Lanczos法

20181121_Bitmap_Lanczos.cs

using System;
using UnityEngine;

public partial class Bitmap
{
	private const int lanczosDefaultN = 3;

	private Bitmap resizeLanczos(uint width, uint height, uint range = lanczosDefaultN)
	{
		var bitmap = new Bitmap(width, height);

		// スケール
		var scaleX = (float)width / _width;
		var scaleY = (float)height / _height;

		// 単位を原画像の座標系に変換
		var unitX = 1.0f / scaleX;
		var unitY = 1.0f / scaleY;

		// 原画像から参照する範囲
		var n = (float)range;
		var rangeX = n;
		var rangeY = n;

		// 1ピクセル幅を考慮した座標の補正
		var correctionX = unitX * 0.5f;
		var correctionY = unitY * 0.5f;

		// 縮小のときは参照範囲を拡大
		if(unitX > 1.0f) {
			rangeX *= unitX;
		}
		if(unitY > 1.0f) {
			rangeY *= unitY;
		}

		parallelFor(0, (int)bitmap._height, y => {
			for(int x = 0; x < bitmap._width; ++x) {
				// 原画像の座標系に変換
				var srcX = unitX * x + correctionX;
				var srcY = unitY * y + correctionY;

				bitmap[x, y] = interpolateLanczos(srcX, srcY, rangeX, rangeY, n);
			}
		});

		return bitmap;
	}

	private Color interpolateLanczos(float srcX, float srcY, float rangeX, float rangeY, float n)
	{
		float r = 0.0f;
		float g = 0.0f;
		float b = 0.0f;
		float a = 0.0f;

		// 距離のスケール修正
		var scaleCorrectionX = n / rangeX;
		var scaleCorrectionY = n / rangeY;

		var totalWeight = 0.0f;

		// 基準位置(srcX, srcY)から距離n未満のピクセル範囲を求める
		int firstX = (int)Mathf.Clamp(srcX - rangeX + 0.5f, 0.0f, _width + 1);
		int firstY = (int)Mathf.Clamp(srcY - rangeY + 0.5f, 0.0f, _height + 1);
		int lastX = (int)Mathf.Clamp(srcX + rangeX - 0.5f, 0.0f, _width + 1);
		int lastY = (int)Mathf.Clamp(srcY + rangeY - 0.5f, 0.0f, _height + 1);

		// 1ピクセルずつ参照して距離パターンが限られるため重みをキャッシュ
		var weightX = new float[lastX - firstX + 1];
		var weightY = new float[lastY - firstY + 1];

		// X方向の重みを事前計算
		for(int intX = firstX; intX <= lastX; ++intX) {
			// 着目ピクセルの中心と基準位置との距離から重み算出
			var diff = (intX + 0.5f - srcX) * scaleCorrectionX;
			weightX[intX - firstX] = lanczos(diff, n);
		}

		// Y方向の重みを事前計算
		for(int intY = firstY; intY <= lastY; ++intY) {
			// 着目ピクセルの中心と基準位置との距離から重み算出
			var diff = (intY + 0.5f - srcY) * scaleCorrectionY;
			weightY[intY - firstY] = lanczos(diff, n);
		}

		for(int intY = firstY; intY <= lastY; ++intY) {
			for(int intX = firstX; intX <= lastX; ++intX) {
				var weight = weightX[intX - firstX] * weightY[intY - firstY];

				if(weight == 0.0f) continue;
				totalWeight += weight;

				var color = get(intX, intY);

				// 完全透過部分のカラー影響を無視
				if(color.a == 0.0f) continue;

				r += color.r * weight;
				g += color.g * weight;
				b += color.b * weight;
				a += color.a * weight;
			}
		}

		var result = new Color(r, g, b, a);

		// 積分なので全体で重み1となるよう補正
		if(totalWeight != 0.0f) {
			result = result / totalWeight;
		}

		return result;
	}

	private static float lanczos(float x, float n)
	{
		if(Math.Abs(x) >= n) return 0.0f;
		return sinc(x) * sinc(x / n);
	}

	private static float sinc(float x)
	{
		if(x == 0.0f) return 1.0f;
		return (float)(Math.Sin(Math.PI * x) / (Math.PI * x));
	}
}