Materiały

Materiały do laboratorium znajdują się w katalogu /home/share/informatyka_3 na serwerze info3.meil.pw.edu.pl. Za nim przystąpimy do pracy należy skopiować je do swojego katalogu domowego. W tym celu należy wykonać polecenie

cp -r /home/share/informatyka_3/. ~

Spowoduje ono pojawienie się w naszym katalogu domowym dwóch katalogów drop i japan zwierających obrazy.

Jeśli chcemy skopiować pliki na nasz komputer lokalny należy wykonać polecenie, które ściągnie pliki z serwera zdalnego. W tym celu posłużymy się programem scp:

scp -r studxy@info3.meil.pw.edu.pl:/home/share/informatyka_3/. ~

Jeśli nie masz dostępu do serwera info3, możesz skopiować te pliki bezpośrednio: info3.zip

Obróbka obrazków

Program convert

Podstawowym programem, który będziemy używać na zajęciach jest program convert z biblioteki ImageMagick. Program ten służy do konwertowania i zmiany właściwości obrazów. Potrafi także dodawać elementy do obrazu, a nawet tworzyć obrazy od zera. Najłatwiej zobaczyć jak go używać analizując przykłady.

UWAGA: Zanim rozpoczniesz pracę, skopiuj zdjęcia do tymczasowego katalogu!

Wykonaj poniższe operacje i sprawdź efekty.

convert plik.gif plik.jpg – konwertuje plik w formacie GIF na format JPG,
convert plik1.jpg -resize 50% plik2.jpg – zmniejsza obrazek dwukrotnie,
convert plik1.jpg -resize 100 plik2.jpg – zmniejsza obrazek, tak aby krótszy wymiar był równy 100 pikseli,
convert plik1.jpg -resize 100x100 plik2.jpg – zmniejsza obrazek tak, aby mieścił się w kwadracie o wymiarze 100 na 100 pikseli,
convert plik1.jpg -resize 100x100\! plik2.jpg – zmniejsza obrazek dokładnie do rozmiaru 100 na 100 pikseli,
polecenie

convert -size 320x85 canvas:none -pointsize 72 -fill red \
-draw "text 20, 55 'Magick'" magick.jpg

– stworzy obrazek magick.jpg, z naniesionym tekstem “Magick” (znaki “spacji” i “ukośnika” na końcu linii oznaczają, że ciąg dalszy komendy nastąpi w kolejnej linii).

Ćwiczenia

Napisz skrypt, który:

Zmniejszy wszystkie pliki .jpg zawarte w tym samym katalogu, w którym znajduje się skrypt.
Zmniejszy wszystkie pliki .jpg zawarte w tym samym katalogu, w którym znajduje się skrypt i umieści je w innym katalogu.
Dokona konwersji wszystkich plików .jpg na .gif, dodając końcówkę (plik.jpg -> plik.jpg.gif).
Dokona konwersji wszystkich plików .jpg na .gif, zmieniając końcówkę (plik.jpg -> plik.gif).
Na każde zdjęcie naniesie tekst wykorzystując argument

-pointsize rozmiar -draw "text x, y 'Tekst'"

Na każde zdjęcie naniesie ramkę (argument -border 20x20) z aktualną datą (komenda date).
Na każde zdjęcie naniesie datę utworzenia tego zdjęcia (można ją wyciągnąć za pomocą komendy stat -c %y plik).
Zmniejszy wszystkie obrazki z katalogu “drop” i połączy je w animację za pomocą komendy convert *.jpg animacja.gif.

Automatyzacja

Spróbuj napisać skrypty wykonujące następujące zadania:

Doda do obrazka ramkę i wypisze na niej wybraną informację EXIF. Informację tę można wyciągnąć za pomocą polecenia identify -format "%[EXIF:*]" plik.jpg. Może to być np. modelu aparatu, którym wykonano zdjęcie.
Wypisze na ekran liczby od 0 do 10 za pomocą pętli.
Wypisze na ekran liczby od 0 do pewnej liczby podanej jako argument skryptu.
Połączy wszystkie obrazki w danym katalogu, zmniejszone do rozmiaru 10 na 10 pikseli, w jeden duży obraz JPG. Argument -append łączy obrazy w pionie, a argument +append w poziomie. Przykładowo, komenda convert 1.jpg 2.jpg 3.jpg +append 4.jpg złączy poziomo trzy obrazki w jeden.
W sposób analogiczny, połączy obrazy z katalogu drop w jeden duży obraz. Obrazy powinny być połączone tak aby tworzyły szachownicę 10 na 10 obrazów. Podpowiedź: połącz obrazki drop-00*.jpg w poziomie, później drop-01*.jpg, itd. Następnie wszystkie te podłużne obrazki połącz w całość w pionie.
Rozłoży animację GIF na pojedyncze obrazy JPG. Do każdego z otrzymanych obrazów dopisze tekst, a następnie złoży je w nową animację GIF. Skrypt powinien skasować pliki tymczasowe (tzn. pojedyncze obrazy otrzymane przez rozłożenie pierwotnej animacji).

