source: libpipi/trunk/examples/img2twit.cpp @ 3524

Last change on this file since 3524 was 3524, checked in by Sam Hocevar, 12 years ago

Fix a bug in img2twit's cell allocation.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 34.0 KB
Line 
1/*
2 *  img2twit      Image to short text message encoder/decoder
3 *  Copyright (c) 2009 Sam Hocevar <sam@hocevar.net>
4 *                All Rights Reserved
5 *
6 *  This program is free software. It comes without any warranty, to
7 *  the extent permitted by applicable law. You can redistribute it
8 *  and/or modify it under the terms of the Do What The Fuck You Want
9 *  To Public License, Version 2, as published by Sam Hocevar. See
10 *  http://sam.zoy.org/wtfpl/COPYING for more details.
11 */
12
13#include "config.h"
14
15#include <stdio.h>
16#include <stdlib.h>
17#include <string.h>
18#include <math.h>
19
20#include <CGAL/Exact_predicates_inexact_constructions_kernel.h>
21#include <CGAL/Delaunay_triangulation_2.h>
22#include <CGAL/natural_neighbor_coordinates_2.h>
23
24#include <pipi.h>
25
26#include "../genethumb/mygetopt.h"
27
28/*
29 * User-definable settings.
30 */
31
32/* The Unicode characters at disposal - XXX: must be _ordered_ */
33static const uint32_t unichars[] =
34{
35    /* Printable ASCII (except space) */
36    //0x0021, 0x007f,
37
38    /* Stupid symbols and Dingbats shit */
39    //0x25a0, 0x2600, /* Geometric Shapes */
40    //0x2600, 0x269e, 0x26a0, 0x26bd, 0x26c0, 0x26c4, /* Misc. Symbols */
41    //0x2701, 0x2705, 0x2706, 0x270a, 0x270c, 0x2728, 0x2729, 0x274c,
42    //  0x274d, 0x274e, 0x274f, 0x2753, 0x2756, 0x2757, 0x2758, 0x275f,
43    //  0x2761, 0x2795, 0x2798, 0x27b0, 0x27b1, 0x27bf, /* Dingbats */
44
45    /* Chinese-looking stuff */
46    //0x2e80, 0x2e9a, 0x2e9b, 0x2ef4, /* CJK Radicals Supplement */
47    //0x2f00, 0x2fd6, /* Kangxi Radicals */
48    //0x3400, 0x4db6, /* CJK Unified Ideographs Extension A */
49    0x4e00, 0x9fa6, /* CJK Unified Ideographs */
50
51    /* Korean - most people don't know the difference anyway */
52    //0xac00, 0xd7a4, /* Hangul Syllables */
53
54    /* More Chinese */
55    //0xf900, 0xfa2e, 0xfa30, 0xfa6b, 0xfa70, 0xfada, /* CJK Compat. Idgphs. */
56
57    /* TODO: there's also the U+20000 and U+2f800 planes, but they're
58     * not supported by the Twitter Javascript filter (yet?). */
59
60    /* End of list marker - XXX: don't remove! */
61    0x0000, 0x0000
62};
63
64/* The maximum image size we want to support */
65#define MAX_W 4000
66#define MAX_H 4000
67
68/* How does the algorithm work: one point per cell, or two */
69#define POINTS_PER_CELL 2
70
71/*
72 * These values can be overwritten at runtime
73 */
74
75/* Debug mode */
76static bool DEBUG_MODE = false;
77
78/* The maximum message length */
79static int MAX_MSG_LEN = 140;
80
81/* Iterations per point -- larger means slower but nicer */
82static int ITERATIONS_PER_POINT = 50;
83
84/* The range value for point parameters: X Y, red/green/blue, "strength"
85 * Tested values (on Mona Lisa) are:
86 *  16 16 5 5 5 2 -> 0.06511725914
87 *  16 16 6 7 6 1 -> 0.05731491348 *
88 *  16 16 7 6 6 1 -> 0.06450513783
89 *  14 14 7 7 6 1 -> 0.0637207893
90 *  19 19 6 6 5 1 -> 0.06801999094 */
91static unsigned int RANGE_X = 16;
92static unsigned int RANGE_Y = 16;
93static unsigned int RANGE_R = 6;
94static unsigned int RANGE_G = 6;
95static unsigned int RANGE_B = 6;
96static unsigned int RANGE_S = 1;
97
98/*
99 * These values are computed at runtime
100 */
101
102static float TOTAL_BITS;
103static float HEADER_BITS;
104static float DATA_BITS;
105static float CELL_BITS;
106
107static int NUM_CHARACTERS;
108static int MAX_ITERATIONS;
109static unsigned int TOTAL_CELLS;
110
111#define RANGE_SY (RANGE_S*RANGE_Y)
112#define RANGE_SYX (RANGE_S*RANGE_Y*RANGE_X)
113#define RANGE_SYXR (RANGE_S*RANGE_Y*RANGE_X*RANGE_R)
114#define RANGE_SYXRG (RANGE_S*RANGE_Y*RANGE_X*RANGE_R*RANGE_G)
115#define RANGE_SYXRGB (RANGE_S*RANGE_Y*RANGE_X*RANGE_R*RANGE_G*RANGE_B)
116
117struct K : CGAL::Exact_predicates_inexact_constructions_kernel {};
118typedef CGAL::Delaunay_triangulation_2<K> Delaunay_triangulation;
119typedef std::vector<std::pair<K::Point_2, K::FT> > Point_coordinate_vector;
120
121/* Global aspect ratio */
122static unsigned int dw, dh;
123
124/* Global point encoding */
125static uint32_t points[4096]; /* FIXME: allocate this dynamically */
126static int npoints = 0;
127
128/* Global triangulation */
129static Delaunay_triangulation dt;
130
131/*
132 * Unicode stuff handling
133 */
134
135/* Return the number of chars in the unichars table */
136static int count_unichars(void)
137{
138    int ret = 0;
139
140    for(int u = 0; unichars[u] != unichars[u + 1]; u += 2)
141        ret += unichars[u + 1] - unichars[u];
142
143    return ret;
144}
145
146/* Get the ith Unicode character in our list */
147static uint32_t index2uni(uint32_t i)
