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Aug 12th, 2025 (edited)
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  1. import tkinter as tk
  2. from tkinter import filedialog, messagebox
  3. from PIL import Image, ImageTk, ImageDraw, ImageFont
  4. import os
  5. from collections import defaultdict
  6. import math
  7.  
  8.  
  9. class PixelArtGenerator:
  10.     """
  11.    一個使用 Tkinter 的 GUI 應用程式，可將圖片轉換為使用限定調色盤的 Pixel Art。
  12.    """
  13.  
  14.     def __init__(self, master):
  15.         self.master = master
  16.         self.master.title("Pixel Art 產生器")
  17.         self.master.geometry("900x900")
  18.  
  19.         self.FREE_PALETTE_HEX = [
  20.             "#000000",
  21.             "#3c3c3c",
  22.             "#787878",
  23.             "#d2d2d2",
  24.             "#ffffff",
  25.             "#600018",
  26.             "#ed1c24",
  27.             "#ff7f27",
  28.             "#f6aa09",
  29.             "#f9dd3b",
  30.             "#fffabc",
  31.             "#0eb968",
  32.             "#13e67b",
  33.             "#87ff5e",
  34.             "#0c816e",
  35.             "#10aea6",
  36.             "#13e1be",
  37.             "#28509e",
  38.             "#4093e4",
  39.             "#60f7f2",
  40.             "#6b50f6",
  41.             "#99b1fb",
  42.             "#780c99",
  43.             "#aa38b9",
  44.             "#e09ff9",
  45.             "#cb007a",
  46.             "#ec1f80",
  47.             "#f38da9",
  48.             "#684634",
  49.             "#95682a",
  50.             "#f8b277",
  51.         ]
  52.         self.NONFREE_PALETTE_HEX = [
  53.             "#cdc59e",
  54.             "#b3b9d1",
  55.             "#aaaaaa",
  56.             "#a50e1e",
  57.             "#fa8072",
  58.             "#e45c1a",
  59.             "#9c8431",
  60.             "#c5ad31",
  61.             "#e8d45f",
  62.             "#4a6b3a",
  63.             "#5a944a",
  64.             "#84c573",
  65.             "#0f799f",
  66.             "#bbfaf2",
  67.             "#7dc7ff",
  68.             "#4d31b8",
  69.             "#4a4284",
  70.             "#7a71c4",
  71.             "#b5aef1",
  72.             "#9b5249",
  73.             "#d18078",
  74.             "#fab6a4",
  75.             "#dba463",
  76.             "#7b6352",
  77.             "#9c846b",
  78.             "#d6b594",
  79.             "#d18051",
  80.             "#ffc5a5",
  81.             "#6d643f",
  82.             "#948c6b",
  83.             "#333941",
  84.             "#6d758d",
  85.         ]
  86.  
  87.         self.free_palette_rgb = [self.hex_to_rgb(c) for c in self.FREE_PALETTE_HEX]
  88.         self.nonfree_palette_rgb = [
  89.             self.hex_to_rgb(c) for c in self.NONFREE_PALETTE_HEX
  90.         ]
  91.  
  92.         self.PALETTE_HEX = []
  93.         self.palette_rgb = []
  94.         self.image_path = None
  95.         self.original_image = None
  96.         self.aspect_ratio = 1.0
  97.  
  98.         control_frame = tk.Frame(master, padx=10, pady=10)
  99.         control_frame.pack(fill=tk.X)
  100.  
  101.         self.select_button = tk.Button(
  102.             control_frame, text="1. 選擇圖片", command=self.select_image
  103.         )
  104.         self.select_button.pack(pady=5, fill=tk.X)
  105.         self.file_label = tk.Label(
  106.             control_frame, text="尚未選擇任何圖片", wraplength=400, justify=tk.LEFT
  107.         )
  108.         self.file_label.pack(pady=5)
  109.         size_frame = tk.Frame(control_frame)
  110.         size_frame.pack(pady=10)
  111.         tk.Label(size_frame, text="2. 設定新尺寸 (寬 x 高):").pack(side=tk.LEFT, padx=5)
  112.         self.width_var = tk.StringVar()
  113.         self.height_var = tk.StringVar()
  114.         self.width_entry = tk.Entry(size_frame, textvariable=self.width_var, width=7)
  115.         self.width_entry.pack(side=tk.LEFT)
  116.         self.width_entry.bind("<KeyRelease>", self.update_height)
  117.         tk.Label(size_frame, text="x").pack(side=tk.LEFT, padx=5)
  118.         self.height_entry = tk.Entry(size_frame, textvariable=self.height_var, width=7)
  119.         self.height_entry.pack(side=tk.LEFT)
  120.         self.height_entry.bind("<KeyRelease>", self.update_width)
  121.         unlock_frame = tk.Frame(control_frame)
  122.         unlock_frame.pack(pady=5)
  123.         tk.Label(unlock_frame, text="解鎖顏色數量 (0-3):").pack(side=tk.LEFT, padx=5)
  124.         self.unlock_count_var = tk.IntVar(value=0)
  125.         self.unlock_scale = tk.Scale(
  126.             unlock_frame,
  127.             from_=0,
  128.             to=3,
  129.             orient=tk.HORIZONTAL,
  130.             variable=self.unlock_count_var,
  131.             length=150,
  132.         )
  133.         self.unlock_scale.pack(side=tk.LEFT)
  134.  
