mieki256's diary

pip install Pillow -U
pip install tqdm -U

使い方は以下のような感じ。--mode N でアルゴリズムを選べる。

py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m0_8x8.png --mode 0
py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m1_8x8.png --mode 1
py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m2_8x8.png --mode 2
py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m3_8x8.png --mode 3
py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m4_8x8.png --mode 4
py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m5_8x8.png --mode 5
py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m6_8x8.png --mode 6
py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m7_8x8.png --mode 7
py yliluoma_ordered_dither.py -i scene.png -o scenedither_m8_8x8.png --mode 8

一応、ヘルプ表示も載せておく。

> py yliluoma_ordered_dither.py --help
usage: yliluoma_ordered_dither.py [-h] -i INPUT -o OUTPUT [-p PALETTE] [-d DITHER] [-m MODE] [-c]

Yliluoma ordered dithering 1, 2, 3, 4

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -i INPUT, --input INPUT
                        Input png filename
  -o OUTPUT, --output OUTPUT
                        Output png filename
  -p PALETTE, --palette PALETTE
                        Palette file (.png or .gpl)
  -d DITHER, --dither DITHER
                        Dither type 2,4,8 (2x2,4x4,8x8). default: 8
  -m MODE, --mode MODE  job kind 0 - 8. default: 3
  -c, --ciede2000       Enable CIEDE2000 (mode 6 only

mode の違いは以下のような感じ。元記事を読まないと分からないとは思うけど…。

• mode 0: アルゴリズム1。2色の組み合わせを意識して差し替えるべき色を求める。かなり遅い。
• mode 1: アルゴリズム1。mode 0 の改良版。突飛な色の組み合わせは除外する。かなり遅い。
• mode 2: アルゴリズム1。mode 1 の改良版。ガンマ値を正しく反映させる。かなり遅い。
• mode 3: アルゴリズム1。mode 2 の処理高速化版。ループを回さずに数式で近似値を求める。少し早い。
• mode 4: アルゴリズム1。3色の組み合わせを意識して処理する。かなり遅い。
• mode 5: アルゴリズム2。N色の組み合わせを意識しないで色を求める。かなり遅い。
• mode 6: アルゴリズム2。mode 5 の改良版。ガンマ値を正しく反映させる。かなり遅い。
• mode 7: アルゴリズム3。mode 6 の改良版。かなり遅い。
• mode 8: Adobe Photoshop っぽいアルゴリズム。結構早い。

このスクリプト、とにかく処理が遅い…。CPU: AMD Ryzen 5 5600X を使って、289x176ドットの画像に対して、16色でディザリングをかけるのに、最悪8分ぐらいかかる…。もちろん、使うアルゴリズムにもよるのだけど…。

比較的変換処理が速いのは、--mode 3 と --mode 8。

• mode 3 は、ループを回して総当たりで相応しい色を探さずに、数式で大まかに合いそうな色を探すアルゴリズム。ただ、速くはなるけれど、生成画像の品質は落ちる。
• mode 8 は、Adobe Photoshop で使われていたらしいアルゴリズム。品質と処理速度のバランスが取れている。ただ、生成画像は全体的にボケ気味な印象を受けた。

それ以外のアルゴリズムは、まあ、遅い。とんでもなく遅い。

改善策は、いくつか思いつく。

元記事のソースは 8x8 のディザで処理しているけれど、見た感じ、4x4 のディザでも十分かなと思えた。8x8のディザだと、一番深いところで64回ループが回るけど、4x4なら16回のループで済むので、単純計算で約4倍の速さになりそう。

並列処理を導入するのも手かもしれない。Python で並列処理をさせる方法が分からなかったので今回は試してないけど、今時のCPUなら4コアだの6コアだの持ってるだろうから、1/4、1/6 の処理時間で済むのではなかろうか。実際、元々のC++版は、OpenMP(?) を有効にしてビルドして、並列処理する実行バイナリにしたら爆速になった。

画像の全てのドットに対して、毎回ループを回して、適切なパレットカラーを求めているあたりがアレだろうなという気もする。どれかしらの要素を事前に計算してキャッシュしておいて、そのキャッシュを使い回すようにすれば、もうちょっと改善されるかもしれない。例えばベタ部分が多い画像の場合、画像内に出てくる色の数は限定されるはずで、以前計算したことがある色が出現したら、その時の計算結果を再度使う、という作りにするだけでも効果はありそう。

元記事にも書いてあるけど、kd-tree 等を導入すれば改善される可能性もあるのだろうなと…。画像内のとある色について、差し替えに相応しい色はどれか、と探すあたりで時間がかかっているので、探索時間が短くなれば効果はあるはず。

このスクリプトで実験した後、減色ツールの OPTPiX や Yukari を使って減色をしてみたら、どれも一瞬で結果が返ってきて…。もしかすると1秒もかかってないのでは…。

それらはおそらくC/C++で書かれているのかなと想像するのだけど、それにしても処理時間が違い過ぎる。おそらく、アルゴリズムからして、もっと上手いやり方があるのだろう…。

def main():
    ...

if __name__ == "__main__":
    main()

_[Python] スレッドで実装する - Qiita
_PythonのThread（並列処理）は速度改善効果がないので「concurrent.futures」を使う - "BOKU"のITな日常
_Pythonでconcurrent.futuresを使った並列タスク実行 - Qiita
_concurrent.futures: 並行処理 in Python - Heavy Watal
_[Python] multiprocessingを試す (1)
_[Python] multiprocessingを試す (2)
_Pythonの並列処理・並行処理をしっかり調べてみた - Qiita
_【Python】並列処理でプログラムを高速化 | 無次元日記
_Pythonで並列処理のすすめ
_Pythonのthreadingとmultiprocessingを完全理解 - Qiita
_【Python】マルチプロセスについて - Qiita

ググってみたら、snippet.l はもう入手不可能っぽい。Web Archive で解説ページは見つけられたけど、.zipファイルはDLできなかった。

_silog - script/snippet (Web Archive)


幸い、xyzzyインストールフォルダ\.netinst\src\ 以下で、snippet-2007.07.15.zip というファイルが見つかった。一応、バックアップも兼ねて置いておきます。

_snippet-2007.07.15.zip


snippet.l と abbrev の違いは、定型文を挿入した直後の動作だろうか…。abbrev は定型文を挿入して終わるけど、snippet.l は、挿入後に入力が必要な個所にカーソルを合わせてくれて、C-n や C-p で入力箇所を移動できるっぽい。

まあ、一般的には、abbrev が使えるだけでも十分かなという気もする。 *1

以下のページが分かりやすいだろうか…。

_単語補完機能 - xyzzy - emacs like editor in windows
_xyzzyで単語の自動補完(Static編) - tohokuaikiのチラシの裏
_abbrevの使い方 - himadatanode’s blog
_xyzzy - 覚書wiki - atwiki（アットウィキ）
_abbrev modeのやりかた (Web Archive)
_QuickTour/abbrev - XyzzyWiki (Web Archive)
_動的補完と静的補完の設定と使い方 | for programer | しょぼしょぼすくりぷと xyzzy (Web Archive)

消滅してしまったページが多いのがなんとも。

emacsの解説も参考になるかもしれず。

_abbrev


以下で、デフォルトのキー割り当てが紹介されてる。

_xyzzy機能分類別キーバインド一覧

• C-x C-a : add-mode-abbrev 現在のモードのアブレブテーブルに登録(展開する文字列→略称)
• C-x C-h : inverse-add-mode-abbrev 現在のモードのアブレブテーブルに登録(展開する文字列→略称)
• C-x ' : expand-abbrev アブレブ略語を展開
• C-x + : add-global-abbrev グローバルアブレブテーブルに登録(展開する文字列→略称)
• C-x - : inverse-add-global-abbrev グローバルアブレブテーブルに登録(略称→展開する文字列)

abbrev の定義ファイルは ~/.abbrev_defs だけど、M-x list-abbrevs か M-x edit-abbrevs を実行すれば編集できる。

C-x C-a か C-x + を使って仮登録してから、M-x list-abbrevs でちゃんと修正、てな感じの登録の仕方になるのかな。たぶん。

pip install Pillow -U
pip install tqdm -U

python yodither1.py -i input.png -o out.png --mp
python yodither1tritone.py -i input.png -o out.png --mp
python yodither3.py -i input.png -o out.png --mp
python yodither4.py -i input.png -o out.png --mp

> py yodither1.py --help
usage: yodither1.py [-h] -i INPUT -o OUTPUT [-p PALETTE] [-d DITHER] [--mp]

Yliluoma ordered dithering 1

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -i INPUT, --input INPUT
                        Input png filename
  -o OUTPUT, --output OUTPUT
                        Output png filename
  -p PALETTE, --palette PALETTE
                        Palette file (.png or .gpl)
  -d DITHER, --dither DITHER
                        Dither type 2,4,8 (2x2,4x4,8x8). default: 8
  --mp                  Enable multi process

