颜色矩阵ColorMatrix

1、ColorMatrix

颜色矩阵ColorMatrix是一个用来表示三原色和透明度的4x5的矩阵。

1.1、介绍

将ColorMatrix表示为一个数组的形式如下：

[ a, b, c, d, e,
    f, g, h, i, j,
    k, l, m, n, o,
    p, q, r, s, t ]

一个颜色则使用 [R, G, B, A] 的方式进行表示，所以矩阵与颜色的计算方式则为：

从上述的公式可以看出,颜色矩阵的功能划分如下：

a, b, c, d, e 表示三原色中的红色
f, g, h, i, j 表示三原色中的绿色
k, l, m, n, o 表示三原色中的蓝色
p, q, r, s, t 表示颜色的透明度
第五列用于表示颜色的偏移量

1.2、示例

首先，在不改变初始矩阵的情况下，来看一下图片的效果：

private ColorMatrix mColorMatrix;
    private Paint mPaint;
    private Bitmap oldBitmap;
    
    mColorMatrix = new ColorMatrix();
    mPaint = new Paint();
    
    // 设置画笔的颜色过滤器
    mPaint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(mColorMatrix));
    
    Log.d("TAG", Arrays.toString(mColorMatrix.getArray()));
    
    // 创建Bitmap
    oldBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(),R.drawable.header);
    
    // 在画布上显示图片
    canvas.drawBitmap(oldBitmap,0,0,mPaint);
    
    // Log
    TAG: [1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0]

重新建立一个矩阵，使用 set 方法来使用这个矩阵，改变图片的颜色：

mColorMatrix.set(new float[]{
        1,0.5f,0,0,0
        ,0,1,0,0,0
        ,0,0,1,0,0
        ,0,0,0,1,0});

2、常用方法

举例介绍ColorMatrix的常用方法。

2.1、旋转

旋转方法：

/**
* 用于色调的旋转运算
* axis=0 表示色调围绕红色进行旋转
* axis=1 表示色调围绕绿色进行旋转
* axis=2 表示色调围绕蓝色进行旋转
*/
public void setRotate(int axis, float degrees)

2.2、放缩

ColorMatrix 的缩放方法，其实就是根据矩阵的运算规则，对 R、G、B、A 的数值分别进行缩放操作：

/**
    * rScale 表示红色的数值的缩放比例
    * gScale 表示绿色的数值的缩放比例
    * bScale 表示蓝色的数值的缩放比例
    * aScale 表示透明度的数值的缩放比例
    */
    public void setScale(float rScale, float gScale, float bScale,float aScale)

2.3、饱和度

setSaturation(float sat)方法可以根据一定比例，整体的增加或者减少颜色的饱和度，当设置0时，表示灰度图片；当设置为1时，表示颜色不变化。

/**
    * 设置矩阵颜色的饱和度
    *
    * sat 0表示灰度、1表示本身
    */
    public void setSaturation(float sat)

灰度图片的去色原理：只要把 RGB 的三色通道的数值设置为一样，即 R=G=B,那么图像就变成了灰色，同时为了保证图像的亮度，需要使同一个通道中的 R+G+B 的结果接近1。

在 matlab 中按照 0.2989 R，0.5870 G 和 0.1140 B 的比例构成像素灰度值
在 OpenCV 中按照 0.299 R， 0.587 G 和 0.114 B 的比例构成像素灰度值
在 Android 中按照0.213 R，0.715 G 和 0.072 B 的比例构成像素灰度值

2.4、矩阵相乘

设置新的矩阵覆盖之前的内容，可以设置一个单独的矩阵，也可以设置两个矩阵的相乘。API如下:

public void set(ColorMatrix src)
    public void set(float[] src)
    public void setConcat(ColorMatrix matA, ColorMatrix matB)

此外，矩阵还有前乘方法：当前矩阵乘以输入的矩阵，相当于调用 setConcat(this, prematrix) 方法：

// 逻辑上相当于调用setConcat(this, prematrix)
    public void preConcat(ColorMatrix prematrix) {
        setConcat(this, prematrix);
    }

后乘方法，postConcat(prematrix) 方法相当于调用 setConcat(postmatrix, this)：

// 逻辑上相当于调用setConcat(postmatrix, this)
    public void postConcat(ColorMatrix postmatrix) {
        setConcat(postmatrix, this);
    }

本文简单介绍了ColorMatrix 的原理和一些常用API方法，利用好使用巧妙可以达到很好的显示效果。比如之前界面实现全灰的效果中就用到了ColorMatrix 。

颜色矩阵ColorMatrix