  135.         weights_frame = tk.LabelFrame(
  136.             control_frame, text="區域權重調整", padx=10, pady=10
  137.         )
  138.         weights_frame.pack(pady=10, fill=tk.X)
  139.         self.w1_var = tk.DoubleVar(value=1.0)
  140.         self.w2_var = tk.DoubleVar(value=0.6)
  141.         self.w3_var = tk.DoubleVar(value=0.0)
  142.         tk.Label(weights_frame, text="1x1 (細節):").grid(row=0, column=0, sticky="w")
  143.         tk.Scale(
  144.             weights_frame,
  145.             from_=0,
  146.             to=2.0,
  147.             resolution=0.1,
  148.             orient=tk.HORIZONTAL,
  149.             variable=self.w1_var,
  150.             length=200,
  151.         ).grid(row=0, column=1)
  152.         tk.Label(weights_frame, text="2x2 (區域):").grid(row=1, column=0, sticky="w")
  153.         tk.Scale(
  154.             weights_frame,
  155.             from_=0,
  156.             to=2.0,
  157.             resolution=0.1,
  158.             orient=tk.HORIZONTAL,
  159.             variable=self.w2_var,
  160.             length=200,
  161.         ).grid(row=1, column=1)
  162.         tk.Label(weights_frame, text="3x3 (整體):").grid(row=2, column=0, sticky="w")
  163.         tk.Scale(
  164.             weights_frame,
  165.             from_=0,
  166.             to=2.0,
  167.             resolution=0.1,
  168.             orient=tk.HORIZONTAL,
  169.             variable=self.w3_var,
  170.             length=200,
  171.         ).grid(row=2, column=1)
  172.  
  173.         advanced_frame = tk.LabelFrame(
  174.             control_frame, text="進階色彩選項", padx=10, pady=6
  175.         )
  176.         advanced_frame.pack(pady=5, fill=tk.X)
  177.  
  178.         tk.Label(advanced_frame, text="色差公式:").grid(row=0, column=0, sticky="w")
  179.         self.color_distance_mode_var = tk.StringVar(value="Lab (CIEDE2000)")
  180.         distance_menu = tk.OptionMenu(
  181.             advanced_frame,
  182.             self.color_distance_mode_var,
  183.             "Euclidean",
  184.             "Lab (CIE76)",
  185.             "Lab (CIEDE2000)",
  186.         )
  187.         distance_menu.grid(row=0, column=1, sticky="w")
  188.  
  189.         self.gamma_linearize_var = tk.BooleanVar(value=False)
  190.         gamma_check = tk.Checkbutton(
  191.             advanced_frame,
  192.             text="使用線性空間進行區域平均 (Gamma 校正)",
  193.             variable=self.gamma_linearize_var,
  194.         )
  195.         gamma_check.grid(row=1, column=0, columnspan=2, sticky="w", pady=2)
  196.  
  197.         tk.Label(advanced_frame, text="抖色模式:").grid(row=2, column=0, sticky="w")
  198.         self.dithering_mode_var = tk.StringVar(value="Ordered")
  199.         dither_menu = tk.OptionMenu(
  200.             advanced_frame,
  201.             self.dithering_mode_var,
  202.             "None",
  203.             "Ordered",
  204.             "Floyd-Steinberg",
  205.         )
  206.         dither_menu.grid(row=2, column=1, sticky="w")
  207.  
  208.         self.generate_button = tk.Button(
  209.             control_frame, text="3. 產生 Pixel Art", command=self.generate_pixel_art
  210.         )
  211.         self.generate_button.pack(pady=10, fill=tk.X)
  212.  