CPU : AMD Ryzen 5 5600X (6コア12スレッド、3.7 - 4.6GHz) 上で、289 x 176 ドットの画像を変換して動作確認してみた。

Script name	--mp (multi process)	Time
yodither1.py	off	07:41
yodither1.py	on	02:11
yodither1tritone.py	off	02:36
yodither1tritone.py	on	01:11
yodither3.py	off	00:39
yodither3.py	on	00:53
yodither4.py	off	00:30
yodither4.py	on	00:49

• yodither1.py, yodither1tritone.py は並列処理にすることで速くなった。
• yodither3.py, yodither4.py は並列処理にしたらむしろ遅くなった。

ということで、並列処理にすることで速くなる場合と、遅くなる場合があると分かった。でもまあ、8分近くかかってた処理が2分で終わるようになった点はありがたい。

1ドット単位の計算をする際に並列処理を使ってしまったので、すぐに結果が得られるアルゴリズムの場合は、並列処理をするための下準備のほうがネックになってしまったのだろうけど。これがもし、1ラインずつ処理する形で並列処理を使っていたら、どのスクリプトでも効果が得られたのではないか、という気もする。

ただ、どのみち Python では、この手の処理は遅すぎてアレだなと…。

以前作成したスクリプトと生成画像が違ってしまって悩んでいたのだけど、以前作成したスクリプト内で、r2, g2, b2 と書くべきところを r2, b2, g2 と書いてしまっていたのが原因だった。以前のスクリプトの生成画像のほうが間違っていた…。

一応、修正して、Gist にアップロードし直しておいた。

_Yliluoma's ordered dithering algorithm 1, 2, 3. Python version.

iZYINS の公式サイトから、ソースコード、iZYINS100_src.zip をダウンロードした。解凍すると、中に iZYINS.sln というファイルがあった。これを Visual Studio で開けばいいのだろう…。「プロジェクト/ソリューションを開く」を選んで開けばいいのかな。たぶん。

開いたら、上のほうで「Debug」を「Release」にして、メニューの中から、ビルド → ソリューションのビルド、を選ぶ。

iZYINS\bin\Release\ 以下に、iZYINS.exe と iZYINS.pdb が出来上がった。これで実行バイナリが得られたのだと思う。たぶん。

.exeファイルは実行ファイルだけど、.pdbファイルは何だろう？ ググってみたら、デバッグ時に必要なファイルらしい。プロジェクトのプロパティを設定すれば作らないようにできる模様。プロジェクト → xxxxのプロパティ → ビルド → 詳細 → デバッグ情報を「なし」にする。

以下、参考ページ。

_.pdb ファイルを生み出さない - rksoftware
_Visual StudioユーザーがReleaseビルドをするときに必ずやってほしい2つの設定 - Qiita
_PDB ファイルとは何か？ - C# の開発環境 - C# 入門

iZYINS の使い方は、大体以下のような感じ。

iZYINS.exe INPUT.png OUTPUT.png
iZYINS.exe INPUT.png OUTPUT.png -P16
iZYINS.exe INPUT.png OUTPUT.png -P16 -D4
iZYINS.exe INPUT.png OUTPUT.png -P16 -D4 -R1

• iZYINS.exe 入力画像 出力画像、と指定する。
• -Pxx で色数を指定。例えば -P16 と指定すれば、16色に減色する。
• -Dx でディザパターンの種類を指定。-D4 と指定すれば、アニメ調とされるディザ(組織化ディザリング)になる。
• -R1 をつけると、出力画像が既に存在していても上書きする。

動作確認していたら問題に遭遇した。-D4 をつければアニメ調のディザがかかるはずだけど、エラーを出してしまう。

以下の投稿(2009/09/12)で、元々そういう状態でソースが配布されていると知った。

_チケット #18654: ディザモードの1と4について - iZYINS : Color Reducer on .NET Framework - OSDN

モード1は全体で単色で塗りつぶされてしまいモード4はエラーになるのですが、まだ実装されていないという事なのでしょうか？
モード4の方はエラーが出る部分だけ適当に弄ってみて(a2lの初期化と、Array.Sort(a2l,0,16)→Array.Sort(a2l,0,16,a2l0))一応は動作したのですが、少し試した感じではおかしな色が使われる事があるような気がします。

チケット #18654: ディザモードの1と4について - iZYINS : Color Reducer on .NET Framework - OSDN より

もう一つ、問題に遭遇。-Fオプションを使って、パレットデータ相当の画像を渡そうとするとエラーが出てしまう。これでは固定パレットで減色できない…。

自分はアニメ調のディザ、というか市松模様が大好きなので、ディザモード4を使えるようにしたい。前述の投稿記事を参考にしてソースを修正してみた。

問題を起こしてるソースは、iZYINS\Quant.cs だった。以下に、diff -u の結果を載せてみる。

• 行頭に「+」がついている行が追加した行。
• 行頭に「-」がついている行が削除した行。

_quant.cs.patch

--- iZYINS\Quant.cs.orig    Mon Jul 21 20:04:24 2008
+++ iZYINS\Quant.cs Thu Jul 14 04:59:57 2022
@@ -62,20 +62,21 @@
 
     }
 
-    public class Anime2line : IComparer
+    public class Anime2line
     {
         public int pal;
         public int d;
+    }
 
+    public class Anime2lineComparer : IComparer
+    {
         public int Compare(object a, object b)
         {
-
             int n = (((Anime2line)a).d) - (((Anime2line)b).d);
             if (n > 0) return 1;
             if (n < 0) return -1;
             return (((Anime2line)a).pal) - (((Anime2line)b).pal);
-
-        }    
+        }
     }
 
 
@@ -1185,8 +1186,20 @@
            Anime2line[] a2l= new Anime2line[32];
            Anime2line[] a2l2 = new Anime2line[16];
 
+            Anime2lineComparer a2lcomp = new Anime2lineComparer();
+
+            for (i = 0; i < 32; i++)
+                a2l[i] = new Anime2line();
+
+            for (i = 0; i < 16; i++)
+                a2l2[i] = new Anime2line();
 
-           Byte[] dit = { 0, 8, 2,10, 12, 4,14, 6, 3,11, 1, 9,15, 7,13, 5 };
+           Byte[] dit = {
+                0, 8, 2,10,
+                12, 4,14, 6,
+                3,11, 1, 9,
+                15, 7,13, 5
+            };
 
            for (y=0;y<height;y++) {
                for (x=0;x<width;x++) {
@@ -1208,8 +1221,9 @@
                            dz=(gz-gcstable[kk].Z)*ditherlevel/10;
                        }
 
+                        // Array.Sort(a2l, 0, 16);
+                        Array.Sort(a2l, a2lcomp);
 
-                        Array.Sort(a2l,0,16);
                        k=a2l[dit[(y & 3)*4+(x & 3)]].pal;
                    }
                    palbuf[x+y*picx]=(byte)k;

要するに、関数 Mtscan() 内の記述がおかしいらしい。

• 元ソースでは、a2l, a2l2 のクラス配列サイズは確保されてるけど、クラスの実体(?)は確保されてないので、NULLポインタにアクセスしてエラーが出てしまう。改めて確保し直す。
• Array.Sort() を使ってクラス配列をソートしようとしてるけど、記述がおかしいっぽい。ソート用に、Anime2lineComparer というクラスを作っておいて、それを渡しつつソートするように指定してみた。

C# は全然詳しくないので、ひたすらググってコピペして試してみたけど、一応これでディザモード4が動く状態にはなった。ただ、生成結果が正しいのかどうかは自信が無い…。

ところで、a2l2 は使ってないように見えるのだけど、気のせいだろうか…？

もう一つの問題、-Fオプションでパレットデータ相当の画像ファイルを渡すとエラーになる件は、どうやらオプション解析がバグってた模様。Program.cs 内の以下を修正したら解決した。

_program.cs.patch

--- iZYINS\Program.cs.orig  Mon Jul 21 20:04:24 2008
+++ iZYINS\Program.cs   Thu Jul 14 05:58:07 2022
@@ -60,7 +60,7 @@
             string s = iZYINSVersion + " : Color Reducer on .NET Framework or MONO" + "\n\r" +
                 "Copyright (C) 2005-2008 Y.Nomura all rights reserved." + "\n\r" +
                 "This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later version. This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details. You should have received a copy of the GNU General Public License along with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.";
-            
+
 
             int n;
             if (args.Length < 1)
@@ -209,7 +209,7 @@
                             }
                             break;
                         case 'F':
-                            s = args[i].Substring(3, args[i].Length - 2);
+                            s = args[i].Substring(2, args[i].Length - 2);
                             if (File.Exists(s))
                             {
                                 Bitmap bmp = new Bitmap(s);
@@ -224,7 +224,7 @@
                             }
                             break;
                         case 'H':
-                            s = args[i].Substring(3, args[i].Length - 2);
+                            s = args[i].Substring(2, args[i].Length - 2);
                             if (File.Exists(s))
                             {
                                 Bitmap bmp = new Bitmap(s);

