Графика в терминале

Эта история началась, когда я узнал о существовании bpytop ^[1]. Меня поразила детализация графиков и я начал разбираться как это сделано. Оказалось, что для вывода графиков использовались символы алфавита Брайля, представляющие из себя комбинацию из 8 точек: 2 точки в ширину и 4 точки в высоту. Поискав готовые решения, использующие этот подход, я нашел на реддите анонс ^[2] такого проекта ^[3]. В первом же комментарии анонса я прочитал:

Это конечно круто, но почему люди просто не переоткроют для себя ReGIS (векторную графику в терминале) и sixel (пиксельную графику в терминале).

До этого момента я ничего не знал про sixel. Копнув глубже я выяснил, что в теории sixel должен поддерживаться xterm-ом. Я запустил xterm на своей ubuntu 20.04 в режиме эмуляции vt340

xterm -xrm "XTerm*decTerminalID: vt340" -xrm "XTerm*numColorRegisters: 256"

выполнил вот такую команду (convert это команда из пакета imagemagick)

clear && convert <(curl -s https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/7/7d/Lenna_%28test_image%29.png) sixel:-

и увидел вот это:

Вау, работает!

Первым делом я проверил, что по sixel можно найти на хабре. Оказалось, что не много. Есть очень краткая статья ^[4] 2010-го года без технических подробностей и упоминание в комментариях к статье ^[5] о портировании Far на линукс. Давайте разберемся, как работает sixel и как с его помощью можно рисовать в совместимом терминале.

Включение режима sixel осуществляется escape последовательностью DCSp1;p2;p3;q, где DCS это Device Control Sequence (может быть либо восьмибитным символом с десятичным значением 144, либо последовательностью двух семибитных символов «Escape», «P». Параметры p1, p2 и p3 необязательны.

Этот параметр является устаревшим. В современном коде его надо выставлять в 0 и использовать атрибут управления растром в sixel строке. Подробности можно посмотреть в документации ^[6].

p2 может принимать 3 значения и определяет как терминал рисует фоновый цвет.

Параметр p3 управляет горизонтальным шагом сетки (расстоянием между соседними пикселями). Этот параметр игнорируется если у устройства вывода неизменяемый шаг сетки.

В своих экспериментах в xterm-е я всегда входил в sixel режим при помощи последовательности 0x1bPq (0x1b — escape) не используя опциональные параметры.

Выключение sixel режима осуществляется последовательностью ST (String Terminator). ST может быть либо восьмибитным символом с десятичным значением 156 либо последовательностью двух семибитных символов «Escape, backslash» (ESC ).

После перевода устройства вывода в sixel режим нам нужно подать на него графические данные. Название sixel является производной от six pixels. В режиме sixel мы рисуем за раз столбик из 6-ти пикселов (младший бит является верхним). Отрисовка осуществляется выбранным цветом (об этом чуть позже). Значение одного сиксела может быть от 0 (все биты 0) до 63 (все биты 1). Это значение прибавляется к 63 (ascii ‘?’). Таким образом пустой сиксел представляется символом ‘?’, а сиксел у которого все биты выставлены в 1 символом ‘~’.

Формат sixel предусматривает примитивную компрессию. Конструкция ‘!42~’ означает, что мы хотим вывести сиксел ‘~’ 42 раза. В официальной документации не упомянуты ограничения на значения счетчика. При этом известно ^[7], что vt240 при дампе графических данных не использует значения больше 255.

При выводе sixel строки есть 2 способа управления курсором. Символ ‘$’ переводит курсор в начало той же строки. Это позволяет выводить пикселы разного цвета. Можно выбрать цвет, вывести набор сикселов, вернуться в начало той же строки, выбрать другой цвет, вывести другой набор сикселов. После того, как текущая строка прорисована как надо можно воспользоваться символом ‘-’ и перевести курсор на следующую строку.

Управлением цветом осуществляется 2 этапа. Сперва нам надо определить цветовые регистры. Это можно сделать командой #NN;p1;p2;p3;p4. Здесь

• NN номер регистра (от 0 до 255)
• p1 — тип цветового пространства (1 — HLS или 2 — RGB)
• p2, p3, p4 — значения hue, lightness, saturation для HLS или red, green, blue для RGB. Разрешенные значения параметров от 0 до 100 для всех, кроме hue, который может изменяться от 0 до 360.

Теперь для переключения на определенный цвет нам надо использовать команду вида #NN.

Вооруженные этой информацией мы можем написать код ^[8], который выведет нам вот такое изображение:

Для сравнения вот как будет выглядеть то же изображение выведенное кодом ^[9] с использованием символов алфавита Брайля:

И то же изображение выведенное кодом ^[10] с использованием простого ascii:

Автор: kt97679

Источник ^[11]