148{
149    for(int u = 0; unichars[u] != unichars[u + 1]; u += 2)
150        if(i < unichars[u + 1] - unichars[u])
151            return unichars[u] + i;
152        else
153            i -= unichars[u + 1] - unichars[u];
154
155    return 0; /* Should not happen! */
156}
157
158/* Convert a Unicode character to its position in the compact list */
159static uint32_t uni2index(uint32_t x)
160{
161    uint32_t ret = 0;
162
163    for(int u = 0; unichars[u] != unichars[u + 1]; u += 2)
164        if(x < unichars[u + 1])
165            return ret + x - unichars[u];
166        else
167            ret += unichars[u + 1] - unichars[u];
168
169    return ret; /* Should not happen! */
170}
171
172static uint8_t const utf8_trailing[256] =
173{
174    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
175    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
176    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
177    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
178    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
179    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
180    1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1, 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
181    2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2, 3,3,3,3,3,3,3,3,4,4,4,4,5,5,5,5
182};
183
184static uint32_t const utf8_offsets[6] =
185{
186    0x00000000UL, 0x00003080UL, 0x000E2080UL,
187    0x03C82080UL, 0xFA082080UL, 0x82082080UL
188};
189
190static uint32_t fread_utf8(FILE *f)
191{
192    int ch, i = 0, todo = -1;
193    uint32_t ret = 0;
194
195    for(;;)
196    {
197        ch = fgetc(f);
198        if(!ch)
199            return 0;
200        if(todo == -1)
201            todo = utf8_trailing[ch];
202        ret += ((uint32_t)ch) << (6 * (todo - i));
203        if(todo == i++)
204            return ret - utf8_offsets[todo];
205    }
206}
207
208static void fwrite_utf8(FILE *f, uint32_t x)
209{
210    static const uint8_t mark[7] =
211    {
212        0x00, 0x00, 0xC0, 0xE0, 0xF0, 0xF8, 0xFC
213    };
214
215    char buf[8];
216    char *parser = buf;
217    size_t bytes;
218
219    if(x < 0x80)
220    {
221        fprintf(f, "%c", x);
222        return;
223    }
224
225    bytes = (x < 0x800) ? 2 : (x < 0x10000) ? 3 : 4;
226    parser += bytes;
227    *parser = '\0';
228
229    switch(bytes)
230    {
231        case 4: *--parser = (x | 0x80) & 0xbf; x >>= 6;
232        case 3: *--parser = (x | 0x80) & 0xbf; x >>= 6;
233        case 2: *--parser = (x | 0x80) & 0xbf; x >>= 6;
234    }
235    *--parser = x | mark[bytes];
236
237    fprintf(f, "%s", buf);
238}
239
240/*
241 * Our nifty non-power-of-two bitstack handling
242 */
243
244class bitstack
245{
246public:
247    bitstack() { alloc(); init(0); }
248
249    ~bitstack() { delete[] digits; delete[] str; }
250
251    char const *tostring()
252    {
253        int pos = sprintf(str, "0x%x", digits[msb]);
254
255        for(int i = msb - 1; i >= 0; i--)
256            pos += sprintf(str + pos, "%08x", digits[i]);
257
258        return str;
259    }
260
261    void push(uint32_t val, uint32_t range)
262    {
263        if(!range)
264            return;
265
266        mul(range);
267        add(val % range);
268    }
269
270    uint32_t pop(uint32_t range)
271    {
272        if(!range)
273            return 0;
274
275        return div(range);
276    }
277
278    bool isempty()
279    {
280        for(int i = msb; i >= 0; i--)
281            if(digits[i])
282                return false;
283
284        return true;
285    }
286
287private:
288    bitstack(uint32_t i) { alloc(); init(i); }
289
290    bitstack(bitstack &b)
291    {
292        alloc();
293        msb = b.msb;
294        memcpy(digits, b.digits, (MAX_MSG_LEN + 1) * sizeof(uint32_t));
295    }
296
297    bitstack(bitstack const &b)
298    {
299        alloc();
300        msb = b.msb;
301        memcpy(digits, b.digits, (MAX_MSG_LEN + 1) * sizeof(uint32_t));
302    }
303
304    void alloc()
305    {
306        digits = new uint32_t[MAX_MSG_LEN + 1];
307        str = new char[(MAX_MSG_LEN + 1) * 8 + 1];
308    }
309
310    void init(uint32_t i)
311    {
312        msb = 0;
313        memset(digits, 0, (MAX_MSG_LEN + 1) * sizeof(uint32_t));
314        digits[0] = i;
315    }
316
317    /* Could be done much faster, but we don't care! */
318    void add(uint32_t x) { add(bitstack(x)); }
319    void sub(uint32_t x) { sub(bitstack(x)); }
320
321    void add(bitstack const &_b)
322    {
323        /* Copy the operand in case we get added to ourselves */
324        bitstack b(_b);
325        uint64_t x = 0;
326
327        if(msb < b.msb)
328            msb = b.msb;
329
330        for(int i = 0; i <= msb; i++)
331        {
332            uint64_t tmp = (uint64_t)digits[i] + (uint64_t)b.digits[i] + x;
333            digits[i] = tmp;