  213.         image_frame = tk.Frame(master, padx=10, pady=10)
  214.         image_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)
  215.         image_frame.columnconfigure(0, weight=1)
  216.         image_frame.columnconfigure(1, weight=1)
  217.         image_frame.rowconfigure(1, weight=1)
  218.         tk.Label(image_frame, text="原始圖片預覽", font=("Arial", 12)).grid(
  219.             row=0, column=0, pady=5
  220.         )
  221.         tk.Label(image_frame, text="Pixel Art 結果", font=("Arial", 12)).grid(
  222.             row=0, column=1, pady=5
  223.         )
  224.         self.original_label = tk.Label(image_frame, bg="lightgrey")
  225.         self.original_label.grid(row=1, column=0, sticky="nsew", padx=5)
  226.         self.result_label = tk.Label(image_frame, bg="lightgrey")
  227.         self.result_label.grid(row=1, column=1, sticky="nsew", padx=5)
  228.  
  229.         self.dither_matrix = [
  230.             [1 / 10, 8 / 10, 4 / 10],
  231.             [6 / 10, 10 / 10, 2 / 10],
  232.             [5 / 10, 3 / 10, 7 / 10],
  233.         ]
  234.  
  235.         self._palette_lab = None
  236.  
  237.     def hex_to_rgb(self, hex_color: str) -> tuple:
  238.         hex_color = hex_color.lstrip("#")
  239.         return tuple(int(hex_color[i : i + 2], 16) for i in (0, 2, 4))
  240.  
  241.     def get_text_color(self, background_rgb: tuple) -> tuple:
  242.         r, g, b = background_rgb
  243.         luminance = 0.299 * r + 0.587 * g + 0.114 * b
  244.         return (255, 255, 255) if luminance < 128 else (0, 0, 0)
  245.  
  246.     def _find_best_unlocks(self, small_image: Image, k: int) -> list:
  247.         if k == 0 or not self.nonfree_palette_rgb:
  248.             return []
  249.         rgb_image = small_image.convert("RGB")
  250.         unique_pixels = rgb_image.getcolors(rgb_image.size[0] * rgb_image.size[1])
  251.         if not unique_pixels:
  252.             return []
  253.         improvement_scores = defaultdict(float)
  254.         nonfree_rgb_to_hex = {
  255.             rgb: hex_val
  256.             for hex_val, rgb in zip(self.NONFREE_PALETTE_HEX, self.nonfree_palette_rgb)
  257.         }
  258.  
  259.         def dist_sq(c1, c2):
  260.             return (c1[0] - c2[0]) ** 2 + (c1[1] - c2[1]) ** 2 + (c1[2] - c2[2]) ** 2
  261.  
  262.         for count, pixel_rgb in unique_pixels:
  263.             min_dist_free_sq = min(
  264.                 dist_sq(pixel_rgb, free_c) for free_c in self.free_palette_rgb
  265.             )
  266.             best_nonfree_c = min(
  267.                 self.nonfree_palette_rgb, key=lambda c: dist_sq(pixel_rgb, c)
  268.             )
  269.             min_dist_nonfree_sq = dist_sq(pixel_rgb, best_nonfree_c)
  270.             if min_dist_nonfree_sq < min_dist_free_sq:
  271.                 improvement = (min_dist_free_sq - min_dist_nonfree_sq) * count
  272.                 best_nonfree_hex = nonfree_rgb_to_hex[best_nonfree_c]
  273.                 improvement_scores[best_nonfree_hex] += improvement
  274.         sorted_colors = sorted(
  275.             improvement_scores.items(), key=lambda item: item[1], reverse=True
  276.         )
  277.         return [color_hex for color_hex, score in sorted_colors[:k]]
  278.  
  279.     def update_height(self, event=None):
  280.         try:
  281.             w = int(self.width_var.get())
  282.             h = int(w / self.aspect_ratio)
  283.             self.height_var.set(str(h))
  284.         except (ValueError, ZeroDivisionError):
  285.             self.height_var.set("")
  286.  
  287.     def update_width(self, event=None):
  288.         try:
  289.             h = int(self.height_var.get())
  290.             w = int(h * self.aspect_ratio)
  291.             self.width_var.set(str(w))
  292.         except (ValueError, ZeroDivisionError):
  293.             self.width_var.set("")
  294.  
  295.     def _create_integral_image(self, image: Image):
  296.         """建立 R/G/B 的積分影像 (可選線性化)。
  297.        若啟用 gamma 線性化，則在建立積分時將 sRGB 轉線性 (0..1) 再累積，回傳 float 陣列。"""
  298.         w, h = image.size
  299.         pixels = list(image.getdata())
  300.         linearize = self.gamma_linearize_var.get()
  301.         integral_r = [[0.0] * (w + 1) for _ in range(h + 1)]
  302.         integral_g = [[0.0] * (w + 1) for _ in range(h + 1)]
  303.         integral_b = [[0.0] * (w + 1) for _ in range(h + 1)]
  304.  