要するに、コマンドラインオプション文字列の「-Fxxxx」の「-F」だけ削除すれば済むはずが、「-Fx」を削除しちゃって、文字数が足りなくなってエラーが出ていた模様。また、-Hオプションにも同じバグがあった。

せっかくビルドしたので、Visual Studio Community 2019 のプロジェクトフォルダごとzipにして置いときます。bin\Release\ 以下に実行バイナリも入ってます。ライセンスはGPLだから、修正ソースも一緒に同梱しておけば配布しても問題無いのではないかと…。たぶん。

_iZYINS100_src_fork01.zip

ただ、おそらく他にもバグがありそうな気配がする。前述の投稿記事によると、ディザのモードによっては正常な結果が得られない、と報告されてたし…。

まあ、学習用ソースコードという扱いらしいので、バグを見つけて自力で直してみましょう、というお題だったりするのかも。

ちなみに、iZYINS 関連の情報をググっているうちに知ったのだけど、減色ツール Yukari にかつて同梱されていたコンソール版 Flan.exe は、iZYINS で加えられた改良点が反映されていて、かつ、iZYINS のバグも修正してあるそうで。単に減色ツールを使いたいだけなら Flan.exe を入手して利用したほうが良さそうではあるなと。

_結社「障泥烏賊ライブラリ」用地

ただ、Flan.exe は、ウイルスとして誤検出される問題を抱えていて…。ウイルス対策ソフト側で Flan.exe はチェックしないように除外設定をするのが若干面倒ではあるなと…。

ふと、今から 2019 Community は入手できるのかどうかが気になってあちこち辿ってみたのだけど。「古いバージョンのダウンロード」というリンクを辿っていったら入手できそうなページに辿り着いた。であれば、旧バージョン決め打ちで配布されてるプロジェクトに遭遇しても大丈夫、ということかな…。

C/C++ から利用できる画像処理用ライブラリとして、FreeImage というライブラリがあるらしい。

_The FreeImage Project


ライセンスは、GPL、または FreeImage Public License (FIPL)。どちらかを選べる、ということなのだろう。たぶん。

_GNU General Public License | Open Source Initiative
_freeimage.sourceforge.net/freeimage-license.txt


MSYS2 なら、パッケージが既に用意されていた。pacman -Ss hoge でパッケージ検索。

$ pacman -Ss freeimage
mingw32/mingw-w64-i686-freeimage 3.18.0-8
    Library project for developers who would like to  support popular graphics image formats (mingw-w64)
mingw64/mingw-w64-x86_64-freeimage 3.18.0-8
    Library project for developers who would like to  support popular graphics image formats (mingw-w64)
ucrt64/mingw-w64-ucrt-x86_64-freeimage 3.18.0-8
    Library project for developers who would like to  support popular graphics image formats (mingw-w64)
clang32/mingw-w64-clang-i686-freeimage 3.18.0-8
    Library project for developers who would like to  support popular graphics image formats (mingw-w64)
clang64/mingw-w64-clang-x86_64-freeimage 3.18.0-8
    Library project for developers who would like to  support popular graphics image formats (mingw-w64)

インストールしてみる。pacman -S hoge でインストールできる。

pacman -S mingw-w64-x86_64-freeimage
pacman -S mingw-w64-i686-freeimage

以下を参考にしてサンプルを用意した。pngファイルを読み込んで、1ドットずつグレースケール変換して、out.png として保存する、という処理をしている。

_FreeImageで画像の読み込みと保存 - Qiita
_画像変換ツールを自作する - Qiita
_FreeImage 3.13.1 documentation - FreeImage3131.pdf

_01_load_png01.cpp

// load png image with freeimage.

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <FreeImage.h>

const char *outfile = "out.png";

int main(int argc, char *argv[])
{
  if (argc != 2)
  {
    printf("Usage:\n\t01_load_png01.exe IN.png\n");
    return -1;
  }

  FreeImage_Initialise(FALSE);

  printf("FreeImage ver. %s\n", FreeImage_GetVersion());
  printf("%s\n\n", FreeImage_GetCopyrightMessage());

  try
  {
    auto filename = argv[1];

    // get input image format
    FREE_IMAGE_FORMAT fif = FIF_UNKNOWN;
    int flag = 0;

    fif = FreeImage_GetFileType(filename);
    if (fif == FIF_UNKNOWN)
      fif = FreeImage_GetFIFFromFilename(filename);

    if (fif == FIF_PNG)
      flag = PNG_DEFAULT;
    else if (fif == FIF_BMP)
      flag = BMP_DEFAULT;
    else if (fif == FIF_GIF)
      flag = GIF_DEFAULT;
    else if (fif == FIF_JPEG)
      flag = JPEG_DEFAULT;

    // load image
    FIBITMAP *image = FreeImage_Load(fif, filename, flag);
    if (image)
      printf("Load : %s\n", filename);
    else
      throw std::runtime_error("Load failed");

    // convert to 24bit image
    FIBITMAP *image24 = FreeImage_ConvertTo24Bits(image);

    // convert greyscale
    int width = FreeImage_GetWidth(image24);
    int height = FreeImage_GetHeight(image24);
    FIBITMAP *newimg = FreeImage_Allocate(width, height, 24);
    RGBQUAD col;

    for (int y = 0; y < height; y++)
    {
      for (int x = 0; x < width; x++)
      {
        FreeImage_GetPixelColor(image24, x, y, &col);

        double ncol = 0.299 * col.rgbRed + 0.587 * col.rgbGreen + 0.114 * col.rgbBlue;
        if (ncol < 0)
          ncol = 0;
        if (ncol > 255)
          ncol = 255;
        col.rgbRed = int(ncol);
        col.rgbGreen = int(ncol);
        col.rgbBlue = int(ncol);
        
        FreeImage_SetPixelColor(newimg, x, y, &col);
      }
    }

    // save png image
    if (FreeImage_Save(FIF_PNG, newimg, outfile, PNG_DEFAULT))
      printf("Save : %s\n", outfile);
    else
      throw std::runtime_error("Save failed");

    FreeImage_Unload(image);
    FreeImage_Unload(newimg);
  }
  catch (std::exception &e)
  {
    std::cout << "exception!\n"
              << e.what() << std::endl;
  }

  FreeImage_DeInitialise();

  return 0;
}

コンパイルは以下。

g++ 01_load_png01.cpp -o 01_load_png01.exe -lfreeimage

実行。

./01_load_png01.exe in.png

グレースケールになった out.png が得られた。

ただ、ldd 01_load_png01.exe と打って、使用している .dll を確認したところ、かなり多い。ここまで多いのでは、おそらく静的リンク(スタティックリンク)はできない予感がする。

C/C++から利用できる画像処理用ライブラリとして、DevILというライブラリがあるらしい。

_DevIL - A full featured cross-platform Image Library
_DevILを用いた画像ファイルの読み込み - 月とスカラベ
_How To Load and Display an Image with DevIL and OpenGL | Geeks3D

MSYS2では、FreeImage と同様にパッケージが用意されていた。

$ pacman -Ss devil
mingw32/mingw-w64-i686-devil 1.8.0-8
    Library for reading several different image formats  (mingw-w64)
mingw64/mingw-w64-x86_64-devil 1.8.0-8
    Library for reading several different image formats  (mingw-w64)
ucrt64/mingw-w64-ucrt-x86_64-devil 1.8.0-8
    Library for reading several different image formats  (mingw-w64)
clang32/mingw-w64-clang-i686-devil 1.8.0-8
    Library for reading several different image formats  (mingw-w64)
clang64/mingw-w64-clang-x86_64-devil 1.8.0-8
    Library for reading several different image formats  (mingw-w64)

インストール。

pacman -S mingw-w64-x86_64-devil
pacman -S mingw-w64-i686-devil

あちこちからコピペしてサンプルを書いてみた。画像を読み込んで画像サイズを出力するだけのスクリプト。

_01_load_image_devil.cpp

// DevIL sample.

