Rust Wasm 图片转 ASCII 艺术

Posted 2023-03-01 王乐平

有一些隐藏在代码中的 ASCII 有意思的图片，如：

/*
                                 _
                              _ooOoo_
                             o8888888o
                             88" . "88
                             (| -_- |)
                             O\\  =  /O
                          ____/`---'\\____
                        .'  \\\\|     |//  `.
                       /  \\\\|||  :  |||//  \\
                      /  _||||| -:- |||||_  \\
                      |   | \\\\\\  -  /'| |   |
                      | \\_|  `\\`---'//  |_/ |
                      \\  .-\\__ `-. -'__/-.  /
                    ___`. .'  /--.--\\  `. .'___
                 ."" '<  `.___\\_<|>_/___.' _> \\"".
                | | :  `- \\`. ;`. _/; .'/ /  .' ; |    
                \\  \\ `-.   \\_\\_`. _.'_/_/  -' _.' /
  ================-.`___`-.__\\ \\___  /__.-'_.'_.-'================
                              `=--=-'                  

                   佛祖保佑    永无BUG    永不宕机
*/

可以把一些有意思的图片转成 ASCII 艺术图，嵌到代码中，或者 log 中。

整体原理比较简单，这里用 Rust Wasm 实现一下。

1. 原理

先简单说一下原理。

1. RGB 图片转成灰度图片。
2. 准备一些不同密度的 ASCII 字符。
3. 遍历灰度图片像素，根据亮度值 替换相应的 ASCII 字符。

这里主要说一下灰度的处理过程。

1.1 灰度处理

灰度和彩色图片的区别就是 R=G=B。

关于灰度值的计算，有 3 种主流方式：

• 最大值法：Max(R, G, B)。
• 平均值法：(R + G + B) / 3。
• 加权平均值法：
  • 0.2126 * R + 0.7152 * G + 0.0722 * B
  • 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B
  • Math.sqrt( (0.299 * R) ** 2 + (0.587 * G) ** 2 + (0.114 * B) ** 2 )

效果如下图所示 (演示地址)：

这里在 Rust 中用的是加权平均值的第一种方式：

pub fn get_luminance(r: u8, g: u8, b: u8) -> f32 
    let r = 0.2126 * (r as f32);
    let g = 0.7152 * (g as f32);
    let b = 0.0722 * (b as f32);
    r + g + b

2. Rust Image 的一些处理

这里罗列一下一些注意点。

2.1 JS 到 Rust 的 File 传递

这里需要转成 Uint8Array 进行传递：

const file = e.target.files[0];
const reader = new FileReader();

reader.onloadend = (evt) => 
  try 
    const u8buffer = new Uint8Array(evt.target.result);
    const result = get_rust_image(u8buffer);
   catch (error) 
    console.log( error );
  
;
file && reader.readAsArrayBuffer(file);

对应的 Rust 按照 Vec<u8> 处理 :

#[wasm_bindgen]
pub fn get_rust_image(raw: Vec<u8>)  ... 

2.2 Rust 到 JS Vec<u8> 传递

Rust 部分只要传递 Vec<u8> 即可：

#[wasm_bindgen]
pub fn get_rust_image(raw: Vec<u8>)  -> Vec<u8>  ... 

JS 消费时，按照 Uint8Array 处理即可：

// to Blob
const blob = new Blob([u8buffer.buffer]);
// to File
const file = new File([blob], 'image.unknown');
// to URL
const url = URL.createObjectURL(blob);

2.3 Rust Image Crate 输出图片数据

Image Crate 将图片加载完后，默认输出的 bytes 是一个解码后的原始数据，传递给 JS 后是无法正常使用的，需要对原始数据进行编码后，输出才行。

// 给编码器一块内存空间，用来写入数据
let mut output_buffer = vec![];
// 创建一个编码器
let mut encoder = JpegEncoder::new_with_quality(&mut output_buffer, 100);

// 编码输出
encoder
    .encode(&img_raw, width, height, ColorType::L8)
    .unwrap();

// 直接把内存输出就行
output_buffer

3. 实现

这里做了两个版本。

3.1 简版实现

这个比较简单，就是去色，匹配，再连接即可：

#[wasm_bindgen]
pub fn get_ascii_by_image(raw: Vec<u8>, scale: u32, reverse: bool) -> String 
    let img = load_from_memory(&raw).unwrap();
    let img = img
        .resize(
            (img.width() * scale / 100) as u32,
            (img.height() * scale / 100) as u32,
            FilterType::Nearest,
        )
        .grayscale();
    let mut pallete = [' ', '.', '\\\\', '*', '#', '$', '@'];
    let mut current_line = 0;
    let mut result = "".to_string();

    if reverse 
        pallete.reverse();
    

    for (_, line, rgba) in img.pixels() 
        if current_line != line 
            result.push('\\n');
            current_line = line;
        

        let r = 0.2126 * (rgba.0[0] as f32);
        let g = 0.7152 * (rgba.0[0] as f32);
        let b = 0.0722 * (rgba.0[0] as f32);
        let gray = r + g + b;
        let caracter = ((gray / 255.0) * (pallete.len() - 1) as f32).round() as usize;

        result.push(pallete[caracter]);

        // 填充一下，有些扁
        if caracter < (pallete.len() - 2) 
            result.push('.');
         else 
            result.push(' ');
        
    

    result

演示地址

执行时间在 20ms 左右。

3.2 Tai 版

看到一个支持 ASCII 种类挺多的 Rust 项目 https://github.com/MustafaSalih1993/tai ，于是将这个项目的 IO 部分进行了修改，适配 WASM 进行了编译处理。

演示地址

这个耗时在 50ms 左右。

4. 安装&使用

<script type="module">
  import initWasm, 
    get_gray_image,
    get_ascii_by_image,
    get_ascii_by_image_tai,
   from "./pkg/rust_wasm_image_ascii.js";

  initWasm()
    .then(() => );
</script>

可以直接使用仓库中 pkg/ 目录中的文件，也可以使用 upkg 的资源 https://unpkg.com/browse/rust-wasm-image-ascii/ ，也可以 npm install rust-wasm-image-ascii 使用。

接口描述参考这里：pkg/rust_wasm_image_ascii.d.ts

🌟 Github 代码地址：https://github.com/lecepin/rust-wasm-image-ascii

🌟 Github 原文地址