详解使用JS如何制作简单的ASCII图与单极图

网络编程 2024/11/16 佚名

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ASCII图

在终端执行各种命令的时候经常会看到一些终端里显示出来的"图片"，远看仿佛一张图，近看则是一个个的 ASCII码，它们大致长这样子

而今天我们要做的则是用JS把一张给定的图片转换成这种用ASCII字符组成的“ASCII图” 先看看最终效果，假设我们给定的图片是这样子的，

这是代码处理后的结果，用了 I'mYasic 这8个字符来表示,还是可以分辨出大致的轮廓的。

单级图

而另一种图则是单极图，也就是黑白图片，还是刚刚那张图片，输出如下

基础知识

这两种图都是比较简单的，只需要以下知识即可

HTML5中的Canvas
像素的RGB值
JS中的Canvas相关API

制作ASCII图

一般来说，在计算机当中，我们看到的大多数图片都是由一个个像素点构成的，每一个像素点则由 RGBA 构成，在 css 中我们时常用的 rgba(255, 255, 255, 255, 0)就是一组RGBA值，也即是RGB三原色和Alpha透明度。当然一张图片不是仅仅包含所有像素点数据的，还包括一些描述信息，也称为图片的 profile，这一部分小则几KB,多则几百KB，是图片压缩中经常被处理的部分。

那么对于图片中每一个像素点来说，只要我们改变了其相应的RGBA的值，最终的图片也就变了样子。而修改哪些像素点、修改成什么样的RGBA，则决定着最终的图片风格，这也是许多滤镜采用的机制。

基于以上的理论知识，我们的ASCII图制作思路也就有了。ASCII图其实就是将一张图中的一个像素点，通过计算其RGBA的值，划分成给定的几个量化值，在这里由于我们用的 I'mYasic 这8个字符来表示，所以要分成8组值，每一组用一个ASCII字符来表示，最终就能组成一幅完整的ASCII图片。

接下来就是具体的代码实现。

获取图片的像素信息

通过 Canvas API 中的 getImageData() 方法我们可以获得一个对象，这个对象的属性里包含一个一维数组 data，这个一维数组每4个元素为一组，代表了一个 canvas 中指定范围的全部像素信息，并且依次是 RED，GREEN，BLUE，ALPHA。因此我们可以先把图片放进 canvas 中，再调用这个方法拿到像素。

不过我很疑惑为什么 data 是一个一维数组，通常处理的图片都是二维图片，如果用二维数组来表示像素信息，代码读取和处理会方便很多，也更容易理解。甚至可以用一个三维数组，专门用一个维度来放置RGBA信息。

获取图片像素信息的代码如下所示

var canvasContext = canvas.getContext("2d");
canvasContext.drawImage(sourceImg, 0, 0);
var imgData = canvasContext.getImageData(0 , 0, sourceImg.width, sourceImg.height);
var imgDataArray = imgData.data;

那么对于某一个像素点的RGBA值就可以这样获取

var r = imgDataArray[lineIndex];
var g = imgDataArray[lineIndex + 1];
var b = imgDataArray[lineIndex + 2];
var a = imgDataArray[lineIndex + 3];

其中 lineIndex 是遍历每一个像素点的基准变量。

图片灰度化

灰度化，也就是获取像素点的灰度值。由于每一个像素点包含着RGBA四种信息，而我们需要将所有像素点的RGBA值分成8组，因此需要统一一下RGBA的值，最终得到一个值Y，而相应的像素点的RGBA值满足 Y = R = G = B ，在这里我们不考虑透明度 Alpha。由于RGB的值相等像素点颜色是介于白色与黑色之间的灰色，所以这一过程也称为灰度化。