  305.         srgb_to_lin = self._srgb_to_linear_component
  306.         for y in range(h):
  307.             for x in range(w):
  308.                 r, g, b, a = pixels[y * w + x]
  309.                 if linearize:
  310.                     r_lin = srgb_to_lin(r / 255.0)
  311.                     g_lin = srgb_to_lin(g / 255.0)
  312.                     b_lin = srgb_to_lin(b / 255.0)
  313.                     rv, gv, bv = r_lin, g_lin, b_lin
  314.                 else:
  315.                     rv, gv, bv = r, g, b
  316.                 integral_r[y + 1][x + 1] = (
  317.                     rv + integral_r[y][x + 1] + integral_r[y + 1][x] - integral_r[y][x]
  318.                 )
  319.                 integral_g[y + 1][x + 1] = (
  320.                     gv + integral_g[y][x + 1] + integral_g[y + 1][x] - integral_g[y][x]
  321.                 )
  322.                 integral_b[y + 1][x + 1] = (
  323.                     bv + integral_b[y][x + 1] + integral_b[y + 1][x] - integral_b[y][x]
  324.                 )
  325.         return integral_r, integral_g, integral_b
  326.  
  327.     def _get_block_average(self, integrals, x, y, size, w, h):
  328.         ir, ig, ib = integrals
  329.         if size % 2 != 0:
  330.             half = size // 2
  331.             x1, y1 = max(0, x - half), max(0, y - half)
  332.             x2, y2 = min(w - 1, x + half), min(h - 1, y + half)
  333.         else:
  334.             half = size // 2
  335.             x1, y1 = max(0, x - half + 1), max(0, y - half + 1)
  336.             x2, y2 = min(w - 1, x + half), min(h - 1, y + half)
  337.         area = (x2 - x1 + 1) * (y2 - y1 + 1)
  338.         if area == 0:
  339.             return 0, 0, 0
  340.         x1, y1, x2, y2 = x1 + 1, y1 + 1, x2 + 1, y2 + 1
  341.         sum_r = ir[y2][x2] - ir[y1 - 1][x2] - ir[y2][x1 - 1] + ir[y1 - 1][x1 - 1]
  342.         sum_g = ig[y2][x2] - ig[y1 - 1][x2] - ig[y2][x1 - 1] + ig[y1 - 1][x1 - 1]
  343.         sum_b = ib[y2][x2] - ib[y1 - 1][x2] - ib[y2][x1 - 1] + ib[y1 - 1][x1 - 1]
  344.  
  345.         if self.gamma_linearize_var.get():
  346.             return sum_r / area, sum_g / area, sum_b / area
  347.         return int(sum_r / area), int(sum_g / area), int(sum_b / area)
  348.  
  349.     def _srgb_to_linear_component(self, c: float) -> float:
  350.         if c <= 0.04045:
  351.             return c / 12.92
  352.         return ((c + 0.055) / 1.055) ** 2.4
  353.  
  354.     def _linear_to_srgb_component(self, c: float) -> float:
  355.         if c <= 0.0031308:
  356.             return 12.92 * c
  357.         return 1.055 * (c ** (1 / 2.4)) - 0.055
  358.  
  359.     def _rgb_to_lab(self, r: float, g: float, b: float, already_linear=False):
  360.         """將 RGB 轉 Lab (D65)；r,g,b 可為 0..255 (sRGB) 或線性 0..1 (already_linear=True)。"""
  361.         if not already_linear:
  362.             r_lin = self._srgb_to_linear_component(r / 255.0)
  363.             g_lin = self._srgb_to_linear_component(g / 255.0)
  364.             b_lin = self._srgb_to_linear_component(b / 255.0)
  365.         else:
  366.             r_lin, g_lin, b_lin = r, g, b
  367.  
  368.         X = r_lin * 0.4124564 + g_lin * 0.3575761 + b_lin * 0.1804375
  369.         Y = r_lin * 0.2126729 + g_lin * 0.7151522 + b_lin * 0.0721750
  370.         Z = r_lin * 0.0193339 + g_lin * 0.1191920 + b_lin * 0.9503041
  371.  
  372.         Xn, Yn, Zn = 0.95047, 1.0, 1.08883
  373.         x, y, z = X / Xn, Y / Yn, Z / Zn
  374.  
