c++ - 从给定的图像数据中提取像素数据。需要帮助理解代码

Question

我一直在研究从图像数据构建纹理，但是一些教程提供的代码涉及移位位以获得图像像素。但是我对位移很陌生。我理解二进制 & 和 |，但我不知道为什么需要这段代码来获取像素数据。

这是纹理数据:

static char* g_pTextureData =
  "?VE`8U)K13Y:1C];2$%:5DQA>'&!@WB*:UQR9EET9%ES8UAP9UMZ>&%[A6Z$>6-Z"
  "S[6XR[*PIH2\"IXN0HY2>DWR#VL;+TL3,LYZ<QZVNUL\"_L)..NJJXN:>[V<#)R;\"Y"
  "W\\G,Y-/4P9^3SZ^KZ-K>RJN?S:VMY=/4U[NPW<+![-GCV<\"UX,C&Y-7BZ=K>V\\2^"
  "W\\F^XL[!R*.6UK:PYM7/RZB:U[R^V;^POY:)SZ^:Y]#/Y=')SZ^:Y]#/Y=')UKBH"
  "OY*%O9*%K()WPYF+Q)Z+JGUVU[RUO9.\"HW=MN9)\\R)N)MXQVM9!WRIN+QIJ+L8-W"
  "GG9FJGYNIGMMJ'YMK()PHWIKN9J+HX)GGGI?L8YQL8US@653F7EBJGYJJGUIEVU@"
  "GGY:F7E9E'18G'I9G'M:E'1;CW->C')6AVE3E'==F7ED<UQ5@6M4EWE5F7Y6DG92"
  "C'!6AVI5@613AVQ5B6U5@6=6?FA8?F96>V)5@6E6AVY<:UE6:UM1>V90@6E0@6A0"
  "<U]7=E]7<UE6<%M7=F!7<%M5:5=4:5M7;EI6:UM2;EY29%138E53:UA1:5A0<%]2"
  "9%E6<%U:;EE;;EA::UE79E548E%39%15:5957U)29E=58E-69EA6<%Y6<%Y6:5E5"
  "6U)3:UY<=F5A<U]?=F1>:UI:9EA7:5E78E158E-6;EQ89E=69%54:5M6<V189%E6"
  "4$I/7556;F->;F!?;EY>:UI=;EY=<&%=9%588E-59%55<&!;:5A96TY25DY/5D]0"
  "/SQ*03],1D-/2$523$)44$-65DI76TY86TQ674Y674Y49EA::5E;64Y2/SQ(/CQ("
  ",#%'+C!',#))-#-,-S--.3-./#9//#9./#1-0SM02D%013U,/SA*-S-(+BY%,3!&"
  "(R-%&Q]$&A]%'B)'(R1()\"5((B-(*2=(*\"9)+\"E)+2M))21%(\"%#'!Y#(\"%$(B)%"
  "\"A)\"\"A)\"\"1-\"\"A-\"\"A1\"\"A-\"\"Q-\"#!5\"#A5\"#A5\"#Q9\"$AA"
  "\"&QU$%QM#\"Q-\"\"A-\""
  "";

提供的用于获取颜色的位数据表示的宏:

#define HEADER_PIXEL(data,pixel) { \
  pixel[0] = (((data[0] - 33) << 2) | ((data[1] - 33) >> 4)); \
  pixel[1] = ((((data[1] - 33) & 0xF) << 4) | ((data[2] - 33) >> 2)); \
  pixel[2] = ((((data[2] - 33) & 0x3) << 6) | ((data[3] - 33))); \
  data += 4; \
}

我的理解是 '?' 的十进制值为 63。所以按照宏，63 - 33 = 30然后左移2位

(00000000 00000000 00000000 00011110) << 2
(00000000 00000000 00000000 01111000) = 120

接下来是 V，十进制值为 86使用宏，86 - 33 = 53然后右移4位

(00000000 00000000 00000000 00110101) >> 4
(00000000 00000000 00000000 00001101) = 13

然后我们进行按位或操作

01111000
00001101
========
01111101 = 125

我理解这背后的数学原理。但我的问题是为什么需要数学？为什么是 33 位和位移位？另外，为什么我们需要 0xF 和 0x3？

是否解压缩图像数据？还是在做其他事情？

这是我需要知道的任何事情吗？或者这只是一个非常具体的实例，因为这就是我们压缩/解压缩图像的方式？

更新，感谢@v154c1 帮我把它装进包里。

对于遇到此问题的任何其他人。这就是我使用 @v154c1 所展示的内容对其进行合理化的方式。

00rrrrrr << 2 = rrrrrr00
00rrgggg >> 4 = 000000rr
rrrrrr00 | 000000rr = rrrrrrrr

00rrgggg & 00001111 = 0000gggg << 4 = gggg0000
00ggggbb & >> 2 = 0000gggg
gggg0000 | 0000gggg = gggggggg

00ggggbb & 00000011 = 000000bb << 6 = bb000000
00bbbbbb
bb000000 | 00bbbbbb = bbbbbbbb

Answer 1

Roger Rowland (Explanation of Header Pixel in GIMP created C Header File of an XPM image) 链接的答案实际上很好地解释了它。它们将 RGB 值(24 位)存储在 4 个可打印字符中。

魔法值 33 是他们使用的第一个可打印字符(ASCII 中的 !)。

所以GIMP完成的过程是:

首先，您有 1 个像素和 3 个 8 位 R、G 和 B 值。您可以像这样对其进行成像:

rrrrrrrr gggggggg bbbbbbbb

但是您不能简单地将其转储到头文件中。所以你把它分成 6 位组:(值 0 - 63):

rrrrrr rrgggg ggggbb bbbbbb

然后将数字 33 添加到每个组(因此值为 33 - 96。)，然后将其作为 4 个字符存储到头文件中。

为了将其解码回像素数据，您只需减去 33 以获得原始的 6 位值，然后它们再次将位组合为 3 个 8 位值。

这种移位和掩码 (&) 只是将位组合在一起。

比如拿第一个:

pixel[0] = (((data[0] - 33) << 2) | ((data[1] - 33) >> 4));

data[0] 和 data[1] 是第一个和第二个字符(添加了 33)。所以你减去它 (data[0] - 33) 并得到:

data[0] - 33 = rrrrrr
data[1] - 33 = rrgggg

然后移位将值推到正确的位置:

rrrrrr << 2  = rrrrrr00
rrgggg >> 4  =       rr

当你把它加在一起时，你有原始值 rrrrrrrr。

值 33 到 96 映射到字符:

!, ", #, $, %, &, \', (, ), *, +, ,, -, ., /, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
9, :, ;, <, =, >, ?, @, A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P,
Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z, [, \\, ], ^, _, `