#include <IL/ilu.h>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#undef USE_WCHAR_T

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage:\n\thoge.exe IN.png\n");
        return 0;
    }

    char *filename = argv[1];

    ILuint img;
    int width, height;

    // DevIL init
    ilInit();
    iluInit();

    // generate image ID
    ilGenImages(1, &img);

    ilBindImage(img);

#ifdef USE_WCHAR_T
    // char to wchar_t
    size_t newsize = strlen(filename) + 1;
    wchar_t *wcfilename = new wchar_t[newsize];
    size_t convertedChars = 0;
    mbstowcs_s(&convertedChars, wcfilename, newsize, filename, _TRUNCATE);
#endif

    ILboolean fg;

    if (1)
    {
        // not use ilLoadImage()

        ILubyte *lump;
        ILuint size;
        FILE *fp;

        fp = fopen(filename, "rb");
        fseek(fp, 0, SEEK_END);
        size = ftell(fp);

        lump = (ILubyte *)malloc(size);
        fseek(fp, 0, SEEK_SET);
        fread(lump, 1, size, fp);
        fclose(fp);

        fg = ilLoadL(IL_PNG, lump, size);

        free(lump);
    }
    else
    {
        // use ilLoadImage()

        fg = ilLoadImage(filename);
    }

    if (fg)
    {
        // load success
        printf("Load : %s\n", filename);

        width = ilGetInteger(IL_IMAGE_WIDTH);
        height = ilGetInteger(IL_IMAGE_HEIGHT);
        printf("image size : %d x %d\n", width, height);

        if (ilGetInteger(IL_IMAGE_ORIGIN) != IL_ORIGIN_LOWER_LEFT)
        {
            iluFlipImage();
        }
    }
    else
    {
        // load failure
        ILenum err = ilGetError();
        std::cerr << iluErrorString(err) << std::endl;
    }

    ilDeleteImages(1, &img);

#ifdef USE_WCHAR_T
    delete wcfilename;
#endif

    return 0;
}

以下でコンパイル。

g++ 01_load_image_devil.cpp -o 01_load_image_devil.exe -lIL -lILU

一応動いたものの、ldd 01_load_image_devil.exe で使用DLLを確認したら、これまたかなりの .dllを利用すると分かった。

試しに -static をつけて静的リンクを試みたところ、-lIL -ILU が見つからないとエラーが出てしまった。ググった感じでは、静的リンクをするなら DevILライブラリ自体をビルドし直さないといけないらしい。

Visual Studio Code 上で、DevIL のサンプルを書いていた際、ilLoadImage() に char* を渡す書き方をしたところ、「この関数は wchar_t* を要求している」と警告が表示されてしまった。

色々ググって、char* を wchar_t* に変換するやり方を記述したのだけど…。MSYS2 + MinGW64 でビルドしてみたら、今度は「これは char* を要求する関数だぞ」と言われてエラーが出てしまった。

どうやら、Visual Studio Code 上の警告は無視して、そのまま char* を渡せば良かったらしい。

ちなみに、char* から wchar_t* に変換する処理は以下。wcfilename に wchar_t の文字列が入る。はず。また、使い終わったら delete で消去(解放)しておかないといけない。

    // char to wchar_t
    size_t newsize = strlen(filename) + 1;
    wchar_t *wcfilename = new wchar_t[newsize];
    size_t convertedChars = 0;
    mbstowcs_s(&convertedChars, wcfilename, newsize, filename, _TRUNCATE);
...
    delete wcfilename;

さておき。前述の問題の解決策が分かった。#define _UNICODE を無効にすれば、wchar_t* ではなく char* が使われる状態になるらしい。そのあたり、以下の韓国語ページで解説されていた。

_c++ devil library char または wchar_t の問題

vscode(Visual Studio Code)上で、この定義、_UNICODE を無効にするためには、以下の解説に従って作業する。

_Visual Studio Code C++ remove 'define' in c_cpp_properties.json - Stack Overflow

まず、vscode-preinclude.h というファイルをワークスペースフォルダ内に作って、以下の一文を書いておく。

#undef _UNICODE

vscode上で、Ctrl + Shift + P → C/C++:構成の編集(UI) C/C++: Edit Configurations (UI)。設定画面が出てくるので下のほうまでスクロールして「詳細設定」をクリック。「強制インクルード」の欄に以下を記述。

${workspaceFolder}/vscode-preinclude.h

これで、vscode に vscode-preinclude.h が読み込まれて、そこに _UNICODE の定義を削除する一文が書いてあるから、DevIL の各関数が、wchar_t* ではなく char* を要求するものとして vscode に認識されて、おかしな警告が表示されなくなる。

あるいは、以下で紹介されているように、C++ の標準機能でファイルを開いてメモリに格納してから、そのメモリ領域を ilLoadL() に渡すのもアリかもしれない。

_The Developer's Image Library (DevIL) Tutorials

stb_image.h の使用例。画像(.png)を読み込んで、画像サイズと1ピクセルあたりのバイト数を出力する。

_01_loadimage.cpp

// load image with stb_image.h

#include <stdio.h>

#define STB_IMAGE_STATIC
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
  if (argc != 2)
  {
    printf("Usage\n\t01_loadimage.exe IN.png");
  }

  auto filename = argv[1];

  unsigned char *pixels;
  int width;
  int height;
  int bpp;

  pixels = stbi_load(filename, &width, &height, &bpp, 0);

  printf("Image size %d x %d\n", width, height);
  printf("Image bpp %d\n", bpp);

  stbi_image_free(pixels);
}

コンパイルは以下。ここでは静的リンク(スタティックリンク)をしている。

g++ 01_loadimage.cpp -o 01_loadimage.exe -static -lstdc++ -lgcc -lwinpthread

以下で実行。画像サイズと Byte per pixel が出力された。

$ ./01_loadimage.exe in.png
Image size 512 x 512
Image bpp 3

stb_image.h の使い方としては、最初に以下を書いておく。

#define STB_IMAGE_STATIC
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"

• stb_image.h を使う場合、必ず、「#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION」と「#include "stb_image.h"」を記述する。
• STB_IMAGE_STATIC を定義しておくと、各関数の頭に static がつく、らしい。

• stbi_load() で画像のロード。
• 画像を使い終わったら stbi_image_free() で解放する。

stb_image_write.h の使用例。画像(.png)を読み込んで、グレースケールに変換して、out.png というファイル名で保存する。

_02_writeimage.cpp

// write png image with stb_image_write.h

#include <stdio.h>

#define STB_IMAGE_STATIC
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"

#define STB_IMAGE_WRITE_STATIC
#define STB_IMAGE_WRITE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image_write.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
  if (argc != 2)
  {
    printf("Usage\n\t02_writeimage.exe IN.png");
  }

  auto filename = argv[1];

  unsigned char *pixels;
  int width;
  int height;
  int bpp;

  // load image
  pixels = stbi_load(filename, &width, &height, &bpp, 0);

  printf("Image size %d x %d\n", width, height);
  printf("Image bpp %d\n", bpp);

  for (int y = 0; y < height; y++)
    for (int x = 0; x < width; x++)
    {
      int idx = (y * width + x) * bpp;

      unsigned int r = (unsigned int)pixels[idx + 0];
      unsigned int g = (unsigned int)pixels[idx + 1];
      unsigned int b = (unsigned int)pixels[idx + 2];

      // convert greyscale
      if (1)
      {
        double grey = 0.299 * (double)r + 0.587 * (double)g + 0.114 * (double)b;
        if (grey < 0)
          grey = 0;
        if (grey > 255)
          grey = 255;
        unsigned int ui_grey = (unsigned int)grey;

        pixels[idx + 0] = ui_grey;
        pixels[idx + 1] = ui_grey;
        pixels[idx + 2] = ui_grey;
      }
    }

  // write image
  if (stbi_write_png("out.png", width, height, 3, pixels, width * 3))
  {
    printf("Save out.png\n");
  }
  else
  {
    printf("Failure save.\n");
  }

  stbi_image_free(pixels);
}

コンパイル。

g++ 02_writeimage.cpp -o 02_writeimage.exe -static -lstdc++ -lgcc -lwinpthread

実行。

$ ./02_writeimage.exe in.png
Image size 512 x 512
Image bpp 3
Save out.png

グレースケールの画像が得られた。

stb_image_write.h の使い方としては、最初に以下を書いておく。

#define STB_IMAGE_WRITE_STATIC
#define STB_IMAGE_WRITE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image_write.h"

• stb_image_write.h を使う場合、必ず、「#define STB_IMAGE_WRITE_IMPLEMENTATION」と「#include "stb_image_write.h"」を記述する。
• STB_IMAGE_WRITE_STATIC を定義しておくと、各関数の頭に static がつく、らしい。

• stbi_write_png() で、png画像の保存。

与える引数は…ちょっとよく分からない。たぶん以下なのかなと思うけど。

stbi_write_png(保存ファイル名, 画像横幅, 画像縦幅, bpp, ピクセルデータ群へのポインタ, 1ライン分のバイト数)

ただ、巷のサンプルを見ると、一番最後で「0」を指定してる場合が多くて…。

ちなみに、stb_image_write.h 内のコメントによると、ソースコードの量を減らすためにpng画像の圧縮率は低い状態になっているそうで。zlib関係の関数を STBIW_ZLIB_COMPRESS に定義することで圧縮率は改善できると書いてあった。もちろん、zlib を使えるようにビルドしないといかんのだろうけど。

何にせよ、stb_image.h にしろ、stb_image_write.h にしろ、比較的簡単な記述で画像のロードやセーブができる上に、静的リンクもすんなりできてしまうとは…。これは便利だなと…。

stbi_write_png() の最後の引数がよく分からなかったけど、ソースを眺めた感じでは 0 を指定しても良かったらしい。

stbi_write_png() は、内部で stbi_write_png_to_mem() を呼んでいるけれど、この stbi_write_png_to_mem() の中で、値が 0 なら width * bpp を代入、みたいなことをしている。

なので、自分で指定してもいいし、面倒臭ければ 0 を指定してもよい。どちらも同じ結果になるはず。たぶん。

// getopt() sample.

