QOI Format Codec

项目概述🖼️

QOI (Quite OK Image Format) 是一种轻量、简单而高效的图像无损压缩格式，由独立软件工程师 Dominic Szablewski 开发并推广。在测试中，QOI 能以数倍于 PNG 算法的效率无损压缩 RGB 或 RGBA 模式的图片，同时保有相近的图像压缩率。

本次大作业中，您将完成 QOI 的压缩、解压算法，实现一个简单的 QOI 编码解码器。

任务描述💡

QOI Specification

非常推荐直接阅读 QOI 格式的 specification 文档 和 原始 blog。

QOI 格式图像由 qoi_header, qoi_data, qoi_padding 三部分构成。

qoi-header

存放高度、宽度、色彩通道种类等图片信息。

qoi_header {
    char magic[4] = {'q', 'o', 'i', 'f'}; // magic bytes, 标志该图片采用 QOI 格式
    uint32_t width; // 图片的宽度
    uint32_t height; // 图片的高度
    uint8_t channels; // 色彩通道数, 值为 3 时表示 RGB, 值为 4 时表示 RGBA
    uint8_t colorspace = 0u; // 色彩空间类型, 本项目中默认为 0, 表示 sRGB with linear alpha
}

在 QOI 格式中的分布如下图：

qoi-data

存放经过压缩的像素序列信息。对于单个像素信息，有 6 种可选的压缩方式：

1. QOI_OP_RUN

2. QOI_OP_INDEX

3. QOI_OP_DIFF

4. QOI_OP_LUMA

5. QOI_OP_RGB

6. QOI_OP_RGBA

每种压缩方式由自身的标识符和压缩数据构成，保证解码的唯一性。

注意到一个像素可能同时满足多种压缩方式的要求，为使编码方式唯一，我们规定编码优先级为：

QOI_OP_RUN > QOI_OP_INDEX > QOI_OP_DIFF > QOI_OP_LUMA > QOI_OP_RGB / QOI_OP_RGBA

qoi-padding

连续的 8 个 byte 0,0,0,0,0,0,0,1，标志着 QOI 图像信息的结束。在 QOI 格式中的分布如下图：

需要实现的部分

您只需要实现 qoi.h 的中的 QoiEncode 和 QoiDecode 函数，请不要改动其他文件的内容。

Encoder 编码器

void QoiEncode(uint2_t width, uint32_t height, uint8_t channels, uint8_t colorspace);

接受未压缩的 rgb(a) 序列输入，输出压缩后的 QOI 格式。

请使用 QoiReadU8() 从输入流中读取一个 r, g, b 或 a 分量的值，选择相应的压缩方式后，使用 QoiWriteU8() 输出。

Decoder 解码器

void QoiDecode(uint2_t &width, uint32_t &height, uint8_t &channels, uint8_t &colorspace);

接受压缩后的 qoi 格式，输出未压缩的 rgb(a) 序列。

请使用 QoiReadU8() 从输入流中读取一个压缩后的像素信息，按照标识符所对应的压缩方式解压，使用 QoiWriteU8() 输出 r, g, b 或 a 分量的值。

测评方法🚀

项目下载

推荐使用 Git 将完整项目内容克隆到本地，详见 项目下载。

本地测试

sample/ 文件夹下提供了样例数据，供大家参考和调试。测试方法详见 本地测试。

为了让大家对 .qoi 格式有更加直观的认识，同时也为调试提供帮助，本项目配套的 online playground 已上线。

感谢 @1024th, @Alan-Liang, @LauYeeYu 的技术支持。

在线评测

在 OJ 对应题目 中提交你的程序。

请将 qoi.h 文件中的完整内容拷贝到提交框中提交，语言选择自动检测或 C++。

分数构成✅

基础分 - 80%

参考 OJ 测评得分给出

• A班：实现 rgb 和 rgba 图像的 QOI 编码解码算法

• B班：实现 rgb 图像的 QOI 编码解码算法

Code Review - 20%

• 考查对 QOI 算法的理解

• 代码风格检查

关于🌐

本项目仅作为 SJTU CS1953-01 课程大作业，供同学练习使用

有关 QOI 格式的更多信息见 qoiformat.org