Wie konvertiert man ein 24-Bit-PNG in ein 3-Bit-PNG mit Floyd-Steinberg-Dithering?

Question

Konvertierung eines 24-Bit-PNGs in ein 3-Bit-PNG mit Floyd-Steinberg-Dithering ? java.awt.image.BufferedImage sollte verwendet werden, um RGB-Werte zu erhalten und zu setzen.

Auf wikipedia wird ein Beispiel für die Umwandlung eines 16-Bit-Bildes in ein 8-Bit-Bild gegeben:

find_closest_palette_color(oldpixel) = (oldpixel + 128) / 256

Gibt es auf dieser Grundlage irgendwelche Ideen, wie das obige Beispiel angepasst werden kann, um das Ziel zu erreichen?

Answer 1

Utilice image.getRGB(x, y) y image.setRGB(x, y, color) und verwenden Sie die Pseudocode von der Wikipedia-Artikel . Beachten Sie, dass der Code im Wiki nicht sagt, wie man Farben "subtrahiert", "addiert" und "multipliziert". (Die T3 Klasse unten behandelt die "Farb"-Manipulation).

Der folgende Code erzeugt diesen Screenshot:

class Test {
  private static BufferedImage floydSteinbergDithering(BufferedImage img) {

    C3[] palette = new C3[] {
        new C3(  0,   0,   0),
        new C3(  0,   0, 255),
        new C3(  0, 255,   0),
        new C3(  0, 255, 255),
        new C3(255,   0,   0),
        new C3(255,   0, 255),
        new C3(255, 255,   0),
        new C3(255, 255, 255)
    };

    int w = img.getWidth();
    int h = img.getHeight();

    C3[][] d = new C3[h][w];

    for (int y = 0; y < h; y++) 
      for (int x = 0; x < w; x++) 
        d[y][x] = new C3(img.getRGB(x, y));

    for (int y = 0; y < img.getHeight(); y++) {
      for (int x = 0; x < img.getWidth(); x++) {

        C3 oldColor = d[y][x];
        C3 newColor = findClosestPaletteColor(oldColor, palette);
        img.setRGB(x, y, newColor.toColor().getRGB());

        C3 err = oldColor.sub(newColor);

        if (x+1 < w)         d[y  ][x+1] = d[y  ][x+1].add(err.mul(7./16));
        if (x-1>=0 && y+1<h) d[y+1][x-1] = d[y+1][x-1].add(err.mul(3./16));
        if (y+1 < h)         d[y+1][x  ] = d[y+1][x  ].add(err.mul(5./16));
        if (x+1<w && y+1<h)  d[y+1][x+1] = d[y+1][x+1].add(err.mul(1./16));
      }
    }

    return img;
  }

  private static C3 findClosestPaletteColor(C3 c, C3[] palette) {
    C3 closest = palette[0];

    for (C3 n : palette) 
      if (n.diff(c) < closest.diff(c))
        closest = n;

    return closest;
  }

  public static void main(String[] args) throws IOException {

    final BufferedImage normal  = ImageIO.read(new URL("http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/2/24/Lenna.png")).getSubimage(100, 100, 300, 300);
    final BufferedImage dietered = floydSteinbergDithering(ImageIO.read(new URL("http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/2/24/Lenna.png"))).getSubimage(100, 100, 300, 300);

    JFrame frame = new JFrame("Test");
    frame.setLayout(new GridLayout(1, 2));

    frame.add(new JComponent() {
      @Override
      protected void paintComponent(Graphics g) {
         super.paintComponent(g);
         g.drawImage(normal, 0, 0, this);
      }
    });
    frame.add(new JComponent() {
      @Override
      protected void paintComponent(Graphics g) {
         super.paintComponent(g);
         g.drawImage(dietered, 0, 0, this);
      }
    });

    frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    frame.setSize(400, 400);
    frame.setVisible(true);
  }

  static class C3 {
    int r, g, b;

    public C3(int c) {
      Color color = new Color(c);
      this.r = color.getRed();
      this.g = color.getGreen();
      this.b = color.getBlue();
    }
    public C3(int r, int g, int b) {
      this.r = r;
      this.g = g;
      this.b = b;
    }

    public C3 add(C3 o) {
      return new C3(r + o.r, g + o.g, b + o.b);
    }
    public C3 sub(C3 o) {
      return new C3(r - o.r, g - o.g, b - o.b);
    }
    public C3 mul(double d) {
      return new C3((int) (d * r), (int) (d * g), (int) (d * b));
    }
    public int diff(C3 o) {
      return Math.abs(r - o.r) +  Math.abs(g - o.g) +  Math.abs(b - o.b);
    }

    public int toRGB() {
      return toColor().getRGB();
    }
    public Color toColor() {
      return new Color(clamp(r), clamp(g), clamp(b));
    }
    public int clamp(int c) {
      return Math.max(0, Math.min(255, c));
    }
  }
}

Answer 2

Der Quellcode benötigt die fehlende Methode "diff" in der statischen Klasse C3. Sonst lässt er sich nicht kompilieren und funktioniert nicht.

Hier ist die fehlende Diff-Methode:

public int diff(C3 o) {
    int Rdiff = o.r - this.r;
    int Gdiff = o.g - this.g;
    int Bdiff = o.b - this.b;
    int distanceSquared = Rdiff*Rdiff + Gdiff*Gdiff + Bdiff*Bdiff;
    return distanceSquared;
}

Answer 3

Sie können JAI verwenden: http://java.sun.com/products/java-media/jai/forDevelopers/jai1_0_1guide-unc/Image-manipulation.doc.html

Answer 4

Übrigens, hier ist der Code und die Live-Demo von Floyd-Steinberg im Video! :)

http://blog.ivank.net/floyd-steinberg-dithering-in-javascript.html