#include <stdio.h>
#include <getopt.h>

void usage(char *name)
{
    printf("Usage:\n");
    printf("  %s -i IN.png -o OUT.png [-d N]\n", name);
    printf("\n");
    printf("  -i FILE, --input FILE   input png image file.\n");
    printf("  -o FILE, --output FILE  output png image file.\n");
    printf("  -d N, --dither N        dither map. N = 2/4/8 (2x2, 4x4, 8x8)\n");
    printf("  -h, --help              display help message\n");
    printf("\n");
}

int main(int argc, char **argv)
{
    // parse option
    char *infile = NULL;
    char *outfile = NULL;
    int dither = 4;

    struct option longopts[] = {
        {"help", no_argument, NULL, 'h'},
        {"input", required_argument, NULL, 'i'},
        {"output", required_argument, NULL, 'o'},
        {"dither", required_argument, NULL, 'd'},
        {0, 0, 0, 0}};

    int opt;
    int longindex;
    while ((opt = getopt_long(argc, argv, "hi:o:d:", longopts, &longindex)) != -1)
    {
        switch (opt)
        {
        case 'i': // input image filename
            infile = optarg;
            break;

        case 'o': // output image filename
            outfile = optarg;
            break;

        case 'd': // dither map size, 2 or 4 or 8
            switch (optarg[0])
            {
            case '2':
                dither = 2;
                break;

            case '4':
                dither = 4;
                break;

            case '8':
                dither = 8;
                break;

            default:
                printf("Error : Unknown dither mode = %s\n\n", optarg);
                dither = -1;
                break;
            }
            break;

        case 'h': // help
            usage(argv[0]);
            return 0;

        default:
            break;
        }
    }

    if (optind < argc)
    {
        for (; optind < argc; optind++)
            printf("Unknown option : %s\n", argv[optind]);
        usage(argv[0]);
        return 1;
    }

    printf("infile  : %s\n", infile);
    printf("outfile : %s\n", outfile);
    printf("dither  : %d\n", dither);

    if (infile == NULL || outfile == NULL || dither == -1)
    {
        usage(argv[0]);
        return 1;
    }
}

g++ getopt_sample.cpp -o getopt_sample.exe

$ ./getopt_sample.exe --help
Usage:
  D:\...\getopt_sample.exe -i IN.png -o OUT.png [-d N]

  -i FILE, --input FILE   input png image file.
  -o FILE, --output FILE  output png image file.
  -d N, --dither N        dither map. N = 2/4/8 (2x2, 4x4, 8x8)
  -h, --help              display help message

$ ./getopt_sample.exe -i in.png -o out.png -d 2
infile  : in.png
outfile : out.png
dither  : 2

_C++コマンドライン引数 - Heavy Watal
_[C/C++]プログラムにコマンドラインからUNIX風のオプションを渡す方法(getopt関数) - Qiita
_C++ で getopt を使用して引数を処理する | Delft スタック
_getopt関数の利用 - コマンドラインオプションの処理 - 碧色工房
_getopt_long関数の利用 - コマンドラインオプションの処理 - 碧色工房
_コマンドラインオプションの解析 - Qiita

ソースは以下。

_loadpalette.cpp

// load palette (.gpl or .png)

#include <map>
#include <string.h>

/*
 use stb library

 nothings/stb: stb single-file public domain libraries for C/C++
 https://github.com/nothings/stb
 */
#define STB_IMAGE_STATIC
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"

#define CBUF_N 1024
#define TMP_PAL_NUM 1024

unsigned int *load_palette_from_gpl(char *infile, int *len_pal)
{
    unsigned int *pal = nullptr;
    unsigned int tmp_pal[TMP_PAL_NUM];
    FILE *fp;
    char str[CBUF_N];
    unsigned int r, g, b;
    int idx = 0;

    for (int i = 0; i < TMP_PAL_NUM; i++)
        tmp_pal[i] = 0;

    fp = fopen(infile, "r");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("Error : Can not open %s\n", infile);
        *len_pal = 0;
        return nullptr;
    }

    while (fgets(str, CBUF_N, fp) != NULL)
    {
        str[strlen(str) - 1] = '\0';
        if (strncmp("GIMP Palette", str, 12) == 0)
            continue;
        if (strncmp("Name:", str, 5) == 0)
            continue;
        if (strncmp("Columns", str, 7) == 0)
            continue;
        if (strncmp("#", str, 1) == 0)
            continue;

        sscanf(str, "%d %d %d", &r, &g, &b);
        // printf("%s", str);
        // printf("\t\tRGB : (%d, %d, %d)\n", r, g, b);

        tmp_pal[idx] = (r << 16) | (g << 8) | b;
        idx++;
    }
    fclose(fp);

    *len_pal = idx;
    pal = new unsigned int[idx];
    for (int i = 0; i < idx; i++)
        pal[i] = tmp_pal[i];

    return pal;
}

unsigned int *load_palette_from_img(char *infile, int *len_pal)
{
    unsigned int *pal = nullptr;
    std::map<unsigned int, unsigned int> pal_map;

    // load image
    unsigned char *pixels;
    int w;
    int h;
    int bpp;

    pixels = stbi_load(infile, &w, &h, &bpp, 0);
    if (pixels == NULL)
    {
        printf("Error : Can not load %s\n", infile);
        *len_pal = 0;
        return nullptr;
    }

    for (int y = 0; y < h; y++)
    {
        int yofs = y * w * bpp;
        for (int x = 0; x < w; x++)
        {
            int i = x * bpp + yofs;
            unsigned int col = (pixels[i + 0] << 16) | (pixels[i + 1] << 8) | pixels[i + 2];
            pal_map[col] += 1;
        }
    }
    stbi_image_free(pixels);

    int n = pal_map.size();

    // pal = (unsigned int *)malloc(sizeof(unsigned int) * n);
    pal = new unsigned int[n];

    int j = 0;
    for (auto i = pal_map.begin(); i != pal_map.end(); i++)
    {
        pal[j] = i->first;
        j++;
    }

    // printf("Count palette = %d\n", j);
    *len_pal = j;
    return pal;
}

unsigned int *load_palette(char *infile, int *len_pal)
{
    unsigned int *pal = nullptr;
    int n;

    char *ext = strrchr(infile, '.');
    if (stricmp(".gpl", ext) == 0)
    {
        // load from .gpl (GIMP palette file)
        pal = load_palette_from_gpl(infile, &n);
    }
    else
    {
        // load from .png
        pal = load_palette_from_img(infile, &n);
    }
    *len_pal = n;
    return pal;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage:\n    %s PALETTE\n\n  PALETTE (.png or .gpl)\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    auto palfile = argv[1];
    printf("Palette : %s\n", palfile);

    int len_pal = 0;
    unsigned int *my_pal = load_palette(palfile, &len_pal);
    if (my_pal == nullptr)
    {
        printf("Error : Load failure palette [%s]\n", palfile);
        return 1;
    }

    printf("Palette size = %d\n", len_pal);

    // dump palette data
    for (int i = 0; i < len_pal; i++)
        printf("%06X, ", my_pal[i]);
    printf("\n");

    for (int i = 0; i < len_pal; i++)
    {
        unsigned int col = my_pal[i];
        unsigned int r = (col >> 16) & 0x0ff;
        unsigned int g = (col >> 8) & 0x0ff;
        unsigned int b = col & 0x0ff;
        printf("{%d, %d, %d}, ", r, g, b);
    }
    printf("\n");

    delete my_pal;
}

コンパイルは以下。

g++ loadpalette.cpp -o loadpalette.exe -static -lstdc++ -lgcc -lwinpthread -lm

実行は以下。

$ ./loadpalette.exe def16.gpl
Palette : def16.gpl
Palette size = 16
080000, 201A0B, 432817, 492910, 234309, 5D4F1E, 9C6B20, A9220F, 2B347C, 2B7409, D0CA40, E8A077, 6A94AB, D5C4B3, FCE76E, FCFAE2,
{8, 0, 0}, {32, 26, 11}, {67, 40, 23}, {73, 41, 16}, {35, 67, 9}, {93, 79, 30}, {156, 107, 32}, {169, 34, 15}, {43, 52, 124}, {43, 116, 9}, {208, 202, 64}, {232, 160, 119}, {106, 148, 171}, {213, 196, 179}, {252, 231, 110}, {252, 250, 226},

