4週目：ビット演算子[全体PDF]

今週の目標

ユーザが指定した画像ファイルを読み込み，減色または上下反転させて別ファイルとして出力する


図1 4週目の目標

モジュール設計[PDF]

作業課題

プログラムのモジュール化のため，以下の通り別々のファイルで関数等を定義するよう修正せよ．

  • main.c
    • ヘッダファイルのインクルード
    • main関数
  • img_io.c，img_io.h
    • PIXEL構造体およびIMAGE構造体の定義
    • iioLoadFile関数
    • iioSaveFile関数
    • iioMallocImageBuffer関数
    • iioFreeImageBuffer関数
  • img_proc.c, img_proc.h
    • ipCopy関数
    • その他の画像処理関数

ビット演算を利用した減色処理[PDF]

ビット演算

ビット演算子とは，整数型の数値 (char, short, int, long) に対してビット単位で演算を行うための演算子である． 整数であればsigned(符号付き)でもunsigned(符号なし)でも適用できる．

C言語で用意されているビット演算子は以下の６つである．

演算子 名称
& ビットごとのAND演算子　※1
| ビットごとのOR演算子　※1
^ ビットごとの排他的OR演算子　(XOR)
対応するビットが異なるときには1，同じときには0がセットされる．
<< 左シフト
空になる下位ビットには0が入る．
>> 右シフト
空になる上位ビットには0が入る．※2
~ 1の補数演算子 (単項演算子)
ビットを反転する．

※1論理演算子の && や || とは違う点に注意する．
※2符号付き数の場合，多くの処理系では空になる上位ビットに符号ビットが入る．

また，算術演算子(+，-，*，/)と同様に，複合代入演算の形(&=, |=, >>=　など)も利用できる．

下の表に具体例を挙げる．ここで，変数A，B，C，Dの型と初期値は以下の通りとする．

unsigned　char A = 113; (16進　0x71, 2進　0111 0001)
unsigned　char B = 15; (16進　0x0F,　2進　0000 1111)
char C = -64; (16進　0xC0,　2進　1100 0000)
char D = 0;

式
結果　(カッコ内は16進表記と10表記)
D = A & B
A: 0111 0001
B: 0000 1111
D: 0000 0001 (0x01，1)
D = A | B
A: 0111 0001
B: 0000 1111
D: 0111 1111 (0x7F，127)
D = A ^ B
A: 0111 0001
B: 0000 1111
D: 0111 1110 (0x7E，126)
D = B << 2
B: 0000 1111
D: 0011 1100 (0x3C，60)
2ビット左シフトすると4倍になる
D = A >> 3
A: 0111 0001
D: 0000 1110 (0x0E，14)
3ビット右シフトすると8分の1になる
D = C >> 3
 C: 1100 0000
D: 1111 1000 (0xF8，-8)
負の数の右シフトは，空となる上位ビットにシフト前の符号ビット(最上位ビット)が入る
(visual studio, gccで確認)
D = ~A
A: 0111 0001
D: 1000 1110 (0x8E，-114)
A >>= 2
 複合代入演算の例
A: 0111 0001←式の実行前
A: 0001 1100←式の実行後

演習課題4_4_1

入力画像の各画素の下位nビットを0でマスクすることで，減色画像を作成せよ． ただし，nは(自身の学籍番号の下一桁 % 7) + 1 とし，減色処理はipBitMask関数として実装すること．

レポートに向けた補足

最終レポートの作成に役立つ知識

その他の画像処理の補足解説

レポート課題[PDF]

レポートについて