用Linux终端播放Bad Apple
2024-01-24 11:28:44 #C

引子

Bad Apple常常指一部影绘PV：【東方】Bad Apple!! ＰＶ【影絵】。在各大网站，您可以看到很多在不同设备上播放这个PV的视频，包括但不限于单片机液晶屏、国际象棋棋盘等。

本文主要讲述如何借助libpng、ncurses和ffmpeg，编写C语言程序，在uxterm上播放该视频。

预处理

基本思想是：我们需要将视频流转换为一张张图片，然后通过计算图片每个像素的灰度，输出白色/黑色的色块，达到播放的效果。

首先，视频流转换为图片，可以使用ffmpeg工具，只需要在命令行执行：

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ffmpeg -i VIDEO_NAME %04d.png

这个意思是，将VIDEO_NAME这个视频流转化为一张张图片，图片是png格式，名称是一个补零四位数整数，比如0001.png、0887.png或1145.png。

为了查看图片的颜色属性，比如RGB、RGBA，可以使用file命令：

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file 0001.png

我这里输出的是RGB。

图片的加载

单个图片的加载

png图片的加载需要用到libpng这个库，读取的代码如下所示：

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png_bytepp ReadPNG(char* file_name, int* height, int* width) {
  // Read file
  FILE* fp = fopen(file_name, "rb");
  if(fp == NULL) {
    printf("Unable to read!\n");
    exit(-1);
  }
  // Initialize
  png_structp png_ptr = png_create_read_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
  png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
  png_init_io(png_ptr, fp);
  // Read Info of a picture
  png_read_png(png_ptr, info_ptr, PNG_TRANSFORM_IDENTITY, NULL);
  png_bytepp row_pointers = png_get_rows(png_ptr, info_ptr);
  // Get height and width of a png picture
  *height = png_get_image_height(png_ptr, info_ptr);
  *width = png_get_image_width(png_ptr, info_ptr);
  png_destroy_read_struct(&png_ptr, NULL, NULL);
  // Deinitalize
  fclose(fp);
  return row_pointers;
}

基本的思路是这样的，首先读取png文件，接着创建读取png的相关结构体，接着读取图片，将像素输入到一个指定结构体里，获取图片的长和宽。

多个图片的加载

首先，我们要获取图片的总数：

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int GetPNGNums(const char* path) {
    DIR* directory = NULL;
    int total_num = 0;
    if ((directory = opendir(path)) == NULL) {
        fprintf(stderr, "Can't open %s\n", path);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    struct dirent* entry = NULL;
    while ((entry = readdir(directory)) != NULL) {
        if (entry->d_type != DT_DIR) {
	  ++total_num;
        }
    }
    closedir(directory);
    return total_num;
}

这里用到了dirent库，遍历文件夹，获取所有非文件夹的文件总数即可。

输出

首先，要初始化窗口：

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void InitWindow() {
  window = initscr();
  refresh();
  getmaxyx(window, *&window_height, *&window_width);
  start_color();
  // Hide cursor
  curs_set(0);
  refresh();
  init_pair(1, COLOR_WHITE, COLOR_BLACK);
  init_pair(2, COLOR_WHITE, COLOR_WHITE);
  init_pair(3, COLOR_BLACK, COLOR_BLACK);
  wbkgd(window, COLOR_PAIR(1));
  attron(A_BOLD);
}

首先初始化窗口，然后获取窗口的长和宽，这一步的目的是便于之后的图片缩放，接着初始化颜色色对，按照编号，前景色，背景色的顺序初始化即可，接着使用wbkgd设置窗口背景颜色。

接着，将每张图片的像素输出到窗口上：

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   for(int h = 0; h < height; h+=HEIGHT_RATIO) {
     curr_col = 0;
     for(int w = 0; w < width; w+=WIDTH_RATIO) {
unsigned int r = row_pointers[h][w*3+0],
  g = row_pointers[h][w*3+1],
  b = row_pointers[h][w*3+2];
unsigned int gray = RGB2Gray(r, g, b);
if(gray >= THRESHOLD) {
  attron(COLOR_PAIR(2));
  mvaddch(curr_row, curr_col, ' ');
  attroff(COLOR_PAIR(2));
} else {
  attron(COLOR_PAIR(3));
  mvaddch(curr_row, curr_col, ' ');
  attroff(COLOR_PAIR(3));
}
curr_col++;
     }
     curr_row++;
   }

这里，HEIGHT_RATIO和WIDTH_RATIO分别代表图片长宽的缩放比例，比如HEIGHT_RATIO为2，就代表在图片长的遍历上，要跳过一个像素，这样图片的长就变为了原来的1/2。

对于灰度的计算，我采用了一个近似的方法：

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unsigned int RGB2Gray(unsigned int R, unsigned int G, unsigned int B) {
  return (R+G+B)/3;
}

接着设置一个灰度阈值THRESHOLD，根据灰度与阈值的关系决定输出黑块/白块即可。

在每次输出之后，需要应用usleep()睡眠一段时间，这个时间可以根据采样率等计算。

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