334            if((uint64_t)digits[i] == tmp)
335                x = 0;
336            else
337            {
338                x = 1;
339                if(i == msb)
340                    msb++;
341            }
342        }
343    }
344
345    void sub(bitstack const &_b)
346    {
347        /* Copy the operand in case we get substracted from ourselves */
348        bitstack b(_b);
349        uint64_t x = 0;
350
351        /* We cannot substract a larger number! */
352        if(msb < b.msb)
353        {
354            init(0);
355            return;
356        }
357
358        for(int i = 0; i <= msb; i++)
359        {
360            uint64_t tmp = (uint64_t)digits[i] - (uint64_t)b.digits[i] - x;
361            digits[i] = tmp;
362            if((uint64_t)digits[i] == tmp)
363                x = 0;
364            else
365            {
366                x = 1;
367                if(i == msb)
368                {
369                    /* Error: carry into MSB! */
370                    init(0);
371                    return;
372                }
373            }
374        }
375
376        while(msb > 0 && digits[msb] == 0) msb--;
377    }
378
379    void mul(uint32_t x)
380    {
381        bitstack b(*this);
382        init(0);
383
384        while(x)
385        {
386            if(x & 1)
387                add(b);
388            x /= 2;
389            b.add(b);
390        }
391    }
392
393    uint32_t div(uint32_t x)
394    {
395        bitstack b(*this);
396
397        for(int i = msb; i >= 0; i--)
398        {
399            uint64_t tmp = b.digits[i] + (((uint64_t)b.digits[i + 1]) << 32);
400            uint32_t res = tmp / x;
401            uint32_t rem = tmp % x;
402            digits[i]= res;
403            b.digits[i + 1] = 0;
404            b.digits[i] = rem;
405        }
406
407        while(msb > 0 && digits[msb] == 0) msb--;
408
409        return b.digits[0];
410    }
411
412    int msb;
413    uint32_t *digits;
414    char *str;
415};
416
417/*
418 * Point handling
419 */
420
421static unsigned int det_rand(unsigned int mod)
422{
423    static unsigned long next = 1;
424    next = next * 1103515245 + 12345;
425    return ((unsigned)(next / 65536) % 32768) % mod;
426}
427
428static inline int range2int(float val, int range)
429{
430    int ret = (int)(val * ((float)range - 0.0001));
431    return ret < 0 ? 0 : ret > range - 1 ? range - 1 : ret;
432}
433
434static inline float int2midrange(int val, int range)
435{
436    return (float)(1 + 2 * val) / (float)(2 * range);
437}
438
439static inline float int2fullrange(int val, int range)
440{
441    return range > 1 ? (float)val / (float)(range - 1) : 0.0;
442}
443
444static inline void set_point(int index, float x, float y, float r,
445                             float g, float b, float s)
446{
447    int dx = (index / POINTS_PER_CELL) % dw;
448    int dy = (index / POINTS_PER_CELL) / dw;
449
450    float fx = (x - dx * RANGE_X) / RANGE_X;
451    float fy = (y - dy * RANGE_Y) / RANGE_Y;
452
453    int is = range2int(s, RANGE_S);
454
455    int ix = range2int(fx, RANGE_X);
456    int iy = range2int(fy, RANGE_Y);
457
458    int ir = range2int(r, RANGE_R);
459    int ig = range2int(g, RANGE_G);
460    int ib = range2int(b, RANGE_B);
461
462    points[index] = is + RANGE_S * (iy + RANGE_Y * (ix + RANGE_X *
463                               (ib + RANGE_B * (ig + (RANGE_R * ir)))));
464}
465
466static inline void get_point(int index, float *x, float *y, float *r,
467                             float *g, float *b, float *s)
468{
469    uint32_t pt = points[index];
470
471    unsigned int dx = (index / POINTS_PER_CELL) % dw;
472    unsigned int dy = (index / POINTS_PER_CELL) / dw;
473
474    *s = int2fullrange(pt % RANGE_S, RANGE_S); pt /= RANGE_S;
475
476    float fy = int2midrange(pt % RANGE_Y, RANGE_Y); pt /= RANGE_Y;
477    float fx = int2midrange(pt % RANGE_X, RANGE_X); pt /= RANGE_X;
478
479    *x = (fx + dx) * RANGE_X /*+ 0.5 * (index & 1)*/;
480    *y = (fy + dy) * RANGE_Y /*+ 0.5 * (index & 1)*/;
481
482    *b = int2midrange(pt % RANGE_R, RANGE_R); pt /= RANGE_R;
483    *g = int2midrange(pt % RANGE_G, RANGE_G); pt /= RANGE_G;
484    *r = int2midrange(pt % RANGE_B, RANGE_B); pt /= RANGE_B;
485}
486
487static inline float clip(float x, int modulo)
488{
489    float mul = (float)modulo + 0.9999;
490    int round = (int)(x * mul);
491    return (float)round / (float)modulo;
492}
493
494static void add_point(float x, float y, float r, float g, float b, float s)
495{
496    set_point(npoints, x, y, r, g, b, s);
497    npoints++;
498}
499
500#if 0
501static void add_random_point()
502{
503    points[npoints] = det_rand(RANGE_SYXRGB);
504    npoints++;
505}
506#endif
507
508#define NB_OPS 20
509
510static uint8_t rand_op(void)
511{
512    uint8_t x = det_rand(NB_OPS);
513
514    /* Randomly ignore statistically less efficient ops */