  375.         def f(t):
  376.             return t ** (1 / 3) if t > 0.008856 else (7.787 * t + 16 / 116)
  377.  
  378.         fx, fy, fz = f(x), f(y), f(z)
  379.         L = 116 * fy - 16
  380.         a = 500 * (fx - fy)
  381.         b = 200 * (fy - fz)
  382.         return L, a, b
  383.  
  384.     def _prepare_palette(self):
  385.         """根據目前設定預先計算 palette 對應的 Lab / 線性值。"""
  386.         mode = self.color_distance_mode_var.get()
  387.         self._palette_lab = None
  388.         if mode.startswith("Lab"):
  389.             self._palette_lab = [
  390.                 self._rgb_to_lab(r, g, b) for (r, g, b) in self.palette_rgb
  391.             ]
  392.  
  393.     def _color_distance_sq(self, c1, c2):
  394.         """根據選擇的色差公式回傳平方距離 (避免多次開根)。"""
  395.         mode = self.color_distance_mode_var.get()
  396.         if mode == "Euclidean":
  397.             return (c1[0] - c2[0]) ** 2 + (c1[1] - c2[1]) ** 2 + (c1[2] - c2[2]) ** 2
  398.         if mode == "Lab (CIE76)":
  399.             return (c1[0] - c2[0]) ** 2 + (c1[1] - c2[1]) ** 2 + (c1[2] - c2[2]) ** 2
  400.  
  401.         return self._lab_ciede2000(c1, c2) ** 2
  402.  
  403.     def _convert_sample_to_space(self, rgb_tuple, linear_source=False):
  404.         """將 (r,g,b) 轉為距離計算所需的空間表示。
  405.        若為 Lab 模式則輸出 (L,a,b)，否則維持原值 (可能是 sRGB int 或線性 float)。"""
  406.         mode = self.color_distance_mode_var.get()
  407.         r, g, b = rgb_tuple
  408.         if mode.startswith("Lab"):
  409.             if linear_source:
  410.                 return self._rgb_to_lab(r, g, b, already_linear=True)
  411.             return self._rgb_to_lab(r, g, b)
  412.         return rgb_tuple
  413.  
  414.     def _lab_ciede2000(self, lab1, lab2):
  415.         """計算 CIEDE2000 ΔE (簡化實作，資料來源: 標準公式)。"""
  416.         L1, a1, b1 = lab1
  417.         L2, a2, b2 = lab2
  418.         avg_L = (L1 + L2) / 2.0
  419.         C1 = math.sqrt(a1 * a1 + b1 * b1)
  420.         C2 = math.sqrt(a2 * a2 + b2 * b2)
  421.         avg_C = (C1 + C2) / 2.0
  422.         G = 0.5 * (1 - math.sqrt((avg_C**7) / (avg_C**7 + 25**7))) if avg_C != 0 else 0
  423.         a1p = (1 + G) * a1
  424.         a2p = (1 + G) * a2
  425.         C1p = math.sqrt(a1p * a1p + b1 * b1)
  426.         C2p = math.sqrt(a2p * a2p + b2 * b2)
  427.         avg_Cp = (C1p + C2p) / 2.0
  428.  
  429.         def _hp(ap, b):
  430.             if ap == 0 and b == 0:
  431.                 return 0
  432.             h = math.degrees(math.atan2(b, ap))
  433.             return h + 360 if h < 0 else h
  434.  
  435.         h1p = _hp(a1p, b1)
  436.         h2p = _hp(a2p, b2)
  437.         if abs(h1p - h2p) > 180:
  438.             avg_hp = (h1p + h2p + 360) / 2.0
  439.         else:
  440.             avg_hp = (h1p + h2p) / 2.0
  441.         T = (
  442.             1
  443.             - 0.17 * math.cos(math.radians(avg_hp - 30))
  444.             + 0.24 * math.cos(math.radians(2 * avg_hp))
  445.             + 0.32 * math.cos(math.radians(3 * avg_hp + 6))
  446.             - 0.20 * math.cos(math.radians(4 * avg_hp - 63))
  447.         )
  448.         dhp = h2p - h1p
  449.         if abs(dhp) > 180:
  450.             dhp += 360 if h2p <= h1p else -360
  451.         dLp = L2 - L1
  452.         dCp = C2p - C1p
  453.         dHp = (
  454.             2 * math.sqrt(C1p * C2p) * math.sin(math.radians(dhp / 2.0))
  455.             if C1p * C2p != 0
  456.             else 0
  457.         )
  458.         SL = 1 + (0.015 * (avg_L - 50) ** 2) / math.sqrt(20 + (avg_L - 50) ** 2)
  459.         SC = 1 + 0.045 * avg_Cp
  460.         SH = 1 + 0.015 * avg_Cp * T
  461.         delta_ro = 30 * math.exp(-(((avg_hp - 275) / 25) ** 2))
  462.         RC = 2 * math.sqrt((avg_Cp**7) / (avg_Cp**7 + 25**7)) if avg_Cp != 0 else 0
  463.         RT = -math.sin(math.radians(2 * delta_ro)) * RC
  464.         dE = math.sqrt(
  465.             (dLp / SL) ** 2
  466.             + (dCp / SC) ** 2
  467.             + (dHp / SH) ** 2
  468.             + RT * (dCp / SC) * (dHp / SH)
  469.         )
  470.         return dE
  471.  