Czasem napisanie skryptu może być żmudne. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji, w których skrypt musi być rozbudowany a jednocześnie zostanie wykorzystany tylko raz. Przykładowo, poniższy skrypt generuje obrazek złożony z trzech nakładających się obrazów: czarno-białego tła oraz dwóch plików 1.jpg i 2.jpg.

#!/bin/bash

convert -size 90x60 canvas:white \
-size 90x30 gradient: -append -rotate 90 \
\( 1.jpg -resize 90x90\! -clone 0 -compose CopyOpacity \
+matte -composite -repage +60+0 \) \
\( 2.jpg -resize 90x90\! -clone 0 -compose CopyOpacity \
+matte -composite -repage +120+0 \) \
-compose Over -mosaic overlap_series.jpg

Przeanalizuj powyższy przykład i napisz skrypt, który stworzy obrazek ze wszystkich plików zawartych w określonym katalogu. W tym celu skrypt powinien:

generować skrypt tmp.sh zawierający komendę analogiczną do powyższej, tylko dla większej liczby obrazów (użyj echo linia > tmp dla pierwszej linii i echo kolejna linia >> tmp dla każdej następnej),
nadawać uprawnienia do wykonywania dla skryptu tmp.sh,
uruchamiać go.

Wczytywanie danych binarnych

Program convert może wczytać dane binarne interpretując je jako obrazek. Przykładowo, może to być tablica zawierająca wartości typu “char”. Napisz program obrazek.c zawierający poniższy kod:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define N 100
#define M 100

int main() {
  int i;
  unsigned char *tab;
  
  tab = malloc(N * M * sizeof(unsigned char));
  
  for (i = 0; i < N * M; i++) {
    tab[i] = 255 * i / (N * M - 1);
  }

  fwrite(tab, sizeof(unsigned char), N * M, stdout);
  free(tab);

  return 0;
}

Następnie skompiluj go za pomocą komendy

gcc obrazek.c -o obrazek.out

i wykonaj

./obrazek.out > obrazek

Mamy teraz plik binarny zawierający liczby typu char (1 bajt) od 0 do 255. Możemy dokonać jego konwersji na obrazek JPG wpisując:

convert -size 100x100 -depth 8 gray:obrazek obrazek.jpg

Uwaga: Zamiast typu “char” moglibyśmy użyć tablicy typu “float” i liczb z przedziału \([0, 1]\). Wtedy jednak musielibyśmy skonwertować obrazek za pomocą polecenia:

convert -size 100x100 -depth 32 \
-define quantum:format=floating-point gray:obrazek obrazek.jpg

Ćwiczenia

Zmniejsz dowolne zdjęcie do rozmiarów (dokładnie) 100 na 100 pixeli.
Zmodyfikuj utworzoną komendę, tak aby konwertować to zdjęcie na plik binarny.
Na podstawie programu obrazek.c napisz program filtr.c, który:
- wczyta ze standardowego wejścia tablicę (służy do tego funkcja “fread”),
```
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
```
gdzie: *ptr to wskaźnik na tablicę, size to rozmiar elementu tablicy, count to liczba elementów do wczytania, a *stream to wskaźnik do strumienia, na którym wykonywana jest operacja (w naszym przypadku będzie to stdin),
- dla każdej wczytanej liczby x znajdzie wartość, która pozwoli na odwrócenie odpowiadającego jej koloru (zauważ, że dla liczb typu char kolor czarny to 0, a kolor biały to 255),
- wynik przekształcenia wyśle do standardowego wyjścia.
Spróbuj przepuścić wybrany obrazek przez taki “filtr” i sprawdź wynik. Pamiętaj, że informacje możemy wysłać na standardowe wejście programu za pomocą <.
Napisz skrypt, który wszystkie pliki z aktualnego katalogu zmniejszy do rozmiaru 100 na 100 pikseli, dokona konwersji na pliki binarne, przepuści przez filtr i zapisze wyniki w postaci plików JPG.