515    if(x == 0)
516        return rand_op();
517    if(x == 1 && (RANGE_S == 1 || det_rand(2)))
518        return rand_op();
519    if(x <= 5 && det_rand(2))
520        return rand_op();
521    //if((x < 10 || x > 15) && !det_rand(4)) /* Favour colour changes */
522    //    return rand_op();
523
524    return x;
525}
526
527static uint32_t apply_op(uint8_t op, uint32_t val)
528{
529    uint32_t rem, ext;
530
531    switch(op)
532    {
533    case 0: /* Flip strength value */
534    case 1:
535        /* Statistics show that this helps often, but does not reduce
536         * the error significantly. */
537        return val ^ 1;
538    case 2: /* Move up; if impossible, down */
539        rem = val % RANGE_S;
540        ext = (val / RANGE_S) % RANGE_Y;
541        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
542        return (val / RANGE_SY * RANGE_Y + ext) * RANGE_S + rem;
543    case 3: /* Move down; if impossible, up */
544        rem = val % RANGE_S;
545        ext = (val / RANGE_S) % RANGE_Y;
546        ext = ext < RANGE_Y - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
547        return (val / RANGE_SY * RANGE_Y + ext) * RANGE_S + rem;
548    case 4: /* Move left; if impossible, right */
549        rem = val % RANGE_SY;
550        ext = (val / RANGE_SY) % RANGE_X;
551        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
552        return (val / RANGE_SYX * RANGE_X + ext) * RANGE_SY + rem;
553    case 5: /* Move left; if impossible, right */
554        rem = val % RANGE_SY;
555        ext = (val / RANGE_SY) % RANGE_X;
556        ext = ext < RANGE_X - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
557        return (val / RANGE_SYX * RANGE_X + ext) * RANGE_SY + rem;
558    case 6: /* Corner 1 */
559        return apply_op(2, apply_op(4, val));
560    case 7: /* Corner 2 */
561        return apply_op(2, apply_op(5, val));
562    case 8: /* Corner 3 */
563        return apply_op(3, apply_op(5, val));
564    case 9: /* Corner 4 */
565        return apply_op(3, apply_op(4, val));
566    case 16: /* Double up */
567        return apply_op(2, apply_op(2, val));
568    case 17: /* Double down */
569        return apply_op(3, apply_op(3, val));
570    case 18: /* Double left */
571        return apply_op(4, apply_op(4, val));
572    case 19: /* Double right */
573        return apply_op(5, apply_op(5, val));
574    case 10: /* R-- (or R++) */
575        rem = val % RANGE_SYX;
576        ext = (val / RANGE_SYX) % RANGE_R;
577        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
578        return (val / RANGE_SYXR * RANGE_R + ext) * RANGE_SYX + rem;
579    case 11: /* R++ (or R--) */
580        rem = val % RANGE_SYX;
581        ext = (val / RANGE_SYX) % RANGE_R;
582        ext = ext < RANGE_R - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
583        return (val / RANGE_SYXR * RANGE_R + ext) * RANGE_SYX + rem;
584    case 12: /* G-- (or G++) */
585        rem = val % RANGE_SYXR;
586        ext = (val / RANGE_SYXR) % RANGE_G;
587        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
588        return (val / RANGE_SYXRG * RANGE_G + ext) * RANGE_SYXR + rem;
589    case 13: /* G++ (or G--) */
590        rem = val % RANGE_SYXR;
591        ext = (val / RANGE_SYXR) % RANGE_G;
592        ext = ext < RANGE_G - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
593        return (val / RANGE_SYXRG * RANGE_G + ext) * RANGE_SYXR + rem;
594    case 14: /* B-- (or B++) */
595        rem = val % RANGE_SYXRG;
596        ext = (val / RANGE_SYXRG) % RANGE_B;
597        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
598        return ext * RANGE_SYXRG + rem;
599    case 15: /* B++ (or B--) */
600        rem = val % RANGE_SYXRG;
601        ext = (val / RANGE_SYXRG) % RANGE_B;
602        ext = ext < RANGE_B - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
603        return ext * RANGE_SYXRG + rem;
604#if 0
605    case 15: /* Brightness-- */
606        return apply_op(9, apply_op(11, apply_op(13, val)));
607    case 16: /* Brightness++ */
608        return apply_op(10, apply_op(12, apply_op(14, val)));
609    case 17: /* RG-- */
610        return apply_op(9, apply_op(11, val));
611    case 18: /* RG++ */
612        return apply_op(10, apply_op(12, val));
613    case 19: /* GB-- */
614        return apply_op(11, apply_op(13, val));
615    case 20: /* GB++ */
616        return apply_op(12, apply_op(14, val));
617    case 21: /* RB-- */
618        return apply_op(9, apply_op(13, val));
619    case 22: /* RB++ */
620        return apply_op(10, apply_op(14, val));
621#endif
622    default:
623        return val;
624    }
625}
626
627static void render(pipi_image_t *dst, int rx, int ry, int rw, int rh)
628{
629    int lookup[dw * RANGE_X * 2 * dh * RANGE_Y * 2];
630    pipi_pixels_t *p = pipi_get_pixels(dst, PIPI_PIXELS_RGBA_F32);