灰度化算法有很多种，我们在这里采取最简单的方式，即

Y = (R + G + B) * 1/3

相应代码如下

function rgb2gray(r, g, b) {
 return r * 0.333 + g * 0.333 + b * 0.333;
}

灰度图量化

灰度化以后的图片大致长这样子，可以看到色彩已经都变成灰色了。

那么接下来就是关键的“量化”过程。也就是说，我们要让把这些不同灰度的值分成8组，并且每一组都赋予一个ASCII字符作为标示，当然选取的ASCII字符也要有一定规律，简单来说就是颜色由深到浅相应的字符由繁到简。而量化过程就是将0-255范围等分成8个区间，依次判断灰度值在哪一个区间内，代码如下。

由于图像像素数目巨大，为了效率，判决时可以采取“二分判决”法提高判决速度。

function gray2asc(gray) {
 /*ASCII--I'mYasic*/
 /*32 64 96 128 160 192 224 256*/
 gray = 255 - gray;
 if (gray < 128){
  if (gray < 64){
   if (gray < 32){
    return '\''
   }
   else {
    return 'c'
   }
  }
  else {
   if (gray < 96){
    return 'i'
   }
   else {
    return 's'
   }
  }
 }
 else {
  if (gray < 192){
   if (gray < 160){
    return 'I'
   }
   else {
    return 'm'
   }
  }
  else {
   if (gray < 224){
    return 'a'
   }
   else {
    return 'Y'
   }
  }
 }
}

遍历与显示

上面大概讲解完了对于一个像素点变换为ASCII码的过程，接下来就是遍历和显示了。

遍历

遍历全部像素点并变换为ASCII码基本是不可能的，因为图片稍微大一些计算量就增长很多，所以我们折中一下，对于像素阵列的行与列都进行等间隔采样，最终展示出来的图片分辨率会随着采样间隔减小而增强。另外要注意 data 数组是一维数组，并且每4个元素为一组RGBA数据。相应代码如下

 var result = "";
 var lineIndex = 0;
 for (var lineHeight = 0; lineHeight < sourceImg.height; lineHeight += 12){
  var lineASC = "";
  for (var lineFlag = 0; lineFlag < sourceImg.width; lineFlag += 5){
   lineIndex = (lineHeight * sourceImg.width + lineFlag) * 4;
   var r = imgDataArray[lineIndex];
   var g = imgDataArray[lineIndex + 1];
   var b = imgDataArray[lineIndex + 2];
   lineASC += gray2asc(rgb2gray(r, g, b));
  }
  lineASC += '\n';
  result += lineASC;
 }

显示

最终获得的 result 字符串就是需要展示的ASCII码。但是必须注意，如果直接展示到页面上会因为每一个字符的字符宽度不一样而导致ASCII图“失真”，这里我们可以采用 Monospace 字体来确保字符宽度一致。

制作单极图

其实看完上面部分，就应该知道单极图非常好实现，同样需要获取像素信息并灰度化，只是量化时直接量化为 rgb(0, 0, 0) 和 rgb(255, 255, 255) 两种颜色就可以。

 var canvasContext = targetCanvas.getContext("2d");
 canvasContext.drawImage(sourceImg, 0, 0);
 var imgData = canvasContext.getImageData(0 , 0, sourceImg.width, sourceImg.height);
 var imgDataArray = imgData.data;
 for (var index = 0; index <= sourceImg.width * sourceImg.height * 4; index += 4){
  var red = imgDataArray[index];
  var green = imgDataArray[index + 1];
  var blue = imgDataArray[index + 2];
  var gray = rgb2gray(red, green, blue);
  if (gray < 128){
   imgData.data[index] = 0;
   imgData.data[index + 1] = 0;
   imgData.data[index + 2] = 0;
  }
  else {
   imgData.data[index] = 255;
   imgData.data[index + 1] = 255;
   imgData.data[index + 2] = 255;
  }
 }
 canvasContext.putImageData(imgData, 0, 0);

