概要

1. 最初にwhite noiseパターンを生成する。
2. void-and-cluster法によってwhite noiseパターンをblue noiseパターンに変換する
   以下のような処理を繰り返す。256×256くらいになると10分単位の時間がかかる重い処理である。
   ローパスフィルタには、ガウスフィルタを使っている。
   
   1. 適当なローパスフィルタによって低周波成分の循環畳み込みを得る
      「循環」でないと、境界部分がおかしくなる。循環畳み込みには、fft→ifftという処理が一般的であるが、 当ライブラリでは普通の積分処理で済ましている。２回目以降の循環畳み込みに高速アルゴリズムを使っているので問題ない。
   2. 低周波成分の最大値にある"1"＝clusterの座標を取得して除く
   3. 反転画像を元に適当なローパスフィルタによって低周波成分の循環畳み込みを得る
   4. 低周波成分の最大値にある"0"＝voidの座標を取得して"1"に変える
   5. 変えられるcluster/void対がなくなるまで繰り返す
3. blue noiseパターンから組織的ディザ用のマトリクスを生成する
   void-and-cluster法以上の時間がかかる重い処理である。
   

コンストラクタ

CBNMask* pbn = new CBNMask();       // コンストラクタ
.....
delete pbn;                         // ディストラクタ

シングルプレーンブルーノイズマスク作成

// ブルーノイズマトリクスを作成する
// 入力
//  int     width;      マスク幅(単位ピクセル)
//  int     height;     マスク高さ(単位ピクセル)
//  int     level;      元画像の１プレーンの階調数(デフォルト値256)
//  int     ws;         ガウスフィルタウィンドウサイズ(デフォルト値7(7x7のウィンドウ))
//  double  sigma;      ガウスフィルタの標準偏差(デフォルト値1.5)
// 戻り値
//  0....正常終了
//  負...エラー(errcode.hに記述、MEMORY_SHORTAGE(-1000)エラーのみ)
int         makebluenoisematrix(int width,int height,int level = 256,int ws = 7,double sigma = 1.5);

マルチプレーンブルーノイズマスク作成

// 入力
//  int      componentnum;     プレーン数(RGBなら3、CMYKなら4。最大9まで可能。
//                             プレーン数が多い場合は128×128や256×256で実行する方が品質が向上する)
// 戻り値
//  0....正常終了
//	負...エラー
int				mseparatebluenoisematrix(int componentnum);

インスタンスデータの保存と読み込み

// 途中経過save/load
// 入力
//  char*       filename;   ファイル名
int             msavebnm(char* filename);
int             mloadbnm(char* filename);
void			mclearwork();

// 256×256マトリクスの作成
CBNMask* pbn = new CBNMask();       // コンストラクタ
int i1 = pbn->makebluenoisematrix(256,256);
if(i1 < 0) {
    delete pbn;
    エラー処理;
}
i1 = pbn->msavebnm("c:\tmp\256x256.bnm");
if(i1 < 0) {
    delete pbn;
    エラー処理;
}
delete pbn;                         // ディストラクタ
// あとで利用
CBNMask* pbn = new CBNMask();       // コンストラクタ
int i1 = pbn->mloadbnm("c:\\tmp\\256x256.bnm");
if(i1 < 0) {
    delete pbn;
    エラー処理;
}
.....
delete pbn;                         // ディストラクタ

