matplotlib色彩（colors）之colors模块探析（色彩转换的向下兼容API）

最新推荐文章于 2025-07-15 10:00:00 发布

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#matplotlib #色彩 #转换 #兼容 #API

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本文深入解析matplotlib的颜色处理底层原理，介绍色彩模型、兼容API的转换函数与色彩映射API，包括BASE_COLORS等内置色彩映射，以及ColorConverter类的工作机制。

matplotlib色彩（colors）之色彩基础知识（色彩模型，matplotlib色彩格式，matplotlib默认色彩映射）简要说明了matplotlib色彩取值的要求。那么它的底层原理是什么呢？
matplotlib.colors模块是matplotlib色彩的基础模块，主要提供各类色彩参数的转换功能。模块提供了两种API：

基于转换函数的兼容API：核心为一系列转换函数。从前面的文章可以看到matplotlib色彩定义格式的复杂性，在matplotlib未来的版本中可能会规范色彩定义格式。
基于色彩映射的API：以colormap、Normalize等类为基础构建色彩模型。

本文简单说明下兼容API。

重要变量

BASE_COLORS, TABLEAU_COLORS, CSS4_COLORS, XKCD_COLORS：从_color_data模块导入的内置色彩映射定义。
_colors_full_map：将默认的4个色彩映射整合为一个字典对象（未归一化）。

重要函数

get_named_colors_mapping()：返回全局色彩映射，即_colors_full_map变量。
_is_nth_color(c)：校验参数c是否符合Cn色彩格式，底层使用正则表达式\AC[0-9]+\Z实现校验。
is_color_like(c)：校验参数c是否是正常的色彩格式。函数首先校验c是否符合Cn色彩格式，然后通过to_rgba(c)函数对c进行转换，校验c是否符合要求。
to_rgba(c, alpha=None)：将参数转换为rgba元组(r, g, b, a)。函数首先使用_is_nth_color(c)函数校验c是否为Cn色彩格式，如果是Cn色彩格式，使用rcParams['axes.prop_cycle']获取对应的16进制色彩字符串（注意，Cn色彩格式的定义不在默认色彩映射中，而在rcParams['axes.prop_cycle']中），然后到_colors_full_map缓存中查找是否存在该色彩，如果没有，再使用_to_rgba_no_colorcycle(c, alpha)函数进行转换。
_to_rgba_no_colorcycle(c, alpha=None)：将参数转换为rgba元组(r, g, b, a)，但不再校验Cn色彩格式，该函数是解析色彩的基础，分析色彩取值的各类模式统一转换为rgba元组(r, g, b, a)。
to_rgba_array(c, alpha=None)：将参数转换为n行4列的numpy数组，如果参数不是numpy数组，将会通过to_rgba函数转换后构建numpy数组。
to_rgb(c)：将参数转换为rgb元组(r,g,b)，底层通过to_rgba(c)[:3]进行转换。
to_hex(c, keep_alpha=False)：将参数转换为16进制色彩字符串，函数首先通过to_rgba()函数将参数转换为rgba元组或rgb元组，然后再转换为16进制字符串。
same_color(c1, c2)：函数通过to_rgba_array(c, alpha=None)将c1、c2都转换为numpy数组再进行比较。

`ColorConverter` 类

通过ColorConverter 类对外提供API。

class ColorConverter:
    """
    A class only kept for backwards compatibility.

    Its functionality is entirely provided by module-level functions.
    """
    colors = _colors_full_map
    cache = _colors_full_map.cache
    to_rgb = staticmethod(to_rgb)
    to_rgba = staticmethod(to_rgba)
    to_rgba_array = staticmethod(to_rgba_array)


colorConverter = ColorConverter()