shader-颜色的计算

1. 加

这里要讲讲三原色和三基色:三原色一般指的是红、绿、蓝三种,简称 RGB,这是加色系。就是光源只含有特定的波段,本身就是色光,将不同颜色的光加在一起形成新的颜色。典型的例子是显示屏,关系如下:

显然,shader 中颜色的加法运算符合加色系规律。当我们把颜色相加时,会形成新的颜色,并且颜色会往白色靠拢。颜色的混合规律符合三原色规律。

2.乘

讲完三原色,再讲讲三基色:一般指的是颜料三原色,在纯白光照射下颜色为绛红、黄、青,简称 CMYK,属于减色系它们本身不发光,靠反光被看见。由于材料吸收特定波段的光,所以只有不被吸收的部分反射了回来。加上的颜色越多吸收的光也越多。

当我们使用乘法来做颜色混合时,其规律符合三基色的混合规律,这个时候为是减色系。两个颜色相乘,会算出两个颜色中 RGB 值的乘积并合成一个新的颜色。而且颜色总会越来越暗,回不到原来的白色。通常将颜色和一个值相乘,来弱化这个颜色。

3. 减

单纯的颜色相减似乎没有意义,不过通过1.0-color可以实现颜色的反相。

混合

混合模式:

  • 正常(Normal):编辑或绘制每个像素,使其成为结果色。这是默认模式。(在处理位图图像或索引颜色图像时,“正常”模式也称为阈值。)
  • 溶解(Dissolve):编辑或绘制每个像素,使其成为结果色。但是,根据任何像素位置的不透明度,结果色由基色或混合色的像素随机替换。

  • 变暗(Darken):查看每个通道中的颜色信息,并选择基色或混合色中较暗的颜色作为结果色。将替换比混合色亮的像素,而比混合色暗的像素保持不变。
  • 正片叠底(Multiply):查看每个通道中的颜色信息,并将基色与混合色进行正片叠底。结果色总是较暗的颜色。任何颜色与黑色正片叠底产生黑色。任何颜色与白色正片叠底保持不变。当您用黑色或白色以外的颜色绘画时,绘画工具绘制的连续描边产生逐渐变暗的颜色。这与使用多个标记笔在图像上绘图的效果相似。
  • 颜色加深(Color Burn):查看每个通道中的颜色信息,并通过增加二者之间的对比度使基色变暗以反映出混合色。与白色混合后不产生变化。
  • 线性加深(Linear Burn):查看每个通道中的颜色信息,并通过减小亮度使基色变暗以反映混合色。与白色混合后不产生变化。
  • 深色(Darker Color):比较混合色和基色的所有通道值的总和并显示值较小的颜色。“深色”不会生成第三种颜色(可以通过“变暗”混合获得),因为它将从基色和混合色中选取最小的通道值来创建结果色。

  • 变亮(Lighten):查看每个通道中的颜色信息,并选择基色或混合色中较亮的颜色作为结果色。比混合色暗的像素被替换,比混合色亮的像素保持不变。
  • 滤色(Screen):查看每个通道的颜色信息,并将混合色的互补色与基色进行正片叠底。结果色总是较亮的颜色。用黑色过滤时颜色保持不变。用白色过滤将产生白色。此效果类似于多个摄影幻灯片在彼此之上投影。
  • 颜色减淡(Color Dodge):查看每个通道中的颜色信息,并通过减小二者之间的对比度使基色变亮以反映出混合色。与黑色混合则不发生变化。
  • 线性减淡/添加(Linear Dodge):查看每个通道中的颜色信息,并通过增加亮度使基色变亮以反映混合色。与黑色混合则不发生变化。
  • 浅色(Lighter Color):比较混合色和基色的所有通道值的总和并显示值较大的颜色。“浅色”不会生成第三种颜色(可以通过“变亮”混合获得),因为它将从基色和混合色中选取最大的通道值来创建结果色。

  • 叠加(Overlay):对颜色进行正片叠底或过滤,具体取决于基色。图案或颜色在现有像素上叠加,同时保留基色的明暗对比。不替换基色,但基色与混合色相混以反映原色的亮度或暗度。
  • 柔光(Soft Light):使颜色变暗或变亮,具体取决于混合色。此效果与发散的聚光灯照在图像上相似。如果混合色(光源)比 50% 灰色亮,则图像变亮,就像被减淡了一样。如果混合色(光源)比 50% 灰色暗,则图像变暗,就像被加深了一样。使用纯黑色或纯白色上色,可以产生明显变暗或变亮的区域,但不能生成纯黑色或纯白色。
  • 强光(Hard Light):对颜色进行正片叠底或过滤,具体取决于混合色。此效果与耀眼的聚光灯照在图像上相似。如果混合色(光源)比 50% 灰色亮,则图像变亮,就像过滤后的效果。这对于向图像添加高光非常有用。如果混合色(光源)比 50% 灰色暗,则图像变暗,就像正片叠底后的效果。这对于向图像添加阴影非常有用。用纯黑色或纯白色上色会产生纯黑色或纯白色。
  • 亮光(Vivid Light):通过增加或减小对比度来加深或减淡颜色,具体取决于混合色。如果混合色(光源)比 50% 灰色亮,则通过减小对比度使图像变亮。如果混合色比 50% 灰色暗,则通过增加对比度使图像变暗。
  • 线性光(Linear Light):通过减小或增加亮度来加深或减淡颜色,具体取决于混合色。如果混合色(光源)比 50% 灰色亮,则通过增加亮度使图像变亮。如果混合色比 50% 灰色暗,则通过减小亮度使图像变暗。
  • 点光(Pin Light):根据混合色替换颜色。如果混合色(光源)比 50% 灰色亮,则替换比混合色暗的像素,而不改变比混合色亮的像素。如果混合色比 50% 灰色暗,则替换比混合色亮的像素,而比混合色暗的像素保持不变。这对于向图像添加特殊效果非常有用。
  • 实色混合(Hard Mix):将混合颜色的红色、绿色和蓝色通道值添加到基色的 RGB 值。如果通道的结果总和大于或等于 255,则值为 255;如果小于 255,则值为 0。因此,所有混合像素的红色、绿色和蓝色通道值要么是 0,要么是 255。此模式会将所有像素更改为主要的加色(红色、绿色或蓝色)、白色或黑色。

  • 差值(Difference):查看每个通道中的颜色信息,并从基色中减去混合色,或从混合色中减去基色,具体取决于哪一个颜色的亮度值更大。与白色混合将反转基色值;与黑色混合则不产生变化。
  • 排除(Exclusion):创建一种与“差值”模式相似但对比度更低的效果。与白色混合将反转基色值。与黑色混合则不发生变化。
  • 减去(Subtract):查看每个通道中的颜色信息,并从基色中减去混合色。在 8 位和 16 位图像中,任何生成的负片值都会剪切为零。
  • 划分(Divide):查看每个通道中的颜色信息,并从基色中划分混合色。

  • 色相(Hue):用基色的明亮度和饱和度以及混合色的色相创建结果色。
  • 饱和度(Saturation):用基色的明亮度和色相以及混合色的饱和度创建结果色。在无 (0) 饱和度(灰度)区域上用此模式绘画不会产生任何变化。
  • 颜色(Color):用基色的明亮度以及混合色的色相和饱和度创建结果色。这样可以保留图像中的灰阶,并且对于给单色图像上色和给彩色图像着色都会非常有用。
  • 明度(Luminosity):用基色的色相和饱和度以及混合色的明亮度创建结果色。此模式创建与“颜色”模式相反的效果。
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