グレースケール

実行例

ソースコード

TypeScript

0.jpg / app.ts

解説/アルゴリズム

画像を無彩色な状態にする、つまり灰色の明暗だけで表現した形式にすることをグレースケールと呼ぶ。

灰色の明暗には白や黒も含まれる。

無彩色というのは RGB で考えると、R, G, B それぞれの値が同じで、白(#ffffff), 黒(#000000)、灰色(#232323 や #777777 など) が該当する。

画像の各ピクセルには色情報が入っている。

例えば #123456 という色が入っているとして、それをグレースケールのアルゴリズムで変換すると、#333333 のような無彩色に変わる。

グレースケールのアルゴリズムは色々と存在するが、ここでは 2 つの手法を紹介する。

単純平均

(R + G + B) / 3;

RGB の平均値を RGB それぞれに代入する方法。

グレースケールとしての性能は低いが、計算自体は単純。

ITU-R BT.601

0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B;

ITU-R BT.601 はテレビ放送用の規格で、グレースケールの変換には上記の定数が使用される。

コード例(GLSL)

attribute vec2 aPosition;
attribute vec2 aTexCoord;
uniform vec2 uResolution;
varying vec2 vTexCoord;

void main() {
  vec2 clipSpace = aPosition / uResolution * 2.0 - 1.0;
  gl_Position = vec4(clipSpace * vec2(1, -1), 0, 1);
  vTexCoord = aTexCoord;
}

precision mediump float;
uniform sampler2D uImage;
varying vec2 vTexCoord;

void main() {
  vec4 color = texture2D(uImage, vTexCoord);
  // float gray = (color.r + color.g + color.b) / 3.0;
  float gray = 0.299 * color.r + 0.587 * color.g + 0.114 * color.b;
  gl_FragColor = vec4(gray, gray, gray, color.a);
}

コード例(p5.js)

import * as p5 from "p5";

new p5((p: p5) => {
  let image: p5.Image;

  p.preload = () => {
    image = p.loadImage("./0.jpg");
  };

  p.setup = () => {
    p.createCanvas(p.windowWidth, p.windowHeight);

    image.loadPixels();

    // 画像の全ピクセルを走査
    for (let y = 0; y < image.height; y++) {
      for (let x = 0; x < image.width; x++) {
        // 対象のピクセルを取り出す
        const color = getPixel(x, y);
        const r = p.red(color);
        const g = p.green(color);
        const b = p.blue(color);

        // const gray = (r + g + b) / 3; // 単純平均
        const gray = 0.299 * r + 0.587 * g + 0.114 * b; // ITU-R BT.601

        // 計算した明るさをRGBとしてセットする。
        setPixel(x, y, [gray, gray, gray]);
      }
    }

    image.updatePixels();
    p.image(image, 0, 0);
  };

  function getPixel(x: number, y: number): number[] {
    const i = (y * image.width + x) * 4;
    return [
      image.pixels[i],
      image.pixels[i + 1],
      image.pixels[i + 2],
      image.pixels[i + 3],
    ];
  }

  function setPixel(x: number, y: number, color: number[]): void {
    const i = (y * image.width + x) * 4;
    image.pixels[i + 0] = color[0];
    image.pixels[i + 1] = color[1];
    image.pixels[i + 2] = color[2];
  }
});

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