Chai 3D之色彩

最新推荐文章于 2025-11-10 10:47:30 发布

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介绍

颜色是人类与红色、蓝色、黄色、绿色等类别相对应的视觉感知属性。颜色来源于光的光谱（光功率与波长的分布）在眼睛中与光感受器的光谱灵敏度相互作用。颜色类别和颜色的物理规格也与物体、材料、光源等相关联，基于其物理性质，例如光吸收、反射或发射光谱。通过定义颜色空间，可以通过颜色的坐标以数字方式标识颜色。

RGB色彩空间

RGB 颜色模型是一种加法颜色模型，其中红色、绿色和蓝色光以各种方式加在一起以再现各种颜色。模型的名称来自三种加法原色（红色、绿色和蓝色）的首字母缩写。RGB 颜色模型的主要用途是用于在电子系统（如电视和计算机）中感测、表示和显示图像。要使用 RGB 形成颜色，必须叠加三个彩色光束（一个红色、一个绿色和一个蓝色）（例如，通过黑屏发射或白屏反射）。三个光束中的每一个都被称为该颜色的分量，并且它们中的每一个都可以在混合物中具有从完全关闭到完全打开的任意强度。RGB 颜色模型是累加的，因为三个光束加在一起，它们的光谱逐波长相加，形成最终颜色的光谱。

添加剂颜色混合：将红色添加到绿色会产生黄色；将所有三种原色相加得到白色

每个分量的零强度表示最暗的颜色（无光，视为黑色），每个分量的全强度表示白色；这种白色的质量取决于主光源的性质，但如果它们适当平衡，结果是中性白色与系统的白点相匹配。当所有组件的强度相同时，结果是灰色、较暗或较亮，具体取决于强度。当强度不同时，结果是彩色色调，根据所用原色的最强和最弱强度的差异，或多或少饱和。

当其中一种分量具有最强的强度时，该颜色是该原色附近的色调（红色、绿色或蓝色），而当两种分量具有相同的最强强度时，则该颜色是次要颜色的色调（青色、品红色或黄色的阴影）。第二种颜色是由两种相同强度的原色之和形成的：青色是绿色+蓝色，品红色是红色+蓝色，黄色是红色+绿色。每种次色都是一种原色的补色；当一种原色和它的互补色加在一起时，结果是白色：青色补充红色，品红色补充绿色，黄色补充蓝色。

RGB 颜色模型本身并不定义红色、绿色和蓝色在比色上的含义，因此混合它们的结果不是绝对的，而是相对于原色的。

RGBA色彩空间

RGBA 代表红绿蓝阿尔法。虽然它有时被描述为颜色空间，但它实际上只是使用 RGB 颜色模型，并提供额外的信息。颜色为 RGB，可能属于任何 RGB 颜色空间，但整数 alpha 值可实现 alpha 合成。

Alpha 通道通常用作不透明度通道。如果像素在其 Alpha 通道中的值为 0%，则它是完全透明的（因此是不可见的），而 Alpha 通道中的值为 100% 则表示完全不透明的像素（传统数字图像）。介于 0% 和 100% 之间的值使像素可以通过玻璃等背景（半透明）显示，这是简单的二进制（透明或不透明）透明度无法实现的效果。PNG 是一种使用 RGBA 的图像格式。

RGBA颜色的光谱

CHAI3D中的颜色

CHAI3D 提供两种不同的数据结构，用于使用 RGBA 定义表示颜色。这些结构被定义为cColorb和cColorf，它们都将四种颜色成分RGBA存储在名为m_color[4]的四单元格数组中。这两种格式之间的唯一区别在于它们的数值表示：cColorb为每个颜色分量（0x00-0xff）使用一个字节，而cColorf使用浮点数（0.0-1.0）。

定义

通过至少设置三个（RGB）分量和一个可选的 Alpha （A）分量来定义颜色。如果省略 alpha 分量，则默认存储值 1.0 或 0xff。

每个颜色组件也可以独立修改或访问：

using namespace chai3d;
// reading RGBA components
GLFloat r = color.getR();
GLFloat g = color.getG();
GLFloat b = color.getB();
GLFloat a = color.getA();
// modifying RGBA components
color.setR(0.1);
color.setG(0.2);
color.setB(0.3);
color.setA(1.0);

格式转换

颜色也可以从一种格式转换为另一种格式：

using namespace chai3d;
// definition
cColorf colorA;
cColorb colorB;
// convert color from FLOAT format to BYTE format
colorA->copyTo(colorB);
// convert color from BYTE format to FLOAT format
colorB->copyTo(colorA);

灰度

灰度颜色可以通过编程所需的亮度值来分配。对于 cColorf 表示形式，值范围为 0.0（黑色）到 1.0（白色），对于 cColorb 的值范围为 0 到 255：

using namespace chai3d;
// set luminance value
color->setLuminance(0.8)
// get luminance value
GLfloat luminance = color->getLuminance();

调色板

为了使颜色分配更加直观，CHAI3D 提供了来自 CSS3 规范的预定义颜色列表。调色板颜色以及十六进制和十进制等效项如下图所示。

using namespace chai3d;
// definition
cColorf color;
// assign color by name (royal blue)
color.setBlueRoyal();
// assign color by name (pure white)
color.setWhite();
// assign color by name (olive green)
color.setGreenOlive();
// assign a level of gray. similar to setLuminance() method.
color.setGrayLevel(0.5);

CHAI3D调色板

颜色和对象

颜色在整个 CHAI3D 中用于描述图像像素、顶点颜色、材质或照明属性。cColorf 格式通常用于 3D 数据对象（顶点、材质、灯光），而字节表示形式 cColorb 是位图图像和纹理的首选格式。以下是针对场景中的 2D 和 3D 对象调整颜色的几个示例：

using namespace chai3d;
// get color of image pixel at position (x,y)
cColorb color;
image->getPixelColor(x, y, color);
// set the color of a vertex
cColorf color;
color.setRed();
vertex->setColor(color);
// adjust the ambient color component of a light source
light->m_ambient.set(0.1, 0.1, 0.1);

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