簡單易用的圖像解碼庫介紹 —— stb_image

說到圖像解碼庫，最容易想起的就是 libpng 和 libjpeg 這兩個老牌圖像解碼庫了。

libpng 和 libjpeg 分別各自對應 png 和 jpeg 兩種圖像格式。這兩種格式的區別以下：

png 支持透明度，無損壓縮的圖片格式，能在保證不失真的狀況下儘量壓縮圖像文件的大小，所以圖像質量高，在一些貼紙應用中也大部分用的是 png 圖片。

jpg 不支持透明度，有損壓縮的圖片格式，有損壓縮會使得原始圖片數據質量下載，也所以它佔用的內存小，在網頁應用中加速速度快。

要想在工程中同時解碼 png 和 jpeg 格式圖片，就必須同時引用這兩種庫，並且還得通過一系列編譯步驟才行。

在這裏，介紹一個簡單易用的圖像庫：stb_image 。Github 地址爲：https://github.com/nothings/stb ，目前已經有了 9600+ Star 。它的使用很是簡單，看看 README 可能你就會了。

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看看它的源碼，你會發現全是 .h 頭文件。這就是它的強大之處了，僅需在工程中加入頭文件就能夠解析圖像了（其實是函數實現等內容都放在頭文件了而已）。

重點關注以下三個頭文件：

• stb_image.h

  • 用於圖像加載

• stb_image_write.h

  • 用於寫入圖像文件

• stb_image_resize.h

  • 用於改變圖像尺寸

下面就開始實踐吧，先給出一個完整的例子：

#include <iostream>

#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"
#define STB_IMAGE_WRITE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image_write.h"
#define STB_IMAGE_RESIZE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image_resize.h"
#include <string>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {
    std::cout << "Hello, STB_Image" << std::endl;

    string inputPath = "/Users/glumes/Pictures/input.png";
    int iw, ih, n;
    
    // 加載圖片獲取寬、高、顏色通道信息
    unsigned char *idata = stbi_load(inputPath.c_str(), &iw, &ih, &n, 0);

    int ow = iw / 2;
    int oh = ih / 2;
    auto *odata = (unsigned char *) malloc(ow * oh * n);
    
    // 改變圖片尺寸
    stbir_resize(idata, iw, ih, 0, odata, ow, oh, 0, STBIR_TYPE_UINT8, n, STBIR_ALPHA_CHANNEL_NONE, 0,
                 STBIR_EDGE_CLAMP, STBIR_EDGE_CLAMP,
                 STBIR_FILTER_BOX, STBIR_FILTER_BOX,
                 STBIR_COLORSPACE_SRGB, nullptr
    );

    string outputPath = "/Users/glumes/Pictures/output.png";
    // 寫入圖片
    stbi_write_png(outputPath.c_str(), ow, oh, n, odata, 0);

    stbi_image_free(idata);
    stbi_image_free(odata);
    return 0;
}

這個例子很簡單也很全面，主要就是加載了一張圖片，並將它的寬高都縮小一倍，並保存縮小後圖片。

stb_image

首先是調用 stbi_load 方法去加載圖像數據，並獲取相關信息。傳入的參數除了圖片文件地址，還有寬、高、顏色通道信息的引用。

變量 n 就表明圖片的顏色通道值，一般有以下的狀況：

• 1 ： 灰度圖
• 2 ： 灰度圖加透明度
• 3 ： 紅綠藍 RGB 三色圖
• 4 ： 紅綠藍加透明度 RGBA 圖

返回的結果就是圖片像素數據的指針了。

stbi_load 不只僅支持 png 格式，把上面例子中的圖片改爲 jpg 格式後綴的依舊可行。

它支持的全部格式以下：

• png
• jpg
• tga
• bmp
• psd
• gif
• hdr
• pic

格式雖多，不過通常用到 png 和 jpg 就行了。

除了從文件加載圖片，stb_image 還支持從內存中加載圖片，經過該方法 stbi_load_from_memory ，在後續文章中會用到它的。

加載完圖片以後，stb_image 還提供了相應的釋放方法 stbi_image_free，實際上就是把 free 封裝了一下而已。

sbt_image_resize

加載完圖片像素數據以後，就能夠經過 stbir_resize 方法改變圖片的尺寸。

stbir_resize 方法參數有不少：

STBIRDEF int stbir_resize(const void *input_pixels , int input_w , int input_h , int input_stride_in_bytes,
                             void *output_pixels, int output_w, int output_h, int output_stride_in_bytes,
                             stbir_datatype datatype,
                             int num_channels, int alpha_channel, int flags,
                             // stb 中提供了多種模式，可是修改後並無見很明顯的效果
                             stbir_edge edge_mode_horizontal, stbir_edge edge_mode_vertical, 
                             stbir_filter filter_horizontal,  stbir_filter filter_vertical,
                             stbir_colorspace space, void *alloc_context)

stbir_edge 和 stbir_filter 類型的參數，stb_image_resize 提供了多種類型:

typedef enum
{
    STBIR_EDGE_CLAMP   = 1,
    STBIR_EDGE_REFLECT = 2,
    STBIR_EDGE_WRAP    = 3,
    STBIR_EDGE_ZERO    = 4,
} stbir_edge;

typedef enum
{
    STBIR_FILTER_DEFAULT      = 0,  // use same filter type that easy-to-use API chooses
    STBIR_FILTER_BOX          = 1,  // A trapezoid w/1-pixel wide ramps, same result as box for integer scale ratios
    STBIR_FILTER_TRIANGLE     = 2,  // On upsampling, produces same results as bilinear texture filtering
    STBIR_FILTER_CUBICBSPLINE = 3,  // The cubic b-spline (aka Mitchell-Netrevalli with B=1,C=0), gaussian-esque
    STBIR_FILTER_CATMULLROM   = 4,  // An interpolating cubic spline
    STBIR_FILTER_MITCHELL     = 5,  // Mitchell-Netrevalli filter with B=1/3, C=1/3
} stbir_filter;

但實際上調整不一樣類型組合獲得的圖片並無太多的變化 ┑(￣Д ￣)┍。

真正有用的可能仍是前面那幾個參數，指定了要將圖片縮放後的寬高數據。

stb_image_write

最後就是調用 stbi_write_png 方法將像素數據寫入文件中，除此以外，stb_image_write 還提供了 stbi_write_jpg 方法來保存 jpg 格式圖片。

根據二者格式的不一樣，方法調用的參數也是不同的。

int stbi_write_jpg(char const *filename, int x, int y, int comp, const void *data, int quality)

int stbi_write_png(char const *filename, int x, int y, int comp, const void *data, int stride_bytes)

總結

以上就是關於 stb_image 圖像解碼庫的小介紹。

總的來講，它仍是挺簡單易用的，在日常作一些 Demo 以及須要快速實現、驗證功能的狀況下均可以考慮考慮。

可是在一些大型的項目中，仍是要深思熟慮一些，從性能方面考慮，它確定不如老牌的圖像解碼庫了，像 libjpeg-turbo 解碼用到了 NEON 這樣 SIMD （單指令流多數據流）的操做，纔是大型項目的首選了。

參考

關於 stb_image 在 Android 中的使用實踐，能夠參考個人項目：

https://github.com/glumes/InstantGLSL
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