颜色矩阵原理解析

在编程中有时候需要对图片做特殊的处理，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）和坐标变换矩阵（Matrix）可以完美的做出上面的所说的效果。
下面将分别介绍这两个矩阵的用法和相关的函数。

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5x4 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，而且很有规律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：
[mw_shl_code=java,true]CMatrix类：
  public class CMatrix extends Activity {

   private Button change;
   private EditText [] et=new EditText[20];
   private float []carray=new float[20];
   private MyImage sv;
   @Override
   public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
      super.onCreate(savedInstanceState);
      setContentView(R.layout.main);

      change=(Button)findViewById(R.id.set);
      sv=(MyImage)findViewById(R.id.MyImage);

      for(int i=0;i<20;i++){

      et=(EditText)findViewById(R.id.indexa+i);
      carray=Float.valueOf(et.getText().toString());
      }

      change.setOnClickListener(l);
   }

   private Button.OnClickListener l=new Button.OnClickListener(){

      @Override
      public void onClick(View arg0) {
         // TODO Auto-generated method stub
         getValues();
         sv.setValues(carray);
         sv.invalidate();
      }

   };
   public void getValues(){
      for(int i=0;i<20;i++){

         carray=Float.valueOf(et.getText().toString());
      }

   }


}
MyImage类继承自View类：
public class MyImage extends View {
   private Paint mPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
   private Bitmap mBitmap;
   private float [] array=new float[20];

   private float mAngle;

   public MyImage(Context context,AttributeSet attrs) {
      super(context,attrs);

      mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(context.getResources(),
                                             R.drawable.test);
      invalidate();
   }


   public void setValues(float [] a){
      for(int i=0;i<20;i++){
         array=a;
      }

   }

   @Override protected void onDraw(Canvas canvas) {
      Paint paint = mPaint;



      paint.setColorFilter(null);
      canvas.drawBitmap(mBitmap, 0, 0, paint);

      ColorMatrix cm = new ColorMatrix();
      //设置颜色矩阵
      cm.set(array);
//颜色滤镜，将颜色矩阵应用于图片
      paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(cm));
//绘图
      canvas.drawBitmap(mBitmap, 0, 0, paint);
      Log.i("CMatrix", "--------->onDraw");


   }

}[/mw_shl_code]

CMatrix类主要负责接收颜色矩阵的设置和重绘，没有要说的。MyImage类中进行绘图工作，首先设置颜色矩阵cm.set(..)从一维数组中读取数据20个数据给颜色矩阵赋值，paint.setColorFilter(..)设置颜色滤镜，然后绘图，效果就出来了（这个过程和PS差不多）如下：

看到这里，相信大家对颜色矩阵的作用已经有了一个直观的感受，现在也可以尝试做一个照片特效的软件。：）