$ ./loadpalette.exe def16.png
Palette : def16.png
Palette size = 16
080000, 201A0B, 234309, 2B347C, 2B7409, 432817, 492910, 5D4F1E, 6A94AB, 9C6B20, A9220F, D0CA40, D5C4B3, E8A077, FCE76E, FCFAE2,
{8, 0, 0}, {32, 26, 11}, {35, 67, 9}, {43, 52, 124}, {43, 116, 9}, {67, 40, 23}, {73, 41, 16}, {93, 79, 30}, {106, 148, 171}, {156, 107, 32}, {169, 34, 15}, {208, 202, 64}, {213, 196, 179}, {232, 160, 119}, {252, 231, 110}, {252, 250, 226},

.gpl も .png も読み込めているように見える。

動作確認に使った .gpl、.png は以下。

_def16.gpl

_def16.png

.gpl内のRGB値をどうやって取り込めばいいのか悩んだけれど、sscanf() であっさり取り込めてしまった。ただ、.gpl内の記述の仕方によっては、sscanf() で対応できなくてエラーになる場面もありそう。

そもそも .gplの記述ルールがアバウト過ぎる気もする。空白無し、区切り文字は「,」にでもしておけばよかったのに。あるいは xml にしておくとか。

生成した .gpl (GIMP Palette ファイル) や .png は以下。

_sweetie-16_tic80new_.gpl
_sweetie-16_tic80new.png

動作確認環境は、Windows10 x64 21H2 + Python 3.9.13 64bit + Pillow 9.1.1。

sweetie-16_tic80new_.gpl と sweetie-16_tic80new.png を生成する。

動作には Pillow のインストールが必要。pip install Pillow -U でインストールできるはず。

_create_sweetie-16_image.py

from PIL import Image
from PIL import ImageDraw


out_gpl_file = "sweetie-16_tic80new_.gpl"
out_img_file = "sweetie-16_tic80new.png"

title = "Sweetie-16 (TIC-80 new)"

tbl = [
    ["Black", 0, "1A1C2C"],
    ["Purple", 1, "5D275D"],
    ["Red", 2, "B13E53"],
    ["Orange", 3, "EF7D57"],
    ["Yellow", 4, "FFCD75"],
    ["Light Green", 5, "A7F070"],
    ["Green", 6, "38B764"],
    ["Dark Green", 7, "257179"],
    ["Dark Blue", 8, "29366F"],
    ["Blue", 9, "3B5DC9"],
    ["Light Blue", 10, "41A6F6"],
    ["Cyan", 11, "73EFF7"],
    ["White", 12, "F4F4F4"],
    ["Light Grey", 13, "94B0C2"],
    ["Grey", 14, "566C86"],
    ["Dark Grey", 15, "333C57"],
]


def main():

    pal = []

    # create .gpl
    lst = []
    lst.append("GIMP Palette")
    lst.append("Name: %s" % title)
    lst.append("Columns: 8")
    lst.append("#")
    lst.append("#")

    for t in tbl:
        name, index, hexstr = t
        col = int(hexstr, 16)
        r = (col >> 16) & 0x0ff
        g = (col >> 8) & 0x0ff
        b = col & 0x0ff
        s = "%-8d%-8d%-8d%06x  %d  %s" % (r, g, b, col, index, name)
        lst.append(s)
        pal.append((r, g, b))

    for s in lst:
        print(s)

    # save .gpl file
    with open(out_gpl_file, mode="w") as f:
        f.write("\n".join(lst))
        f.write("\n")

    print("# Save %s" % out_gpl_file)

    # create image and save
    xcnt, ycnt = 8, 2
    # xcnt, ycnt = 16, 1

    w, h = 32, 32
    img_w, img_h = w * xcnt, h * ycnt

    im = Image.new("P", (img_w, img_h), (0, 0, 0))
    paldata = []
    for c in pal:
        r, g, b = c
        paldata.append(r)
        paldata.append(g)
        paldata.append(b)

    im.putpalette(paldata, rawmode="RGB")
    
    draw = ImageDraw.Draw(im)

    x, y = 0, 0
    for c in range(len(pal)):
        draw.rectangle((x, y, x + w - 1, y + h - 1), fill=c)
        x += w
        if x >= img_w:
            x = 0
            y += h

    im.save(out_img_file)
    print("# Save %s" % out_img_file)


if __name__ == '__main__':
    main()

py create_sweetie-16_image.py で実行すれば、.gpl と .png が得られる。

ソースは以下。

_yodither1.cpp
_yodither3.cpp
_yodither4.cpp

Makefile は以下。

_Makefile

基本的には、以下でコンパイルできるはず。

g++ -O3 yodither1.cpp -fopenmp -o yodither1.exe -static -lstdc++ -lgcc -lwinpthread -lm

一応、実行バイナリも含めた一式を .zip にして置いときます。各 .exe を別PC (Windows 10 x64機) にコピーしても動いたので、他のPC上でも動いてくれるのではないかと…。たぶん。

_yodither_20220722.zip

使用例は以下。--help をつければ使い方の簡単な説明が表示されるはずなので…。

yodither1.exe --help
yodither1.exe -i INPUT.png -o OUTPUT.png
yodither1.exe -i INPUT.png -o OUTPUT.png -d 4
yodither1.exe -i INPUT.png -o OUTPUT.png -d 4 -p db32.gpl
yodither1.exe -i INPUT.png -o OUTPUT.png -d 4 -p db32.png

yodither4.exe --help
yodither4.exe -i INPUT.png -o OUTPUT.png
yodither4.exe -i INPUT.png -o OUTPUT.png -d 8
yodither4.exe -i INPUT.png -o OUTPUT.png -d 8 -p db32.gpl
yodither4.exe -i INPUT.png -o OUTPUT.png -d 8 -p db32.png

> yodither1.exe --help
Usage:
  yodither1.exe -i IN.png -o OUT.png [-d N] [-p PALETTE] [-t] [-v] [-h]

  -i FILE, --input FILE    input png image file.
  -o FILE, --output FILE   output png image file.
  -d N, --dither N         dither map. N = 2/4/8(2x2,4x4,8x8) [default=8]
  -p FILE, --palette FILE  Set palette (.gpl or .png)
  -t, --trimode            Enable tri-mode.
  -v, --verbose            Print verbose
  -h, --help               print this message

> yodither4.exe --help
Usage:
  yodither4.exe -i IN.png -o OUT.png [-d N] [-p PALETTE] [-v] [-h]

  -i FILE, --input FILE    input png image file.
  -o FILE, --output FILE   output png image file.
  -d N, --dither N         dither map. N = 2/4/8 (2x2/4x4/8x8) [Default=4]
  -v, --verbose            Print verbose
  -h, --help               print this message

• yodither1.exe : 処理時間が結構かかる。生成結果の品質はそこそこ良い。
• yodither3.exe : パレットデータを変更すると妙な生成結果になりがち。あまり使えない感じがする。
• yodither4.exe : 処理時間はそれほどかからない。品質は yodither1.exe よりちょっと落ちる。

16〜32色程度のパレットデータでしか動作確認してません。256色あたりを指定すると、とんでもなく処理時間がかかりそうなので、怖くて試してないです。

_Tip: play videos as a screensaver thanks to mpv
_XScreenSaver FAQ
_mpv.io

動画再生用ツールとして mpv をインストールする。Ubuntu の場合はパッケージが用意されていた。ありがたや。

sudo apt install mpv

mpv に渡すためのプレイリストファイルを作成する。前述の参考ページに倣って、~/.config/screensaver.m3u というファイル名にしておく。

vi ~/.config/screensaver.m3u

#EXTM3U

/home/USER/Videos/hoge.mp4
/home/USER/Videos/

• 1行目には、「#EXTM3U」と記述する。これで、m3u形式のプレイリストと判別されるらしい。
• 3行目あたりから、動画ファイル(.mp4)のパスを記述。あるいは、動画が入っているディレクトリのパスを記述しても良い。
• 更に、youtube-dl なるツールが利用できる場合は、YouTube の動画のURLを記述して、それを再生することも可能らしい。ただ、今回は、youtube-dl を導入してないので、そのあたりの記述は削除した。

以下は、参考ページで紹介されていた記述例。

#EXTM3U

/path/to/some_video.mp4
/path/to/dir_with_many_videos/

# any youtube video or other sites supported by `youtube-dl`
https://www.youtube.com/watch?v=Xjs6fnpPWy4

xscreensaver の設定ファイル、~/.xscreensaver を編集する。programs: 以下に mpv起動用の項目を追加する。

vi ~/.xscreensaver

"MPV"  mpv --really-quiet --no-stop-screensaver      \
          --fs --wid=$XSCREENSAVER_WINDOW             \
          --no-audio --loop=inf --shuffle             \
          --ytdl-format="bestvideo[height<=1080]"     \
          $HOME/.config/screensaver.m3u             \n\

