尝试实现自定义图像格式

Question

我正在尝试扩展每个像素可以存储在 Bitmap 中的数据量。

我在 Unity 中创建了一个瓷砖地图系统，该系统引用 a.PNG 的 r 通道作为地形类型，g 通道作为演员类型，然后结合 b 和 a 通道创建一个地址，该地址引用一个单独的数据文件，我可以在其中存储该图块的不确定数据量。

我当前的系统读取 PNG，将其转换为 Color32[]，然后从 Color32[] 加载播放器周围的块。 这一切都很好，但最终对于目标来说太有限了。

我想将每像素的数据量扩展到 Color32 的 4 个参数之外。 理想情况下，我希望在已知长度的 header 中有一个具有宽度、高度、名称、其他数据等的二进制文件，然后能够遍历字节的 rest 并拉出说：字节地形、字节演员、字节x2 dataAddress、字节提升、字节照明等...

几天来，我一直在做心理体操，试图完成这项工作，但在直接使用 Byte [] 时，我似乎遗漏了一些重要信息。 我所有的转换尝试都导致了 IndexOutOfRangeException: Array index is out of range。

任何帮助将不胜感激：）

提前致谢

Answer 1

从评论看来，这是一个相当直接的序列化问题。 我们可以通过几种方式做到这一点，而不必担心数组操作，除非你真的想要。

我将使用以下类：

class Map
{
    public int Height { get; set; }
    public int Width { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public Tile[] Tiles { get; set; }
}

class Tile
{
    public byte Terrain { get; set; }
    public byte Elevation { get; set; }
    public byte Illumination { get; set; }
    public int ActorID { get; set; }
}

现在，使用快速的制造方法和一些（可重复的）随机数，我创建了一个 map，它在所有瓷砖中都有一些可怕的随机数据。 将 Width 和 Height 都设置为 512，我们有 262,144 个充满随机垃圾的图块。

现在我们可以做一些序列化...

内置二进制序列化

在向Map和Title类添加一些[Serializable]属性后，我们可以使用内置的 .NET 方法对其进行序列化。 Map class 现在看起来像这样：

[Serializable]
class Map
{
    // ...all the same members here...
}

序列化的代码如下所示：

// Usings:
//  using System.Runtime.Serialization;
//  using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

var map = GenerateMap();
IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
byte[] serbytes;
using (var ms = new MemoryStream())
{
    fmt.Serialize(ms, map);
    serbytes = ms.ToArray();
}

运行它会得到一个 5.5MB 大小的字节数组，这并不是非常好。 我们可以压缩它，但由于我有随机数据，它不能很好地压缩——Brotli 压缩为 1.5MB，GZip 压缩为 2.1MB。 实际数据可能会更好。 这是带有压缩的序列化部分：

// Usings:
//  using System.IO.Compression;
//  using System.Runtime.Serialization;
//  using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

var map = GenerateMap();
IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
byte[] serbytes;
using (var ms = new MemoryStream)
{
    using (var cmp = new GZipStream(ms, CompressionLevel.Optimal, true))
    {
        fmt.Serialize(ms, map);
    }
    serbytes = ms.ToArray();
}

从字节数组解压和反序列化：

Map deser;
using (var ms = new MemoryStream(serbytes))
using (var dec = new GZipStream(ms, CompressionMode.Decompress, true))
{
    deser = (Map)formatter.Deserialize(dec);
}

这就是它的全部。

使用 ProtoBuf-net

内置序列化程序不一定是一般情况下使用的最佳选择。 另一种选择是使用属性更重的protobuf-net 。 您需要为要序列化的类和所有成员添加一个属性，如下所示：

[ProtoContract(SkipConstructor = true)]
public class Tile
{
    [ProtoMember(1)]
    public byte Terrain { get; set; }

    [ProtoMember(2)]
    public byte Elevation { get; set; }

    [ProtoMember(3)]
    public byte Illumination { get; set; }

    [ProtoMember(4)]
    public byte Foo { get; set; }

    [ProtoMember(5)]
    public int ActorID { get; set; }
}

[ProtoContract(SkipConstructor = true)]
public class Map
{
    [ProtoMember(1)]
    public int Height { get; set; }
    [ProtoMember(2)]
    public int Width { get; set; }
    [ProtoMember(3)]
    public string Name { get; set; }
    [ProtoMember(4)]
    public Tile[] Tiles { get; set; }
}

现在我们可以像内部序列化器一样做同样的事情，在序列化和反序列化方面只有一行不同：

// Usings:
//  using ProtoBuf;

var map = GenerateMap();
byte[] serbytes;
using (var ms = new MemoryStream())
{
    using (var cmp = new GZipStream(ms, CompressionLevel.Optimal, true))
    {
        Serializer.Serialize(ms, map);
    }
    serbytes = ms.ToArray();
}

Map deser;
using (var ms = new MemoryStream(serbyte))
using (var dec = new GZipStream(ms, CompressionMode.Decompress, true))
{
    deser = Serializer.Deserialize<Map>(ms);
}

非常简单，并且根据我的测试数据，它使用 GZip 压缩得更好 - 1.4MB 与本机序列化程序的 2.1MB。

或者自己动手...

如果您真的非常想要，您可以使用BinaryWriter和BinaryReader在每个 class 上创建手动Serialize和Deserialize序列化方法。 优点是文件格式完全在您的控制之下。 缺点是你必须自己做所有事情。

例如：

class Map
{
    public int Height { get; set; }
    public int Width { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public Tile[] Tiles { get; set; }

    public void Serialize(Stream stream)
    {
        using (var writer = new BinaryWriter(stream, Encoding.UTF8, true))
        {
            writer.Write(Height);
            writer.Write(Width);
            writer.Write(Name);
            foreach (var tile in Tiles)
            {
                tile.Serialize(stream);
            }
        }
    }

    public static Map Deserialize(Stream stream)
    {
        var res = new Map();
        using (var reader = new BinaryReader(stream, Encoding.UTF8, true))
        {
            res.Height = reader.ReadInt32();
            res.Width = reader.ReadInt32();
            res.Name = reader.ReadString();
            int tileCount = res.Height * res.Width;
            res.Tiles = new Tile[tileCount];
            for (int i = 0; i < tileCount; i++)
            {
                res.Tiles[i] = Tile.Deserialize(stream);
            }
        }
    }
}

使用我一直在使用的测试数据，生成的 GZip 压缩二进制数据略低于 1.1MB，但无论如何这都是高熵输入。

综上所述

二进制序列化可以是简单的也可以是困难的，这取决于您要序列化的是什么。 压缩只是在开始将序列化数据填充到其中之前，在 stream 组合中添加另一个阶段的问题。 如果您不想这样做，则不需要您弄乱 arrays ……除了您自己数据中的那些。

注意：在上面的所有示例中，您当然可以将MemoryStream替换为FileStream并直接使用磁盘上的文件。

Answer 2

听起来很有趣也很复杂。

您能否分享一段关于您如何读取/写入字节 [] 的代码片段。 如果它是“IndexOutOfRangeException”，可能是一双新鲜的眼睛可以发现的简单事情。