631    float *data = (float *)p->pixels;
632    int x, y;
633
634    memset(lookup, 0, sizeof(lookup));
635    dt.clear();
636    for(int i = 0; i < npoints; i++)
637    {
638        float fx, fy, fr, fg, fb, fs;
639        get_point(i, &fx, &fy, &fr, &fg, &fb, &fs);
640        dt.insert(K::Point_2(fx, fy));
641        /* Keep link to point */
642        lookup[(int)(fx * 2) + dw * RANGE_X * 2 * (int)(fy * 2)] = i;
643    }
644
645    /* Add fake points to close the triangulation */
646    dt.insert(K::Point_2(-p->w, -p->h));
647    dt.insert(K::Point_2(2 * p->w, -p->h));
648    dt.insert(K::Point_2(-p->w, 2 * p->h));
649    dt.insert(K::Point_2(2 * p->w, 2 * p->h));
650
651    for(y = ry; y < ry + rh; y++)
652    {
653        for(x = rx; x < rx + rw; x++)
654        {
655            K::Point_2 m(x, y);
656            Point_coordinate_vector coords;
657            CGAL::Triple<
658              std::back_insert_iterator<Point_coordinate_vector>,
659              K::FT, bool> result =
660              CGAL::natural_neighbor_coordinates_2(dt, m,
661                                                   std::back_inserter(coords));
662
663            float r = 0.0f, g = 0.0f, b = 0.0f, norm = 0.000000000000001f;
664
665            Point_coordinate_vector::iterator it;
666            for(it = coords.begin(); it != coords.end(); ++it)
667            {
668                float fx, fy, fr, fg, fb, fs;
669
670                fx = (*it).first.x();
671                fy = (*it).first.y();
672
673                if(fx < 0 || fy < 0 || fx > p->w - 1 || fy > p->h - 1)
674                    continue;
675
676                int index = lookup[(int)(fx * 2)
677                                    + dw * RANGE_X * 2 * (int)(fy * 2)];
678
679                get_point(index, &fx, &fy, &fr, &fg, &fb, &fs);
680
681                //float k = pow((*it).second * (1.0 + fs), 1.2);
682                float k = (*it).second * (1.00f + fs);
683                //float k = (*it).second * (0.60f + fs);
684                //float k = pow((*it).second, (1.0f + fs));
685
686                r += k * fr;
687                g += k * fg;
688                b += k * fb;
689                norm += k;
690            }
691
692            data[4 * (x + y * p->w) + 0] = r / norm;
693            data[4 * (x + y * p->w) + 1] = g / norm;
694            data[4 * (x + y * p->w) + 2] = b / norm;
695            data[4 * (x + y * p->w) + 3] = 0.0;
696        }
697    }
698
699    pipi_release_pixels(dst, p);
700}
701
702static void analyse(pipi_image_t *src)
703{
704    pipi_pixels_t *p = pipi_get_pixels(src, PIPI_PIXELS_RGBA_F32);
705    float *data = (float *)p->pixels;
706
707    for(unsigned int dy = 0; dy < dh; dy++)
708        for(unsigned int dx = 0; dx < dw; dx++)
709        {
710            float min = 1.1f, max = -0.1f, mr = 0.0f, mg = 0.0f, mb = 0.0f;
711            float total = 0.0;
712            int xmin = 0, xmax = 0, ymin = 0, ymax = 0;
713            int npixels = 0;
714
715            for(unsigned int iy = RANGE_Y * dy; iy < RANGE_Y * (dy + 1); iy++)
716                for(unsigned int ix = RANGE_X * dx; ix < RANGE_X * (dx + 1); ix++)
717                {
718                    float lum = 0.0f;
719
720                    lum += data[4 * (ix + iy * p->w) + 0];
721                    lum += data[4 * (ix + iy * p->w) + 1];
722                    lum += data[4 * (ix + iy * p->w) + 2];
723                    lum /= 3;
724
725                    mr += data[4 * (ix + iy * p->w) + 0];
726                    mg += data[4 * (ix + iy * p->w) + 1];
727                    mb += data[4 * (ix + iy * p->w) + 2];
728
729                    if(lum < min)
730                    {
731                        min = lum;
732                        xmin = ix;
733                        ymin = iy;
734                    }
735
736                    if(lum > max)
737                    {
738                        max = lum;
739                        xmax = ix;
740                        ymax = iy;
741                    }
742
743                    total += lum;
744                    npixels++;
745                }
746
747            total /= npixels;
748            mr /= npixels;
749            mg /= npixels;
750            mb /= npixels;
751
752            float wmin, wmax;
753
754            if(total < min + (max - min) / 4)
755                wmin = 1.0, wmax = 0.0;
756            else if(total < min + (max - min) / 4 * 3)
757                wmin = 0.0, wmax = 0.0;
758            else
759                wmin = 0.0, wmax = 1.0;
760
761#if 0
762            add_random_point();
763            add_random_point();
764#else
765            /* 0.80 and 0.20 were chosen empirically, it gives a 10% better
766             * initial distance. Definitely worth it. */
767#if POINTS_PER_CELL == 1
768            if(total < min + (max - min) / 2)