  472.     def select_image(self):
  473.         path = filedialog.askopenfilename(
  474.             filetypes=[("Image Files", "*.png *.jpg *.jpeg *.bmp *.gif")]
  475.         )
  476.         if not path:
  477.             return
  478.         self.image_path = path
  479.         self.original_image = Image.open(self.image_path).convert("RGBA")
  480.         self.file_label.config(text=f"已選擇: {os.path.basename(self.image_path)}")
  481.         w, h = self.original_image.size
  482.         self.aspect_ratio = w / h if h > 0 else 1.0
  483.         self.width_var.set(str(w))
  484.         self.height_var.set(str(h))
  485.         self.display_image(self.original_image, self.original_label)
  486.         self.result_label.config(image="")
  487.         self.result_label.image = None
  488.  
  489.     def generate_pixel_art(self):
  490.         if not self.original_image:
  491.             messagebox.showerror("錯誤", "請先選擇一張圖片！")
  492.             return
  493.  
  494.         try:
  495.             target_w = int(self.width_var.get())
  496.             target_h = int(self.height_var.get())
  497.             if target_w <= 0 or target_h <= 0:
  498.                 raise ValueError
  499.         except ValueError:
  500.             messagebox.showerror("錯誤", "請輸入有效的正整數作為寬度和高度！")
  501.             return
  502.  
  503.         small_image = self.original_image.resize(
  504.             (target_w, target_h), Image.Resampling.NEAREST
  505.         )
  506.  
  507.         unlock_k = self.unlock_count_var.get()
  508.         best_unlocks_hex = self._find_best_unlocks(small_image, unlock_k)
  509.         self.PALETTE_HEX = self.FREE_PALETTE_HEX + best_unlocks_hex
  510.         self.palette_rgb = [self.hex_to_rgb(c) for c in self.PALETTE_HEX]
  511.         if best_unlocks_hex:
  512.             unlocked_str = "\n".join(best_unlocks_hex)
  513.             messagebox.showinfo(
  514.                 "顏色已解鎖",
  515.                 f"已為您自動選擇並解鎖 {len(best_unlocks_hex)} 種顏色：\n{unlocked_str}",
  516.             )
  517.  
  518.         w1, w2, w3 = self.w1_var.get(), self.w2_var.get(), self.w3_var.get()
  519.         dithering_mode = self.dithering_mode_var.get()
  520.  
  521.         self._prepare_palette()
  522.  
  523.         integrals = self._create_integral_image(small_image)
  524.         final_small_image = Image.new("RGBA", (target_w, target_h))
  525.  
  526.         use_fs = dithering_mode == "Floyd-Steinberg"
  527.         gamma_lin = self.gamma_linearize_var.get()
  528.         if use_fs:
  529.             work = []
  530.             for y in range(target_h):
  531.                 row = []
  532.                 for x in range(target_w):
  533.                     r, g, b, a = small_image.getpixel((x, y))
  534.                     if a < 128:
  535.                         row.append([0.0, 0.0, 0.0, 0.0])
  536.                     else:
  537.                         r_lin = self._srgb_to_linear_component(r / 255.0)
  538.                         g_lin = self._srgb_to_linear_component(g / 255.0)
  539.                         b_lin = self._srgb_to_linear_component(b / 255.0)
  540.                         row.append([r_lin, g_lin, b_lin, 1.0])
  541.                 work.append(row)
  542.  
  543.         def palette_color_space():
  544.             mode = self.color_distance_mode_var.get()
  545.             if mode.startswith("Lab"):
  546.                 return self._palette_lab
  547.             return self.palette_rgb
  548.  
  549.         palette_space_values = palette_color_space()
  550.  
  551.         def to_space(rgb_tuple, is_linear=False):
  552.  
  553.             mode = self.color_distance_mode_var.get()
  554.             r, g, b = rgb_tuple
  555.  