别忘了最后要用 putImageData 方法将修改后的像素信息放回 canvas 中进行显示。

ASCII图完整代码

function rgb2gray(r, g, b) {
 return r * 0.333 + g * 0.333 + b * 0.333;
}

function gray2asc(gray) {
 /*ASCII--I'mYasic*/
 /*32 64 96 128 160 192 224 256*/
 gray = 255 - gray;
 if (gray < 128){
  if (gray < 64){
   if (gray < 32){
    return '\''
   }
   else {
    return 'c'
   }
  }
  else {
   if (gray < 96){
    return 'i'
   }
   else {
    return 's'
   }
  }
 }
 else {
  if (gray < 192){
   if (gray < 160){
    return 'I'
   }
   else {
    return 'm'
   }
  }
  else {
   if (gray < 224){
    return 'a'
   }
   else {
    return 'Y'
   }
  }
 }
}

var img2ASC = function (canvas, sourceImg) {
 console.log(sourceImg.width + " " + sourceImg.height);

 var canvasContext = canvas.getContext("2d");
 canvasContext.drawImage(sourceImg, 0, 0);
 var imgData = canvasContext.getImageData(0 , 0, sourceImg.width, sourceImg.height);
 var imgDataArray = imgData.data;
 var result = "";
 var lineIndex = 0;
 for (var lineHeight = 0; lineHeight < sourceImg.height; lineHeight += 12){
  var lineASC = "";
  for (var lineFlag = 0; lineFlag < sourceImg.width; lineFlag += 5){
   lineIndex = (lineHeight * sourceImg.width + lineFlag) * 4;
   var r = imgDataArray[lineIndex];
   var g = imgDataArray[lineIndex + 1];
   var b = imgDataArray[lineIndex + 2];
   lineASC += gray2asc(rgb2gray(r, g, b));
  }
  lineASC += '\n';
  result += lineASC;
 }
 document.getElementById("result").innerHTML = result;
};

单极图完整代码

function rgb2gray(r, g, b) {
 return r * 0.333 + g * 0.333 + b * 0.333;
}

function gray2asc(gray) {
 /*ASCII--I'mYasic*/
 /*32 64 96 128 160 192 224 256*/
 if (gray < 128){
  if (gray < 64){
   if (gray < 32){
    return '\''
   }
   else {
    return 'c'
   }
  }
  else {
   if (gray < 96){
    return 'i'
   }
   else {
    return 's'
   }
  }
 }
 else {
  if (gray < 192){
   if (gray < 160){
    return 'I'
   }
   else {
    return 'm'
   }
  }
  else {
   if (gray < 224){
    return 'a'
   }
   else {
    return 'Y'
   }
  }
 }
}

var monoImg = function (targetCanvas, sourceImg) {
 targetCanvas.width = sourceImg.width;
 targetCanvas.height = sourceImg.height;
 var canvasContext = targetCanvas.getContext("2d");
 canvasContext.drawImage(sourceImg, 0, 0);
 var imgData = canvasContext.getImageData(0 , 0, sourceImg.width, sourceImg.height);
 var imgDataArray = imgData.data;
 for (var index = 0; index <= sourceImg.width * sourceImg.height * 4; index += 4){
  var red = imgDataArray[index];
  var green = imgDataArray[index + 1];
  var blue = imgDataArray[index + 2];
  var gray = rgb2gray(red, green, blue);
  if (gray < 128){
   imgData.data[index] = 0;
   imgData.data[index + 1] = 0;
   imgData.data[index + 2] = 0;
  }
  else {
   imgData.data[index] = 255;
   imgData.data[index + 1] = 255;
   imgData.data[index + 2] = 255;
  }
 }
 canvasContext.putImageData(imgData, 0, 0);
};

总结

这一篇博客主要讲了利用JS中的 Canvas API 进行一些简单的像素化操作，但其实还有很多地方可以继续改进。比如一般单极图出来后很多地方会有噪点，也就是一些碍眼的白点和黑点，可以通过一些方式“去掉噪点”，就留在以后写吧！以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。

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