ぼかし処理について
フィルタの中には、周囲のドットの輝度との関係から新たな値を算出するものもあります。例えば、一般に「ぼかし」として使われるフィルタなどもその一つでしょう。ぼかしは、そのドットの周辺のドットの輝度を利用して新たな輝度を計算します。
こうしたフィルタ処理に用いられるのがConvolveOpクラスです。これはKernelと呼ばれる行列データを使ってフィルタ処理を行うクラスです。
ぼかしなどのフィルタは、一般に「畳み込み演算」と呼ばれる計算によって処理します。まず、あらかじめドットに隣接するドットの影響を示す係数を示す行列（実際には配列として扱われます）を用意しておきます。そしてドットの輝度を計算する際には、そのカーネルの情報を元に、周辺ドットの影響を計算して新たな値を算出します。
例えば、こんな行列データがあったとしましょう。
この中心となる値（0.2の位置）が対象となるドットの係数となり、それ以外はその隣接ドットの係数となります。新しい輝度は、対象ドットと隣接ドットの輝度にそれぞれ対応する係数を乗算した値の合計となります。それぞれのドットの輝度を次のように考えてみましょう。
ここで、中心であるy2の新しい輝度というのは、次のような計算によって求められることになります。
result = x1 * 0.1 + x2 * 0.1 + x3 * 0.1
+ y1 * 0.1 + y2 * 0.2 + y3 * 0.1
+ z1 * 0.1 + z2 * 0.1 + z3 * 0.1
この「行列データをもとに隣接ドットの輝度を乗算した値の合計」によって新しいドットの輝度が計算されるわけです。
この基本的な考え方が分かれば、ConvolveOpによるフィルタは非常に面白い効果を作り出すことができます。まず、「ぼかし」のフィルタから考えてみましょう。
public BufferedImage getModifiedImage(BufferedImage im) { float[] data = new float[]{ 1/25f,1/25f,1/25f,1/25f,1/25f, 1/25f,1/25f,1/25f,1/25f,1/25f, 1/25f,1/25f,1/25f,1/25f,1/25f, 1/25f,1/25f,1/25f,1/25f,1/25f, 1/25f,1/25f,1/25f,1/25f,1/25f }; int w1 = im.getWidth(), h1 = im.getHeight(); BufferedImage im2 = new BufferedImage(w1, h1, im.getType()); Kernel kernel = new Kernel(5,5,data); ConvolveOp op = new ConvolveOp(kernel); op.filter(im, im2); return im2; }
これは、5×5の領域内のドットの平均を新たな輝度として設定するようにしたものです。こうすることで、周辺ドットの平均値が新たな輝度となり、結果、全体として輝度が平均化された、いわゆる「ぼかし」がかかった状態になります。
ConvolveOpクラスは、行列データであるカーネルKernelクラスを使って作成します。最初に次のようにしてあらかじめKernelを作成しておきます。
Kernel kernel = new Kernel(横数, 縦数, float配列);
注意しておきたいのは、行列データである配列は、2次元配列などではなく1次元の配列である、という点です。配列は、周辺ドットの「左上から横方向へ」順に値をまとめた形で用意します。またドットの範囲を示すための「縦横、何ドット幅のデータか？」は別に引数で指定をします。こうして作成したKernelを引数にしてConvolveOpを作成し、後は今までと同様にfilterでフィルタ処理を行えばOKです。
さまざまなフィルタを考える
Kernelの作成さえできるようになれば、さまざまなフィルタを作成することができます。例えば、輝度の違いを明確にするシャープネス処理ならば、float配列を次のような形で用意すればよいでしょう。
float[] data = new float[]{ -0.1f,-0.1f,-0.1f,-0.1f,-0.1f, -0.1f,-0.1f,-0.1f,-0.1f,-0.1f, -0.1f,-0.1f,3.4f,-0.1f,-0.1f, -0.1f,-0.1f,-0.1f,-0.1f,-0.1f, -0.1f,-0.1f,-0.1f,-0.1f,-0.1f };
シャープネスは、周辺ドットとの輝度の差をより大きくする処理です。従って、周辺ドットの値をマイナス値として得、対象ドットのプラスの値とあわせて新たな値を設定するようにすれば、周囲が明るく対象ドットが暗い場合はより暗く、周囲が暗く対象ドットが明るい場合はより明るく変更されるようになるでしょう。
また、よくある「モーションブロア」（高速で動いているような効果を出すぼかし）などは、動かす方向のドットの輝度を平均化するようにカーネルを用意すればよいでしょう。例えば横方向にモーションをつけるならば、横一列のカーネルを用意すればできるようになります。
float[] data = new float[]{ 0.1f,0.1f,0.1f,0.1f,0.1f, 0.1f,0.1f,0.1f,0.1f,0.1f };
このような感じです。ここでは横方向に10個のドットの平均をとるようにしてあります。こうしてKernel作成の際に、縦横の引数を横10、縦1に設定するわけです。
Kernel kernel = new Kernel(10,1,data);
配列の値をいろいろと調整してみると、効果がよく分かるでしょう。配列を作成するとき、ポイントは「全要素の合計値が1になるようにする」という点です。そうすれば、イメージ全体の輝度はほぼ変わりません。これが1以上になると明るく、1以下だと暗くなってしまうので注意が必要です。
まとめ
フィルタ処理が行えるようになると、イメージの処理はかなり幅が広がってきます。例えば、テキストを入力するとバナーイメージを自動的に作成するようなサイトがありますが、こうしたイメージを生成するサイト作りに威力を発揮することでしょう。
フィルタ処理は、使用する係数や配列の値などの調整によってかなり作成されるイメージが変わってきます。これらは実際にいろいろと試してやってみるしかありません。ここであげたサンプルを元に、それぞれで応用してみてください。