上記はスペース文字で記述してしまっているけれど、実際に追加する際は、TAB文字有効、かつ、TABは8スペースでインデント等をしたほうが良さそう。

まあ、一旦は1行で記述してしまって、xscreensaver の設定ウインドウで何かしら値を変更すれば、~/.xscreensaver が整形された状態で上書き保存されるので、手作業でインデントを整えなくてもいいのかもしれない。

オプションの意味は以下。

• --really-quiet : stdout(標準出力)への出力を抑制。
• --no-stop-screensaver : mpv自体をスクリーンセーバにする、らしい。
• --fs : フルスクリーン表示
• --wid=$XSCREENSAVER_WINDOW : 環境変数 XSCREENSAVER_WINDOW で与えられたウインドウIDに描画する。
• --no-audio : 無音にする。
• --loop=inf : ループ再生
• --shuffle : シャッフル再生
• --ytdl-format="bestvideo[height<=1080]" : YouTubeの動画を再生する場合の指定
• $HOME/.config/screensaver.m3u : プレイリストファイルのパスを指定

xscreensaver は、スクリーンセーバを実行する際、環境変数 XSCREENSAVER_WINDOW に、スクリーンセーバ画面のウインドウIDを設定してくれるらしい。

つまり、件の環境変数を読み取って、そのウインドウIDを管理して描画ができる言語であれば、xscreensaver用のスクリーンセーバを作れるはず…。なのだけど、ソースコードに添付されていたドキュメントには、「まあ、そんなことができるのってC/C++ぐらいだから、実際にはC/C++で書くことになるだろうね」みたいな感じの一文が書いてあった気がする。

ただ、mpv は、自身が利用するウインドウを --wid オプションで指定できるので…。故に mpv を使えば好きな動画をスクリーンセーバとして再生できるのだろうなと。

xscreensaver の設定画面を出して、「MPV」を選ぶ。

これで、スクリーンセーバが起動する際、プレイリストファイル ~/.config/screensaver.m3u 内に記述した動画が再生された。

手元の環境ではデスクトップとして Xfce を使っているけど、デフォルトでは xfce4-screensaver というスクリーンセーバがインストールされていて、~/.xscreensaver を修正しても修正内容が反映されなかった。xscreensaver をインストールしてそちらを使う状態にしないと、~/.xscreensaver は読まれないらしい。

xfce4-screensaver のアンインストールと、xscreensaver のインストールは以下。

sudo apt remove xfce4-screensaver
sudo apt install xscreensaver

今時の Ubuntu は、xscreensaver を使わずに、gnome-screensaver 等々、違うスクリーンセーバがデフォルトで入っているので、そのあたりはちょっと注意。各スクリーンセーバがどの設定ファイルを読み込むのかが分かれば、xscreensaver に切り替えずに済むのだろうけど…。

Widget の背景色を変更しようとして、win.modify_bg(Gtk.StateType.NORMAL, Gdk.Color(0, 0, 0)) と書いてみたら、Ubuntu Linux 20.04 LTS 上では特に何も言われなかったけど、Windows10 x64 21H2 + MSYS2 上では DeprecationWarning: Gtk.Widget.modify_bg is deprecated と言われてしまった。どうやら廃止予定らしい…。

代わりに何を使うのかを調べてみたら、Gtk.Widget.override_background_color() を使え、と書いてある。

_Gtk.Widget - Classes - Gtk 3.0

ならばと、win.override_background_color(Gtk.StateType.NORMAL, Gdk.RGBA(0.3, 0.3, 0.3)) と書いてみたら、これまた DeprecationWarning: Gtk.Widget.override_background_color is deprecated と言われる。これも廃止予定なのか…。

_Gtk.Widget - Classes - Gtk 3.0

独自のCSSスタイルを使え、とか言い出した…。どんどん複雑になってきてないか…。

PyGObject ではなく、PyGTK時代のドキュメントを探していたけど、ようやく見つけた。WebArchive に残ってた。

_PyGTK (WebArchive)
_PyGTK Reference Manual (WebArchive)
_gtk.Widget (WebArchive)

でも、公式サイトで PyGObject のドキュメントしか置いてないのは困る…。昔のドキュメントが無かったら、昔のスクリプトを今風に書き直すのも難しくなるやん…。

以下のページで、pygi-convert.sh というシェルスクリプトが紹介されていた。

_Porting from Static Bindings - PyGObject
_Projects/PyGObject/IntrospectionPorting - GNOME Wiki!

./pygi-convert.sh hoge.py と打てば、PyGTK時代のスクリプトを PyGObject向けに変換してくれるらしい。中では Perl を呼び出して、PyGTK時代の書き方を PyGObject向けの書き方に置換している模様。

Ubuntu Linux 20.04 LTS 上で、以下のページのスクリプトに対して試してみたけど…。

_A Python screensaver for xscreensaver (Linux) | alvinalexander.com

残念ながら、すんなり動く状態にはならなかった。self.window なんて無い、と言われてしまう。

$ ./01_xscrsav.py 
...
  File "./01_xscrsav.py", line 50, in realize
    if self.window == None:
AttributeError: 'ScreenSaverWindow' object has no attribute 'window'

一応あちこちの単語を書き換えてくれているようではあるけれど…。

Ubuntu Linux 20.04 LTS 上で、Ubuntu Linux 18.04 用のパッケージ、python-gtk2 と python-gtk2-dev をDLして無理矢理インストールしてみた。

_bluetooth - "No package 'pygtk-2.0' found" on Ubuntu 20.04 even after installing python-gtk2 from archives - Ask Ubuntu

cd ~/Downloads
wget -c http://archive.ubuntu.com/ubuntu/pool/universe/p/pygtk/python-gtk2_2.24.0-5.1ubuntu2_amd64.deb
wget -c http://archive.ubuntu.com/ubuntu/pool/universe/p/pygtk/python-gtk2-dev_2.24.0-5.1ubuntu2_all.deb

sudo apt-get update
sudo apt-get install ./python-gtk2-dev_2.24.0-5.1ubuntu2_all.deb  ./python-gtk2_2.24.0-5.1ubuntu2_amd64.deb

一応インストールはできた。

以下のスクリプトを動かしてみたけど…。

_A Python screensaver for xscreensaver (Linux) | alvinalexander.com

一応ウインドウは表示されたものの、内部に何も表示されない。本来は Hello World という文字列が表示されるはずなのだけど…。やはり無理矢理インストールしたのがよろしくないのだろうか。

そもそも、Ubuntu Linux 20.04 LTS 上では PyGTK は廃止されて PyGObject を使えということになっているわけで…。python-gtk2* はアンインストールしておいた。

sudo apt remove python-gtk2 python-gtk2-dev

どうして ruby-gtk2 を動かそうとしているのかというと、ruby-gtk2 を使えば xscreensaver用のスクリーンセーバを書けそうだなと思いついたから。

ここ数日、Python を使って xscreensaver用のスクリーンセーバを書けないものかと試行錯誤していたのだけど、Python + PyGTK で書かれた雛形ソースは存在するものの、Python + PyGObject で書かれたものは見当たらなくて手詰まりになっていて。

_A Python screensaver for xscreensaver (Linux) | alvinalexander.com

今時の Linux は、Python から GTK2 を制御するモジュール、PyGTK を本気で殺しにかかっていて、各ディストリの公式リポジトリにパッケージが用意されてない上に、「PyGTK を使っているPythonスクリプトは GTK3 を制御する PyGObject で書き直せ」という風潮にもなっている。しかし、自分の知識では、前述のスクリプトを PyGObject を使った形に書き直すことができず…。

何かヒントが無いかとググっていたら、ruby-gtk2 を使って xscreensaver用のスクリーンセーバを書いてる事例を見かけたわけで。

_zhum/rubysaver: Xscreensaver module, displaying weather, forecast, clock and now playing song title and author.