  556.             if mode.startswith("Lab"):
  557.                 if is_linear:
  558.                     return self._rgb_to_lab(r, g, b, already_linear=True)
  559.                 else:
  560.                     return self._rgb_to_lab(r, g, b, already_linear=False)
  561.             else:
  562.                 if is_linear:
  563.  
  564.                     return (r * 255.0, g * 255.0, b * 255.0)
  565.                 else:
  566.                     return rgb_tuple
  567.  
  568.         if not use_fs:
  569.             for y in range(target_h):
  570.                 for x in range(target_w):
  571.                     r, g, b, a = small_image.getpixel((x, y))
  572.                     if a < 128:
  573.                         final_small_image.putpixel((x, y), (0, 0, 0, 0))
  574.                         continue
  575.  
  576.                     avg_2x2 = self._get_block_average(
  577.                         integrals, x, y, 2, target_w, target_h
  578.                     )
  579.                     avg_3x3 = self._get_block_average(
  580.                         integrals, x, y, 3, target_w, target_h
  581.                     )
  582.  
  583.                     if gamma_lin:
  584.                         r_lin = self._srgb_to_linear_component(r / 255.0)
  585.                         g_lin = self._srgb_to_linear_component(g / 255.0)
  586.                         b_lin = self._srgb_to_linear_component(b / 255.0)
  587.                         sample_1x1 = to_space((r_lin, g_lin, b_lin), is_linear=True)
  588.                         sample_2x2 = to_space(avg_2x2, is_linear=True)
  589.                         sample_3x3 = to_space(avg_3x3, is_linear=True)
  590.                     else:
  591.                         sample_1x1 = to_space((r, g, b), is_linear=False)
  592.                         sample_2x2 = to_space(avg_2x2, is_linear=False)
  593.                         sample_3x3 = to_space(avg_3x3, is_linear=False)
  594.  
  595.                     color_losses = []
  596.                     for idx, color in enumerate(self.palette_rgb):
  597.                         palette_sample = palette_space_values[idx]
  598.                         loss_1 = self._color_distance_sq(sample_1x1, palette_sample)
  599.                         loss_2 = self._color_distance_sq(sample_2x2, palette_sample)
  600.                         loss_3 = self._color_distance_sq(sample_3x3, palette_sample)
  601.                         total_loss = w1 * loss_1 + w2 * loss_2 + w3 * loss_3
  602.                         color_losses.append((total_loss, color))
  603.                     color_losses.sort(key=lambda x: x[0])
  604.                     best_color = color_losses[0][1]
  605.                     final_color = best_color
  606.  
  607.                     if dithering_mode == "Ordered" and len(color_losses) > 1:
  608.                         second_color = color_losses[1][1]
  609.  
  610.                         def dist_sq_rgb(c1, c2):
  611.                             return (
  612.                                 (c1[0] - c2[0]) ** 2
  613.                                 + (c1[1] - c2[1]) ** 2
  614.                                 + (c1[2] - c2[2]) ** 2
  615.                             )
  616.  
  617.                         total_dist = math.sqrt(dist_sq_rgb(best_color, second_color))
  618.                         if total_dist > 0:
  619.                             dist_to_best = math.sqrt(dist_sq_rgb((r, g, b), best_color))
  620.                             ratio = dist_to_best / total_dist
  621.                             threshold = self.dither_matrix[y % 3][x % 3]
  622.                             if ratio > threshold:
  623.                                 final_color = second_color
  624.                     final_small_image.putpixel((x, y), final_color + (255,))
  625.         else:
  626.  
  627.             for y in range(target_h):
  628.                 for x in range(target_w):
  629.                     r_lin, g_lin, b_lin, a_lin = work[y][x]
  630.                     if a_lin == 0.0:
  631.                         final_small_image.putpixel((x, y), (0, 0, 0, 0))
  632.                         continue
  633.  
  634.                     sample_current = to_space((r_lin, g_lin, b_lin), is_linear=True)
  635.  
  636.                     color_losses = []
  637.                     for idx, color in enumerate(self.palette_rgb):
  638.                         palette_sample = palette_space_values[idx]
  639.                         loss = self._color_distance_sq(sample_current, palette_sample)
  640.                         color_losses.append((loss, color))
  641.  
  642.                     color_losses.sort(key=lambda x: x[0])
  643.                     best_color = color_losses[0][1]
  644.                     final_small_image.putpixel((x, y), best_color + (255,))
  645.  
