[—ATOC—] 1 [—AUTO_SECTION_NUMBER—] 1
画像を扱う
本実験ではレイトレーシング法によって画像を生成するが，そのためには当然ながら何らかの画像形式を扱う必要がある．
C言語には基本的な入出力機能やメモリ管理，文字列操作，数学関数，などを提供する標準ライブラリが用意されているが， これらに画像を扱うものは含まれていない．
通常，C言語によるプログラムで画像を扱うには，そのためのライブラリを用意する必要があるが，本実験では簡単のため テキストで記述可能な簡便な画像形式であるPPM形式を用いる．
PPM形式について
PPM形式はNetpbmというツールキットで扱う画像形式の一つである．
Netpbmは主に画像にフィルタ処理を施したり，様々な画像形式(JPEG, PNG, GIF, etc..)を相互に変換することを 目的として作られたツール群で，PPM形式はそれら画像形式の中間形式の一つである．
PPM形式の画像ファイルは全てプレーンテキストで記述することが出来る．
PPM形式は以下のような構造を持っている.
- マジックナンバー”P3″
- 画像の幅と高さ
- 色深度
- 画像データ(RGB色値のシーケンス)
以下はPPM形式の例である.
P3 # "P3"はマジックナンバー # "#"記号から改行まではコメントとして無視される 3 2 # 画像の幅と高さ 255 # 色深度 # ここから下は画像データ 255 0 0 0 255 0 0 0 255 255 255 0 255 255 255 0 0 0
【確認】 上記のテキストをエディタで入力して保存し，以下のコマンドで表示させよ． (ここでは”simple.ppm”というファイル名で保存している.)
図1ような画像が表示されることを確認せよ．
図1. 表示結果
このコマンド(display)を終了する際は，qキーを押すかウィンドウの閉じる(×)ボタンを押下する．
※ 上述の画像は幅3ピクセル，高さ2ピクセルときわめて小さい画像なので上記のコマンドでは10倍の大きさに拡大して表示させている．”-sample 1000%”の指定は常に必須というわけではない（以後は使用しない）．
画像データの格納方向
プログラムで画像を扱う場合は，画像データそのものは一次元の配列としてメモリに格納する場合が多い．
その際の，メモリ上のレイアウトはいろいろな場合があるが，たいていは画像の一行(1ピクセル行)を上から順番つなぎ合わせたレイアウトを用いる場合が多い．
図2にその例を示す．
図2. 一次元配列としての画像データ
PPM形式もこの習慣に倣っている．PPM形式ではひとつの画素を3つの数値の組として表現し，画像データ全体は画素データの一次元の配列として表現されている． この関係を図3に示す．
図3. PPM形式のテキストと画像の対応
課題 [—EXCLUDE—]
課題1-1 最初のプログラム
(作業時間目安：5分)
幅512，高さ512のPPM形式の画像を生成するプログラムを作成せよ．
画素値は全て(r,g,b)=(255,127,64)で塗りつぶすこと．
ソースファイル名はfill.cとする．
以下のプログラムを穴埋めせよ．
生成画像は図4のようになる．
図4. fill.cの生成画像
プログラムのビルド方法および実行方法
以下のコマンドでプログラムの実行形式を生成する．
以下断りがない場合，生成する実行形式の名前はソースファイル名から拡張子.cを除いたものとする．
問題なくビルドできたら，以下のコマンドでPPM形式画像を生成し表示する．
課題1-2 単純なグラデーション
(作業時間目安：5分)
幅512，高さ512のPPM形式の画像を生成するプログラムを作成せよ．
この画像はX方向に従って黒から白へのグラデーションをもつ．
ソースファイル名はgradation1.cとする．
生成画像は図5のようになる．
図5. gradation1.cの生成画像
ヒント：座標値の範囲[0,511]を，一端[0.0,1.0]にマップする．
プログラムのビルド方法および実行方法
以下のコマンドでプログラムの実行形式を生成する．
以下断りがない場合，生成する実行形式の名前はソースファイル名から拡張子.cを除いたものとする．
問題なくビルドできたら，以下のコマンドでPPM形式画像を生成し表示する．
課題1-3 RGBチャネルごとのグラデーション
(作業時間目安：10分)
幅512，高さ512のPPM形式の画像を生成するプログラムを作成せよ．
ソースファイル名はgradation2.cとする．
この画像はRGBの各チャネルごとに以下のようなグラデーションを持つ．
- Rチャネル：X方向に従って255から0に変化する
- Gチャネル：Y方向に従って0から255に変化する
- Bチャネル：座標(0,0)のとき0，座標(511,511)のとき255となる．
生成画像は図6のようになる．
図6. gradation2.cの生成画像
ヒント：BチャネルはX座標とY座標の積
プログラムのビルド方法および実行方法
以下のコマンドでプログラムの実行形式を生成する．
以下断りがない場合，生成する実行形式の名前はソースファイル名から拡張子.cを除いたものとする．
問題なくビルドできたら，以下のコマンドでPPM形式画像を生成し表示する．
0 Comments.