769            {
770#endif
771            add_point(xmin, ymin,
772                      data[4 * (xmin + ymin * p->w) + 0] * 0.80 + mr * 0.20,
773                      data[4 * (xmin + ymin * p->w) + 1] * 0.80 + mg * 0.20,
774                      data[4 * (xmin + ymin * p->w) + 2] * 0.80 + mb * 0.20,
775                      wmin);
776#if POINTS_PER_CELL == 1
777            }
778            else
779            {
780#endif
781            add_point(xmax, ymax,
782                      data[4 * (xmax + ymax * p->w) + 0] * 0.80 + mr * 0.20,
783                      data[4 * (xmax + ymax * p->w) + 1] * 0.80 + mg * 0.20,
784                      data[4 * (xmax + ymax * p->w) + 2] * 0.80 + mb * 0.20,
785                      wmax);
786#if POINTS_PER_CELL == 1
787            }
788#endif
789#endif
790        }
791}
792
793#define MOREINFO "Try `%s --help' for more information.\n"
794
795int main(int argc, char *argv[])
796{
797    int opstats[2 * NB_OPS];
798    char const *srcname = NULL, *dstname = NULL;
799    pipi_image_t *src, *tmp, *dst;
800    double error = 1.0;
801    int width, height, ret = 0;
802
803    /* Parse command-line options */
804    for(;;)
805    {
806        int option_index = 0;
807        static struct myoption long_options[] =
808        {
809            { "output",      1, NULL, 'o' },
810            { "length",      1, NULL, 'l' },
811            { "quality",     1, NULL, 'q' },
812            { "debug",       0, NULL, 'd' },
813            { "help",        0, NULL, 'h' },
814            { NULL,          0, NULL, 0   },
815        };
816        int c = mygetopt(argc, argv, "o:l:q:dh", long_options, &option_index);
817
818        if(c == -1)
819            break;
820
821        switch(c)
822        {
823        case 'o':
824            dstname = myoptarg;
825            break;
826        case 'l':
827            MAX_MSG_LEN = atoi(myoptarg);
828            if(MAX_MSG_LEN < 16)
829            {
830                fprintf(stderr, "Warning: rounding minimum message length to 16\n");
831                MAX_MSG_LEN = 16;
832            }
833            break;
834        case 'q':
835            ITERATIONS_PER_POINT = 10 * atoi(myoptarg);
836            if(ITERATIONS_PER_POINT < 0)
837                ITERATIONS_PER_POINT = 0;
838            else if(ITERATIONS_PER_POINT > 100)
839                ITERATIONS_PER_POINT = 100;
840            break;
841        case 'd':
842            DEBUG_MODE = true;
843            break;
844        case 'h':
845            printf("Usage: img2twit [OPTIONS] SOURCE\n");
846            printf("       img2twit [OPTIONS] -o DESTINATION\n");
847            printf("Encode SOURCE image to stdout or decode stdin to DESTINATION.\n");
848            printf("\n");
849            printf("Mandatory arguments to long options are mandatory for short options too.\n");
850            printf("  -o, --output <filename>   output resulting image to filename\n");
851            printf("  -l, --length <size>       message length in characters (default 140)\n");
852            printf("  -q, --quality <rate>      set image quality (0 - 10) (default 5)\n");
853            printf("  -d, --debug               print debug information\n");
854            printf("  -h, --help                display this help and exit\n");
855            printf("\n");
856            printf("Written by Sam Hocevar. Report bugs to <sam@hocevar.net>.\n");
857            return EXIT_SUCCESS;
858        default:
859            fprintf(stderr, "%s: invalid option -- %c\n", argv[0], c);
860            printf(MOREINFO, argv[0]);
861            return EXIT_FAILURE;
862        }
863    }
864
865    if(myoptind == argc && !dstname)
866    {
867        fprintf(stderr, "%s: too few arguments\n", argv[0]);
868        printf(MOREINFO, argv[0]);
869        return EXIT_FAILURE;
870    }
871
872    if((myoptind == argc - 1 && dstname) || myoptind < argc - 1)
873    {
874        fprintf(stderr, "%s: too many arguments\n", argv[0]);
875        printf(MOREINFO, argv[0]);
876        return EXIT_FAILURE;
877    }
878
879    if(myoptind == argc - 1)
880        srcname = argv[myoptind];
881
882    pipi_set_gamma(1.0);
883
884    /* Precompute bit allocation */
885    NUM_CHARACTERS = count_unichars();
886    TOTAL_BITS = MAX_MSG_LEN * logf(NUM_CHARACTERS) / logf(2);
887    HEADER_BITS = logf(MAX_W * MAX_H) / logf(2);
888    DATA_BITS = TOTAL_BITS - HEADER_BITS;
889#if POINTS_PER_CELL == 1
890    CELL_BITS = logf(RANGE_SYXRGB) / logf(2);
891#else
892    // TODO: implement the following shit
893    //float coord_bits = logf((RANGE_Y * RANGE_X) * (RANGE_Y * RANGE_X + 1) / 2);
894    //float other_bits = logf(RANGE_R * RANGE_G * RANGE_B * RANGE_S);
895    //CELL_BITS = (coord_bits + 2 * other_bits) / logf(2);
896    CELL_BITS = 2 * logf(RANGE_SYXRGB) / logf(2);
897#endif
898    TOTAL_CELLS = (int)(DATA_BITS / CELL_BITS);
