下圖所示：

2.PNG格式

此時我們可以計算一下120*120像素的圖像需要多大的空間保存，首先一個像素占4個字節，那么14400個像素就是占57600字節，也就是56.25kb。而一個png格式的圖像，120*120的大小實際上，大概占幾kb到二十幾kb。

PNG格式全稱Portable Network Graphics，中文翻譯為便攜式網絡圖形，是一種無損壓縮位圖格式。在不損失圖像顏色信息的情況下，壓縮保存圖像數據。由于能夠減小圖像保存的大小，所以它才有存在的價值。相比JPEG格式，它是無損的，且帶有透明通道，并且是可免費商用的，所以適用于游戲制作，但體積比jpeg略大。

關于PNG格式更詳細的數據格式，此處就不展開了，只說怎么用libpng庫來讀取和保存png格式圖像。

3.libpng庫

libpng庫依賴zlib庫，所以需要二者都配置，具體怎么配置，可以參考我的其他文章（不過我現在還沒寫），也可以參考網上的教程。

4.讀取過程

首先包含頭文件：

#include <png> #include <stdio.h>//這里使用C語言的讀寫文件

先以標準的讀文件方式，讀取圖像文件：

FILE* fp = NULL; _wfopen_s(&fp, "test.png", L"rb");

接著讀取8個字節確認是不是png格式：

//判斷是否為 png 文件size_t number = 8;png_bytep header = new png_byte[number];fread(header, 1, number, fp);bool is_png = !png_sig_cmp(header, 0, number);if (!is_png){fclose(fp);//必須是png文件return NULL;}

創建必要的結構：

//創建read struct png_structp png_ptr = png_create_read_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING,NULL, NULL, NULL);if (!png_ptr){fclose(fp);return NULL;}//創建圖像信息 infopng_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);if (!info_ptr){fclose(fp);return NULL;}//錯誤處理if (setjmp(png_jmpbuf(png_ptr))){fclose(fp);//失敗，則釋放前面創建的結構，防止內存泄漏png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, NULL);return NULL;}

再進行以下步驟，完成后可以關閉文件句柄：

//設置數據源png_init_io(png_ptr, fp);//表明文件頭已處理png_set_sig_bytes(png_ptr, number);//讀png 這一步會實際分配內存png_read_png(png_ptr, info_ptr, PNG_TRANSFORM_EXPAND, 0);fclose(fp);

從info結構，可以獲取圖像的一些信息，其中color_type可以知道是否包含透明通道數據，之后處理需要用到它：

//從info查詢數據unsigned w = png_get_image_width(png_ptr, info_ptr); //獲得圖片寬度unsigned h = png_get_image_height(png_ptr, info_ptr); //獲得圖片高度int color_type = png_get_color_type(png_ptr, info_ptr); //獲得圖片顏色類型

接下來就是讀取過程：

//分配內存保存從png解析出的數據img->_buffer = new DWORD[w*h];//從info 復制到 imagepng_bytep *row_point = NULL;row_point = png_get_rows(png_ptr, info_ptr);int block_size = (color_type == 6 ? 4 : 3);//(A)RGBunsigned pos = 0;for (unsigned x = 0; x < h; ++x)for (unsigned y = 0; y < w*block_size; y += block_size){((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 0] = row_point[x][y + 2];//b;((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 1] = row_point[x][y + 1];//g((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 2] = row_point[x][y + 0];//rif (color_type == 6)((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 3] = row_point[x][y + 3];//aelse((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 3] = 0xff;//沒有透明通道數據，則填充不透明0xffpos += 4;}//釋放png內存png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, NULL);

?5.保存到文件

FILE* fp;png_infop info_ptr;//png_colorpfopen_s(&fp, L"test.png", "wb");if (fp == NULL){//創建文件失敗！return;}//初始化pnglib static png_structp png_ptr = NULL;if (!png_ptr)png_ptr = png_create_write_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING,NULL, NULL, NULL);if (!png_ptr){return;}info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);if (info_ptr == NULL){fclose(fp);return;}//錯誤處理if (setjmp(png_jmpbuf(png_ptr))){fclose(fp);png_destroy_write_struct(&png_ptr, (png_infopp)NULL);return;}unsigned bit_depth = 8;unsigned pixel_byte = 4;unsigned row_byte = _size.w * pixel_byte;//設置輸出控制png_init_io(png_ptr, fp);//設置圖像屬性png_set_IHDR(png_ptr, info_ptr, _size.w, _size.h, bit_depth,PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA, PNG_INTERLACE_NONE, //交錯無PNG_COMPRESSION_TYPE_BASE, PNG_FILTER_TYPE_BASE);//寫頭部png_write_info(png_ptr, info_ptr);//獲取行指針png_bytepp row_pointers = (png_bytep*)malloc(_size.h*sizeof(png_bytep));for (unsigned x = 0; x < _size.h; ++x){//分配一行row_pointers[x] = (png_bytep)malloc(row_byte);for (unsigned y = 0; y < row_byte; y += pixel_byte){row_pointers[x][y + 2] = ((unsigned char*)_buffer)[x * row_byte + y + 0];row_pointers[x][y + 1] = ((unsigned char*)_buffer)[x * row_byte + y + 1];row_pointers[x][y + 0] = ((unsigned char*)_buffer)[x * row_byte + y + 2];row_pointers[x][y + 3] = ((unsigned char*)_buffer)[x * row_byte + y + 3];/*row_pointers[x][y + 2] =row_pointers[x][y + 1] =row_pointers[x][y + 0] =row_pointers[x][y + 3] = 0xff;*/}}//寫入全部png_write_image(png_ptr, row_pointers);//寫尾部png_write_end(png_ptr, info_ptr);//釋放png內存png_destroy_write_struct(&png_ptr, (png_infopp) NULL);/* delete[] row_pointers;delete[] image;*/for (unsigned x = 0; x < _size.h; ++x){//釋放每行free(row_pointers[x]);}free(row_pointers);fclose(fp);

結語

代碼如上，短小精悍。其中錯誤處理，以及讀取的數據處理，就需要自己看情況修改了。

?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【pnglib】解析png格式的图像的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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