为啥将 unsigned char 用于 RGB 像素数据？

Posted 2023-02-23

【中文标题】为啥将 unsigned char 用于 RGB 像素数据？

【英文标题】：why unsigned char for RGB pixel data?为什么将 unsigned char 用于 RGB 像素数据？

【发布时间】：2011-08-10 05:19:00

【问题描述】：

我正在使用一些基本的计算机图形学 C++。

像素数据通常表示为：

unsigned char *pixels

unsigned char 很好，因为它是一个介于 0 和 255 之间的值（256 = 2^8，因为 char 是 2 字节而 1 字节是 8 位？）。这很好，因为在 RGB 中，颜色用 0 到 255 之间的数字表示。

但是.. 我将其理解为单色图像，在正常图像中我有 RGB，我将有 3 个无符号字符数组，一个用于红色，一个用于绿色，一个用于蓝色。类似：

unsigned char *pixels[3]

但我从来没有发现类似的 RGB 像素数据

【问题讨论】：

1 字节为 8 位。位有 2 个状态。所以一个字节，8位，有2^8个状态。因此 1 个字节有 2^8=256 种不同的可能状态。无符号字符是 1 个字节，有 256 个不同的值，从 0 到 255。

【参考方案1】：

使用 *pixels[3] 您可以得到三个颜色分量的单独数组，而在文件中单个像素的三个颜色分量存储在一起。这也意味着您可以对整个图像数据块使用单个 fread()/fwrite()，

【参考方案2】：

unsigned char *pixels[3];

声明一个由三个指向 unsigned char 的指针组成的数组。我不确定这是否是你想要的。

有几种不同的方式来表示像素。最简单的可能是这样的：

struct Pixel

    unsigned char red;
    unsigned char green;
    unsigned char blue;
;

但您可能必须（或想要）遵守某些外部格式。另一种常见的可能性是将所有三种颜色放在uint32_t 中。此外，在某些图形系统中，可能还有第四个元素和 alpha，表示透明度。

【参考方案3】：

RGB 图像通常以交错顺序存储（R1、G1、B1、R2、G2、B2、...），因此一个指针（指向 R1）就足够了。

这使得处理单个像素有点困难：索引为 N 的像素存储在pixels[3*N+0]、pixels[3*N+1] 和pixels[3*N+2] 而不仅仅是red[N], green[N], blue[N]。

不过，这样做的好处是可以更快地访问：更少的指针导致程序更简单，从而提高了它们的速度；交错的顺序也使内存缓存更有效。

【参考方案4】：

真的，每当您引用一个字节块时，它的类型都是unsigned char*，因为根据 C 规范，unsigned char 在类型本身中没有填充（即，每个位都用于字节中的一个值，并且没有未使用的填充位），并且像素数据将是一些没有填充的 X 字节块（至少不是内部填充......最后可能有填充用于对齐目的的缓冲区）。它也很可能被分配在堆上的某个地方。因此，无论是单色、彩色数据等，您经常会发现像素缓冲区将通过 unsigned char 指针指向，然后您可以将其转换为 struct，就像 James 提到的以便轻松访问像素信息。其他时候你可能不得不像 anatolyg 提到的那样索引缓冲区。但归根结底，像素缓冲区只是数据缓冲区，一般的数据字节缓冲区应该在 C/C++ 中使用 unsigned char* 类型访问。