899    MAX_ITERATIONS = ITERATIONS_PER_POINT * POINTS_PER_CELL * TOTAL_CELLS;
900
901    bitstack b; /* We cannot declare this before, because MAX_MSG_LEN
902                 * wouldn't be defined. */
903
904    if(dstname)
905    {
906        /* Decoding mode: read UTF-8 text from stdin, find each
907         * character's index in our character list, and push it to our
908         * wonderful custom bitstream. */
909        uint32_t data[MAX_MSG_LEN];
910        for(int i = 0; i < MAX_MSG_LEN; i++)
911            data[i] = uni2index(fread_utf8(stdin));
912        for(int i = MAX_MSG_LEN; i--; )
913            b.push(data[i], NUM_CHARACTERS);
914
915        /* Read width and height from bitstream */
916        src = NULL;
917        width = b.pop(MAX_W);
918        height = b.pop(MAX_H);
919    }
920    else
921    {
922        /* Argument given: open image for encoding */
923        src = pipi_load(srcname);
924
925        if(!src)
926        {
927            fprintf(stderr, "Error loading %s\n", srcname);
928            return EXIT_FAILURE;
929        }
930
931        width = pipi_get_image_width(src);
932        height = pipi_get_image_height(src);
933    }
934
935    /* Compute best w/h ratio */
936    dw = 1; dh = TOTAL_CELLS;
937    for(unsigned int i = 1; i <= TOTAL_CELLS; i++)
938    {
939        int j = TOTAL_CELLS / i;
940
941        float r = (float)width / (float)height;
942        float ir = (float)i / (float)j;
943        float dwr = (float)dw / (float)dh;
944
945        if(fabs(logf(r / ir)) < fabs(logf(r / dwr)))
946        {
947            dw = i;
948            dh = TOTAL_CELLS / dw;
949        }
950    }
951    while((dh + 1) * dw <= TOTAL_CELLS) dh++;
952    while(dh * (dw + 1) <= TOTAL_CELLS) dw++;
953
954    /* Print debug information */
955    if(DEBUG_MODE)
956    {
957        fprintf(stderr, "Maximum message size: %i\n", MAX_MSG_LEN);
958        fprintf(stderr, "Available characters: %i\n", NUM_CHARACTERS);
959        fprintf(stderr, "Available bits: %f\n", TOTAL_BITS);
960        fprintf(stderr, "Maximum image resolution: %ix%i\n", MAX_W, MAX_H);
961        fprintf(stderr, "Image resolution: %ix%i\n", width, height);
962        fprintf(stderr, "Header bits: %f\n", HEADER_BITS);
963        fprintf(stderr, "Bits available for data: %f\n", DATA_BITS);
964        fprintf(stderr, "Cell bits: %f\n", CELL_BITS);
965        fprintf(stderr, "Available cells: %i\n", TOTAL_CELLS);
966        fprintf(stderr, "Wasted bits: %f\n",
967                DATA_BITS - CELL_BITS * TOTAL_CELLS);
968        fprintf(stderr, "Chosen image ratio: %i:%i (wasting %i point cells)\n",
969                dw, dh, TOTAL_CELLS - dw * dh);
970        fprintf(stderr, "Total wasted bits: %f\n",
971                DATA_BITS - CELL_BITS * dw * dh);
972    }
973
974    if(srcname)
975    {
976        /* Resize and filter image to better state */
977        tmp = pipi_resize(src, dw * RANGE_X, dh * RANGE_Y);
978        pipi_free(src);
979        src = pipi_median_ext(tmp, 1, 1);
980        pipi_free(tmp);
981
982        /* Analyse image */
983        analyse(src);
984
985        /* Render what we just computed */
986        tmp = pipi_new(dw * RANGE_X, dh * RANGE_Y);
987        render(tmp, 0, 0, dw * RANGE_X, dh * RANGE_Y);
988        error = pipi_measure_rmsd(src, tmp);
989
990        if(DEBUG_MODE)
991            fprintf(stderr, "Initial distance: %2.10g\n", error);
992
993        memset(opstats, 0, sizeof(opstats));
994        for(int iter = 0, stuck = 0, failures = 0, success = 0;
995            iter < MAX_ITERATIONS /* && stuck < 5 && */;
996            iter++)
997        {
998            if(failures > 500)
999            {
1000                stuck++;
1001                failures = 0;
1002            }
1003
1004            if(!DEBUG_MODE && !(iter % 16))
1005                fprintf(stderr, "\rEncoding... %i%%",
1006                        iter * 100 / MAX_ITERATIONS);
1007
1008            pipi_image_t *scrap = pipi_copy(tmp);
1009
1010            /* Choose a point at random */
1011            int pt = det_rand(npoints);
1012            uint32_t oldval = points[pt];
1013
1014            /* Compute the affected image zone */
1015            float fx, fy, fr, fg, fb, fs;
1016            get_point(pt, &fx, &fy, &fr, &fg, &fb, &fs);
1017            int zonex = (int)fx / RANGE_X - 1;
1018            int zoney = (int)fy / RANGE_Y - 1;
1019            int zonew = 3;
1020            int zoneh = 3;
1021            if(zonex < 0) { zonex = 0; zonew--; }
1022            if(zoney < 0) { zoney = 0; zoneh--; }
1023            if(zonex + zonew >= (int)dw) { zonew--; }
1024            if(zoney + zoneh >= (int)dh) { zoneh--; }
1025
1026            /* Choose random operations and measure their effect */
1027            uint8_t op1 = rand_op();
1028            //uint8_t op2 = rand_op();