組織的ディザ法の実行

// 1...組織的ディザユーティリティ
// 生成したマトリクスを使ってordered ditherを実行する
//     (通常は、アプリケーション側でマトリクスを取得して、diteringを実行する)
// 入力
// 画像は、１プレーン分の画像(256階調画像)
//  int             no;             使用するマスクのプレーン番号(0～プレーン数-1)を指定
//                                  同じプレーン番号を指定するとdot-on-dotのブルーノイズマトリクス処理となる
//                                  RGBの場合、Rを0、Gを1、Bを2とは限らず好きな組み合わせでよい。
//  int             width;          画像の幅(単位ピクセル)
//  int             height;         画像の高さ(単位ピクセル)
//  int             scanlinesize1;  画像の１ラインのバイト数
//  unsigned char*  pdata1;         256階調画像
//  int             scanlinesize2;  出力2/4階調画像の１ラインのバイト数
// 出力
//  unsigned char*  pdata2;         2/4階調画像
//                                  2階調では(0/255)、4階調では(0/85/170/255)で返す。
//                                  ライブラリは、１プレーン256階調に限定していないが、これはデバッグ用なので手抜き
void            mordereddither2(int no,int width,int height,int scanlinesize1,unsigned char* pdata1,
                        int scanlinesize2,unsigned char* pdata2);
void            mordereddither4(int no,int width,int height,int scanlinesize1,unsigned char* pdata1,
                        int scanlinesize2,unsigned char* pdata2);
// 2...組織的ディザユーティリティ
//     1行単位で処理するバージョン
// 入力
//   int            y;               行番号
//   その他の引数は、mordereddither2/mordereddither4に同じ
void			morderedditherline2(int no,int width,int y,unsigned char* pdata1,unsigned char* pdata2);
void			morderedditherline4(int no,int width,int y,unsigned char* pdata1,unsigned char* pdata2);

void CBNMask::mordereddither2(int no,int width,int height,int scanlinesize1,unsigned char* pdata1,
						int scanlinesize2,unsigned char* pdata2)
{
    if(mcomponentnum == 1) {
        int            total = mwidth * mheight;
        for(int i = 0 ; i < height ; i++) {
            unsigned char*  ps1 = pdata1 + scanlinesize1 * i;
            unsigned char*  ps2 = pdata2 + scanlinesize2 * i;
            int             y = i % mheight;
            unsigned int*   ps3 = mpmatrix + mwidth * y;
            for(int j = 0 ; j < width ; j++,ps1++,ps2++) {
                int            x = j % mwidth;
                // マトリクスの値以上(しきい値以上)
                if(ps3[x] <= *ps1) {
                    *ps2 = 255;
                }
                else {
                    *ps2 = 0;
                }
            }
        }
    }
    else {
        mppchild[no]->mordereddither2(0,width,height,scanlinesize1,pdata1,scanlinesize2,pdata2);
    }
}

誤差拡散法の実行

// 品質、速度比較用の誤差拡散プログラム
// Floyd & Steinberg方式
// 入力
// 画像は、１プレーン分の画像(256階調画像専用)
// RGBの場合、各プレーンに対して処理を３回行なう
//  int             width;          画像の幅(単位ピクセル)
//  int             height;         画像の高さ(単位ピクセル)
//  int             scanlinesize1;  画像の１ラインのバイト数
//  unsigned char*  pdata1;         256階調画像
//  float*          pdata2;         計算用のワークエリア sizeof(float) * width * heightバイト必要
// 出力
//  unsigned char*  pdata3;         2/4階調画像
void            mfloydsteinberg2(int width,int height,int scanlinesize1,unsigned char* pdata1,float* pdata2,unsigned char* pdata3);
void            mfloydsteinberg4(int width,int height,int scanlinesize1,unsigned char* pdata1,float* pdata2,unsigned char* pdata3);

高速版の実行

CBNMask* pbn = new CBNMask();       // コンストラクタ
↓
CBNMaskFast* pbn = new CBNMaskFast();       // コンストラクタ

• 8プレーンの場合、12Gバイトメモリのマシンで8192×8192程度。 2^26
  
• 4プレーンの場合、8Gバイトメモリのマシンで8192×8192程度。 2^26
  
• グレイスケールの場合、6Gバイトメモリのマシンで8192×8192程度。 2^26
  
• グレイスケールの場合、16Gバイトメモリのマシンで16384×16384程度。2^28
  
• 3プレーンの場合、24Gバイトメモリのマシンで16384×16384程度。