  646.                     q_r_lin = self._srgb_to_linear_component(best_color[0] / 255.0)
  647.                     q_g_lin = self._srgb_to_linear_component(best_color[1] / 255.0)
  648.                     q_b_lin = self._srgb_to_linear_component(best_color[2] / 255.0)
  649.                     err_r = r_lin - q_r_lin
  650.                     err_g = g_lin - q_g_lin
  651.                     err_b = b_lin - q_b_lin
  652.  
  653.                     def add_err(xx, yy, fr):
  654.                         if 0 <= xx < target_w and 0 <= yy < target_h:
  655.                             if work[yy][xx][3] > 0:
  656.                                 work[yy][xx][0] += err_r * fr
  657.                                 work[yy][xx][1] += err_g * fr
  658.                                 work[yy][xx][2] += err_b * fr
  659.  
  660.                                 work[yy][xx][0] = max(0.0, min(1.0, work[yy][xx][0]))
  661.                                 work[yy][xx][1] = max(0.0, min(1.0, work[yy][xx][1]))
  662.                                 work[yy][xx][2] = max(0.0, min(1.0, work[yy][xx][2]))
  663.  
  664.                     add_err(x + 1, y, 7 / 16)
  665.                     add_err(x - 1, y + 1, 3 / 16)
  666.                     add_err(x, y + 1, 5 / 16)
  667.                     add_err(x + 1, y + 1, 1 / 16)
  668.  
  669.         scale = 12
  670.         large_w, large_h = target_w * scale, target_h * scale
  671.         annotated_image = Image.new("RGBA", (large_w, large_h))
  672.         draw = ImageDraw.Draw(annotated_image)
  673.         preview_image = final_small_image.resize(
  674.             (large_w, large_h), Image.Resampling.NEAREST
  675.         )
  676.         try:
  677.             font = ImageFont.truetype("arial.ttf", size=max(8, scale - 4))
  678.         except IOError:
  679.             font = ImageFont.load_default()
  680.         for x in range(target_w):
  681.             for y in range(target_h):
  682.                 r, g, b, a = final_small_image.getpixel((x, y))
  683.                 if a > 128:
  684.                     color_index = self.palette_rgb.index((r, g, b))
  685.                     text_color = self.get_text_color((r, g, b))
  686.                     label_text = str(color_index + 1)
  687.                     bbox = draw.textbbox((0, 0), label_text, font=font)
  688.                     text_width = bbox[2] - bbox[0]
  689.                     text_height = bbox[3] - bbox[1]
  690.                     top_left = (x * scale, y * scale)
  691.                     text_x = top_left[0] + (scale - text_width) / 2
  692.                     text_y = top_left[1] + (scale - text_height) / 2
  693.                     draw.rectangle(
  694.                         [top_left, (top_left[0] + scale, top_left[1] + scale)],
  695.                         fill=(r, g, b, 255),
  696.                     )
  697.                     draw.text((text_x, text_y), label_text, font=font, fill=text_color)
  698.         grid_line_color = self.hex_to_rgb("#787878") + (255,)
  699.         for x_ in range(1, target_w):
  700.             draw.line(
  701.                 [(x_ * scale, 0), (x_ * scale, large_h)], fill=grid_line_color, width=1
  702.             )
  703.         for y_ in range(1, target_h):
  704.             draw.line(
  705.                 [(0, y_ * scale), (large_w, y_ * scale)], fill=grid_line_color, width=1
  706.             )
  707.         try:
  708.             base, _ = os.path.splitext(self.image_path)
  709.             preview_path = f"{base}_preview.png"
  710.             preview_image.save(preview_path, "PNG")
  711.             output_path = f"{base}_pixel.png"
  712.             annotated_image.save(output_path, "PNG")
  713.             messagebox.showinfo(
  714.                 "成功",
  715.                 f"圖片已成功儲存至:\n預覽圖: {preview_path}\n像素圖: {output_path}",
  716.             )
  717.         except Exception as e:
  718.             messagebox.showerror("儲存失敗", f"無法儲存檔案：\n{e}")
  719.         self.display_image(preview_image, self.result_label)
  720.  
  721.     def display_image(self, img: Image, label: tk.Label):
  722.         label_w, label_h = 400, 400
  723.         display_img = img.copy()
  724.         display_img.thumbnail((label_w, label_h), Image.Resampling.NEAREST)
  725.         tk_image = ImageTk.PhotoImage(display_img)
  726.         label.config(image=tk_image)
  727.         label.image = tk_image
  728.  
  729.  
  730. if __name__ == "__main__":
  731.     root = tk.Tk()
  732.     app = PixelArtGenerator(root)
  733.     root.mainloop()
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