1029
1030            uint32_t candidates[3];
1031            double besterr = error + 1.0;
1032            int bestop = -1;
1033            candidates[0] = apply_op(op1, oldval);
1034            //candidates[1] = apply_op(op2, oldval);
1035            //candidates[2] = apply_op(op1, apply_op(op2, oldval));
1036
1037            for(int i = 0; i < 1; i++)
1038            //for(int i = 0; i < 3; i++)
1039            {
1040                if(oldval == candidates[i])
1041                    continue;
1042
1043                points[pt] = candidates[i];
1044
1045                render(scrap, zonex * RANGE_X, zoney * RANGE_Y,
1046                       zonew * RANGE_X, zoneh * RANGE_Y);
1047
1048                double newerr = pipi_measure_rmsd(src, scrap);
1049                if(newerr < besterr)
1050                {
1051                    besterr = newerr;
1052                    bestop = i;
1053                }
1054            }
1055
1056            opstats[op1 * 2]++;
1057            //opstats[op2 * 2]++;
1058
1059            if(besterr < error)
1060            {
1061                points[pt] = candidates[bestop];
1062                /* Redraw image if the last check wasn't the best one */
1063                if(bestop != 2)
1064                    render(scrap, zonex * RANGE_X, zoney * RANGE_Y,
1065                           zonew * RANGE_X, zoneh * RANGE_Y);
1066
1067                pipi_free(tmp);
1068                tmp = scrap;
1069
1070                if(DEBUG_MODE)
1071                    fprintf(stderr, "%08i -.%08i %2.010g after op%i(%i)\n",
1072                            iter, (int)((error - besterr) * 100000000), error,
1073                            op1, pt);
1074
1075                error = besterr;
1076                opstats[op1 * 2 + 1]++;
1077                //opstats[op2 * 2 + 1]++;
1078                failures = 0;
1079                success++;
1080
1081                /* Save image! */
1082                //char buf[128];
1083                //sprintf(buf, "twit%08i.bmp", success);
1084                //if((success % 10) == 0)
1085                //    pipi_save(tmp, buf);
1086            }
1087            else
1088            {
1089                pipi_free(scrap);
1090                points[pt] = oldval;
1091                failures++;
1092            }
1093        }
1094
1095        if(DEBUG_MODE)
1096        {
1097            for(int j = 0; j < 2; j++)
1098            {
1099                fprintf(stderr,   "operation: ");
1100                for(int i = NB_OPS / 2 * j; i < NB_OPS / 2 * (j + 1); i++)
1101                    fprintf(stderr, "%4i ", i);
1102                fprintf(stderr, "\nattempts:  ");
1103                for(int i = NB_OPS / 2 * j; i < NB_OPS / 2 * (j + 1); i++)
1104                    fprintf(stderr, "%4i ", opstats[i * 2]);
1105                fprintf(stderr, "\nsuccesses: ");
1106                for(int i = NB_OPS / 2 * j; i < NB_OPS / 2 * (j + 1); i++)
1107                    fprintf(stderr, "%4i ", opstats[i * 2 + 1]);
1108                fprintf(stderr, "\n");
1109            }
1110
1111            fprintf(stderr, "Distance: %2.10g\n", error);
1112        }
1113        else
1114            fprintf(stderr, "\r                    \r");
1115
1116#if 0
1117        dst = pipi_resize(tmp, width, height);
1118        pipi_free(tmp);
1119
1120        /* Save image and bail out */
1121        pipi_save(dst, "lol.bmp");
1122        pipi_free(dst);
1123#endif
1124
1125        /* Push our points to the bitstream */
1126        for(int i = 0; i < npoints; i++)
1127            b.push(points[i], RANGE_SYXRGB);
1128        b.push(height, MAX_H);
1129        b.push(width, MAX_W);
1130
1131        /* Pop Unicode characters from the bitstream and print them */
1132        for(int i = 0; i < MAX_MSG_LEN; i++)
1133            fwrite_utf8(stdout, index2uni(b.pop(NUM_CHARACTERS)));
1134        fprintf(stdout, "\n");
1135    }
1136    else
1137    {
1138        /* Pop points from the bitstream */
1139        for(int i = dw * dh; i--; )
1140        {
1141#if POINTS_PER_CELL == 2
1142            points[i * 2 + 1] = b.pop(RANGE_SYXRGB);
1143            points[i * 2] = b.pop(RANGE_SYXRGB);
1144#else
1145            points[i] = b.pop(RANGE_SYXRGB);
1146#endif
1147        }
1148        npoints = dw * dh * POINTS_PER_CELL;
1149
1150        /* Render these points to a new image */
1151        tmp = pipi_new(dw * RANGE_X, dh * RANGE_Y);
1152        render(tmp, 0, 0, dw * RANGE_X, dh * RANGE_Y);
1153
1154        /* TODO: render directly to the final image; scaling sucks */
1155        dst = pipi_resize(tmp, width, height);
1156        pipi_free(tmp);
1157
1158        /* Save image and bail out */
1159        pipi_save(dst, dstname);
1160        pipi_free(dst);
1161    }
1162
1163    return ret;
1164}
1165
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.