颜色矩阵 原理解析

对图片做特殊处理:比如将图片做出黑白的,或者老照片的效果,有时候还要对图片进行变换,以拉伸,扭曲等等。
这些效果在android中有很好的支持,通过颜色矩阵(ColorMatrix)坐标变换矩阵(Matrix)可以完美的做出上面的所说的效果。

颜色矩阵
android中可以通过颜色矩阵(ColorMatrix类)方面的操作颜色,颜色矩阵是一个5×4 的矩阵(如图1.1)
可以用来方面的修改图片中RGBA各分量的值,颜色矩阵以一维数组的方式存储如下:
[ a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, t ]
他通过RGBA四个通道来直接操作对应颜色,如果会使用Photoshop就会知道有时处理图片通过控制RGBA各颜色通道来做出特殊的效果。
这个矩阵对颜色的作用计算方式如1.3示:

矩阵的运算规则是矩阵A的一行乘以矩阵C的一列作为矩阵R的一行,
C矩阵是图片中包含的ARGB信息,R矩阵是用颜色矩阵应用于C之后的新的颜色分量,运算结果如下:

R’ = a*R + b*G + c*B + d*A + e;
G’ = f*R + g*G + h*B + i*A + j;
B’ = k*R + l*G + m*B + n*A + o;
A’ = p*R + q*G + r*B + s*A + t;

颜色矩阵并不是看上去那么深奥,其实需要使用的参数很少:

  • 第一行决定红色
  • 第二行决定绿色
  • 第三行决定蓝色,
  • 第四行决定了透明度,
  • 第五列是颜色的偏移量。

下面是一个实际中使用的颜色矩阵:

如果把这个矩阵作用于各颜色分量的话,R=A*C,计算后会发现,各个颜色分量实际上没有任何的改变(R’=R G’=G B’=B A’=A)。

图1.5所示矩阵计算后会发现红色分量增加100,绿色分量增加100,
这样的效果就是图片偏黄,因为红色和绿色混合后得到黄色,黄色增加了100,图片当然就偏黄了。

改变各颜色分量不仅可以通过修改第5列的颜色偏移量也可如上面矩阵所示将对应的颜色值乘以一个倍数,直接放大。
上图1.6是将绿色分量乘以2变为原来的2倍。相信读者至此已经明白了如何通过颜色矩阵来改变各颜色分量。
下面编写一段代码来,通过调整颜色矩阵来获得不同的颜色效果,JavaCode如下:

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