C++11 ヘッダーオンリーで APNG をデコードする

APNG をC++11ヘッダーオンリーでデコードしてみたというお話。

↑ 対応ブラウザなら動いて見えます。

仕様自体は結構前からあるらしいが、最近 LINE の動くスタンプだの、Chromium で表示できるようになっただので、にわかに注目されている気がする。

このデコーダを C++11 で実装して github で公開してみた。

• uc::apng::loader

この uc_apng_loader.h 1つで・・・と言いたいところだが、別途 stb_image.h が必要だ。
しかし、ヘッダーオンリーには違いなかろう。

サンプルコード

デコード結果を stb_image_write.h を使って PNGファイルとして連番保存するコードは以下のように書ける。

apng2pngs.cpp

#include "uc_apng_loader.h"
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"
#define STB_IMAGE_WRITE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image_write.h"
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>
#include <string>

int main(int argc, char** argv)
{
	if (argc < 2) {
		std::cerr << "Usage : " << argv[0] << " [APNG filename]" << std::endl;
		return 1;
	}
	try {

		auto loader = uc::apng::create_file_loader(argv[1]);

		while (loader.has_frame()) {

            auto frame = loader.next_frame();

			std::ostringstream filename;
			filename << "out" << std::setw(3) << std::setfill('0') << frame.index << ".png";

			stbi_write_png(filename.str().c_str(), frame.image.width(), frame.image.height(), 4, frame.image.data(), frame.image.width() * 4);
		}

	} catch (std::exception& ex) {
		std::cout << "failed : " << ex.what() << std::endl;
	} 
	return 0;
}

ヘッダーオンリーなのでライブラリのリンクは要らない。

$ g++ -std=c++11 apng2pngs.cpp

これだけでOK.

主な登場人物は以下の3人。

• loader
• frame
• image

uc::apng::loader

loader は以下のように作成する。

// ファイルから読み込む
auto loader = uc::apng::create_file_loader("filename.apng");

// メモリから読み込む
// std::string stringdata;
auto loader = uc::apng::create_memory_loader(stringData);

// const char* buf, size_t buflen
auto loader = uc::apng::create_memory_loader(buf, buflen);

各フレームは、 loader::has_frame() が true の間、loader::next_frame() で取得できる。

以下のようにまとめて取得しても良い。

std::vector<uc::apng::frame> frames;

frames.reserve(loader.num_frames());

while (loader.has_frame()) {
	frames.push_back(loader.next_frame());
}

loader::num_frames() で総フレーム数が、loader::num_plays() でループ回数が取得できる。

loader::num_plays() == 0 なら無限ループである。

uc::apng::frame

1フレームの情報は uc::apng::frame に格納される。

struct frame
{
	size_t index;		//!< フレームのインデックス番号(0〜)
	image_t image;		//!< raw 32bit RGBA 画像 (後述)
	uint16_t delay_num;	//!< フレーム表示時間の分子
	uint16_t delay_den;	//!< フレーム表示時間の分母
	bool is_default;	//!< デフォルトイメージならtrue
};

このフレームは、delay_num/delay_den 秒間表示することを示している¹。

APNG は PNG と互換性がある。 非対応のデコーダが普通に PNG として読み込めるように作られている。 その場合に表示されるフレームが *デフォルトイメージ* だ[^2]。

uc::apng::image_t

uc::apng::image_t は、デコード済み32ビットRGBA画像を格納する。

画像サイズは image_t::width() , image_t::height() で、RAWデータは image_t::data() で取得できる。

例えば OpenGL でテクスチャに渡す場合はこうだろう。

// const uc::apng::image_t image;
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, image.width(), image.height(), 
		0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, image.data());

参考

APNG仕様についてはここを参考にした。

• APNG Specification

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簡単に使えるようにしてみたつもりだがどうだろうか。
しかしヘッダーオンリーは便利だ。もう dll地獄だとか、サイドバイサイドがなんたらとかはうんざりだ。

1. これがフレームごとに指定されているということは、仕様上はフレームごとに表示時間が変わっても良いということになる。私は見たことないが。 ↩