「そうか。Python がダメなら Ruby と GTK2 を使えばいいんじゃん」と気づいたわけで。できればメジャーな Python を使って書きたかったけれど、マイナーな Ruby を使ったとしても C/C++ で書くより随分と楽になるはずだよなと。

しかし…。まずは Windows10 上で ruby-gtk2 を勉強すべく環境を整えようとしたところ、そもそも ruby-gtk2 のインストールすらできない状態になっていることに気づいたという…。

再度書くけど、環境は Windows10 x64 21H2 + Ruby 2.3.3、2.6.10、3.0.4 x86。

_gtk2 | RubyGems.org

• Ruby 2.6.10 p210 i386-minge32 で gem install gtk2 をしたら msys2利用のビルド時にエラーが出る。
• Ruby 3.0.4 p208 i386-mingw32 でも同様。
• Ruby 2.3.3 p222 i386-mingw32 でも同様。最新版はビルド時にエラーが出る。

ただ、日記を検索したら、昔は Windowsでも ruby-gtk2 のインストールができて、かつ、動作していたようでもあり…。

_2018/02/27 Ruby-GNOME2を試用
_2019/04/20 green_shoes を動かせないか試したり

2018年、2019年頃なら、Ruby 2.3.3 p222 x86 上で、gtk2 3.2.1、glib2 3.2.1、cairo 1.15.11 x86-mingw32版をインストールできていた模様。x86-mingw32 の記述があるパッケージはバイナリ(.soファイル)も含まれているから、msys2 でビルドしなくて済むし、インストール時にエラーも出なかったのだろう。たぶん。

であれば、バージョンと platform を指定すればインストールできるのではないかと、Ruby 2.3.3 p222 x86上で試してみたのだけど。

gem install pkg-config -v 1.2.9
gem install native-package-installer -v 1.0.6

gem install cairo -v 1.15.11 --platform=x86-mingw32
gem install glib2 -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32
gem install atk -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32
gem install gobject-introspection -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32
gem install gio2 -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32
gem install gdk_pixbuf2 -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32

gem install cairo-gobject -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32
gem install pango -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32
gem install gtk2 -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32

何故か、最後の3つ、cairo-gobject、pango、gtk2 のインストール時に、cairo 1.17.6 をビルド + インストールしようとしてエラーが出てしまう。既に cairo 1.15.11 をインストールしてあるから、cairo 1.17.6 のビルドはしなくてもよさそうなものだけど…。

> gem list | grep cairo
cairo (1.15.11 x86-mingw32)

> gem install cairo-gobject -v 3.2.1 --platform=x86-mingw32
Temporarily enhancing PATH to include DevKit...
Building native extensions. This could take a while...
ERROR:  Error installing cairo-gobject:
        ERROR: Failed to build gem native extension.

    current directory: C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/gems/2.3.0/gems/cairo-1.17.6/ext/cairo
C:/Ruby/Ruby23-x86/bin/ruby.exe -I C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/site_ruby/2.3.0 -r ./siteconf20220731-10340-gvbbgt.rb extconf.rb
checking for GCC... yes
checking for Homebrew... no
checking for cairo version (>= 1.2.0)... no
*** extconf.rb failed ***
Could not create Makefile due to some reason, probably lack of necessary
libraries and/or headers.  Check the mkmf.log file for more details.  You may
need configuration options.

Provided configuration options:
        --with-opt-dir
        --without-opt-dir
        --with-opt-include
        --without-opt-include=${opt-dir}/include
        --with-opt-lib
        --without-opt-lib=${opt-dir}/lib
        --with-make-prog
        --without-make-prog
        --srcdir=.
        --curdir
        --ruby=C:/Ruby/Ruby23-x86/bin/$(RUBY_BASE_NAME)
        --with-pkg-config
        --without-pkg-config
        --with-override-variables
        --without-override-variables

To see why this extension failed to compile, please check the mkmf.log which can be found here:

  C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/gems/2.3.0/extensions/x86-mingw32/2.3.0/cairo-1.17.6/mkmf.log

extconf failed, exit code 1

Gem files will remain installed in C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/gems/2.3.0/gems/cairo-1.17.6 for inspection.
Results logged to C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/gems/2.3.0/extensions/x86-mingw32/2.3.0/cairo-1.17.6/gem_make.out

であればと、rubygems から、バージョン 3.2.1 の 各 .gem をWebブラウザ経由でダウンロードして、ローカルでインストールしてみたところ、そのやり方ならインストールはできた。

gem install cairo-gobject-3.2.1-x86-mingw32.gem
gem install pango-3.2.1-x86-mingw32.gem
gem install gtk2-3.2.1-x86-mingw32.gem

しかし、動作確認してみたら別の問題が発生。require "cairo" をすると、「LoadError: cannot load such file -- cairo.so」とエラーが出る…。

> irb
irb(main):001:0> require "cairo"
LoadError: cannot load such file -- cairo.so
        from C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/site_ruby/2.3.0/rubygems/core_ext/kernel_require.rb:85:in `require'
        from C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/site_ruby/2.3.0/rubygems/core_ext/kernel_require.rb:85:in `require'
        from C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/gems/2.3.0/gems/cairo-1.15.11-x86-mingw32/lib/cairo.rb:54:in `rescue in <top (required)>'
        from C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/gems/2.3.0/gems/cairo-1.15.11-x86-mingw32/lib/cairo.rb:50:in `<top (required)>'
        from C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/site_ruby/2.3.0/rubygems/core_ext/kernel_require.rb:160:in `require'
        from C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/site_ruby/2.3.0/rubygems/core_ext/kernel_require.rb:160:in `rescue in require'
        from C:/Ruby/Ruby23-x86/lib/ruby/site_ruby/2.3.0/rubygems/core_ext/kernel_require.rb:170:in `require'
        from (irb):1
        from C:/Ruby/Ruby23-x86/bin/irb.cmd:19:in `<main>'

cairo-1.15.11-x86-mingw32/lib/ 以下に、2.3/cairo.so はあるのだけどな…。何にせよ、require "gtk2" をした時も「cairo.so が読み込めない」とエラーが出てしまうので、これでは ruby-gtk2 が使えない。

Ruby本体がおかしくなっているのかと疑って、Ruby 2.3.3 p222 x86 をアンインストール・再インストールして、その後、ローカルに保存した .gem を順々にインストールして再度動作確認してみたけれど、やはり cairo.so が読み込めないと言ってくる。うーん。

ちなみに、Ruby 2.3.3 のインストールは以前のメモを参考にして作業した。

_Windows10上で Ruby 2.3.3 をインストールしようとして少しハマった

余談。Ruby 2.6.10 x86 上で gem install cairo をしたところ、cairo 1.17.6 のビルドに成功してインストールできたように見えた。require "cairo" もできている。ただ、Ruby 2.6.10 は gtk2 のビルドでエラーを出してインストールできないのだけど…。

Debian Linux の ruby-gtk2 パッケージを確認したら 3.4.3 を配布しているように見えた。ひょっとすると 3.4.3 ならインストールできるのではないかと思えてきた。そこで、Ruby 2.6.10 x86 上で、glib2 や gtk2 に対して -v 3.4.3 を指定してインストールを試みてみた。

gem install cairo
gem install glib2 -v 3.4.3
gem install atk -v 3.4.3
gem install gobject-introspection -v 3.4.3
gem install gio2 -v 3.4.3
gem install gdk_pixbuf2 -v 3.4.3
gem install cairo-gobject -v 3.4.3
gem install pango -v 3.4.3
gem install gtk2 -v 3.4.3

しかし、最後の最後、gtk2 3.4.3 のビルドでエラーが大量に出てしまう。やはり Windows10 上で ruby-gtk2 のインストールはできない模様。

glib2 や gtk2 のバージョンを色々変えて何度試してもエラーが出てインストールできないので、もはや意地になってきた。何が何でも Windows10上で ruby-gtk2 を動かしてみたい。

もしかすると、Ruby 1.8 + ruby-gtk2 なら動かせるかもしれない…。Ruby 1.8 の時代なら、GTK2のランタイムバイナリも含めた形のセットアップファイルが配布されていたらしいので…。

そんなわけで、Windows10 x64 21H2 + Ruby 1.8.7 mswin32 版上で利用できるか試してみた。Ruby 1.8.7 mswin32 がインストールされている環境で、以下から、ruby-gnome2-0.16.0-1-i386-mswin32.exe を入手する。

_Ruby-GNOME 2 - Browse /ruby-gnome2/ruby-gnome2-0.16.0 at SourceForge.net

ちなみに、この ruby-gnome2-0.16.0-1-i386-mswin32.exe は Ruby 1.8 のみに対応。Ruby 1.9 や 2.x では動かない。Ruby 1.8 用のバイナリしか同梱されてない状態なので…。

• 実行すると、GUIでインストールウイザード画面が開く。
• Choose Components 画面では、Ruby-GNOME2 と GTK2 Runtime にチェックを入れて、Register Environment Variables はチェックを外した状態に。
• インストールフォルダは、Ruby 1.8.7 インストールフォルダを指定。(例 : C:\Ruby187 , C:\Ruby\Ruby187p330mswin32 等々)
• 先に進んで、Installボタンをクリックすればインストールされる。

一応、ruby-gnome2-0.16.0-1-i386-mswin32.exe を実行した際の、セットアップ画面のスクリーンショットも載せておく。







インストール後、以下を実行できれば gtk2 のインストールは成功している。

> ruby -r gtk2 -e "p Gtk::VERSION"
[2, 10, 6]

Rubyのコマンドラインオプションについては以下が参考になる。

_Rubyの起動 - Rubyリファレンスマニュアル