DirectX11 基本计算机颜色

基本计算机颜色

1. 128位颜色

通常，在颜色中会包含一个附加的颜色分量，叫做alpha分量。alpha分量用于表示颜色的不透明度，我们会在第9章“混合”中使用alpha分量。（由于我们目前还用不到混合，所以现在暂且将alpha分量设置为1。）

包含alpha分量意味着我们要使用4D向量(r,g,b,a)来表示颜色，其中0≤r,g,b,a≤1。要表示一个128位颜色（每个向量分量就是一个32位的浮点数，加起来就是128位），可以为每个分量指定一个浮点值。因为从数学上来说，颜色就是一个4D向量，所以我们可以在代码中使用XMVECTOR类型表示一个颜色，而且还可以利用XNA数学矢量函数所用的SIMD操作带来的优势进行颜色运算（例如颜色相加、相减、标量乘法）。对于分量乘法，XNA数学库提供了以下方法：

XMVECTOR XMColorModulate(// Returns (cr, cg, cb, ca) ⊗ (kr,kg,kb,ka)
FXMVECTOR C1, // (cr, cg, cb, ca)
FXMVECTOR C2 // (kr, kg, kb, ka)
);

2. 32位颜色

当使用32位表示一个颜色时，每个字节会对应于一个颜色分量。由于每个颜色分量占用一个8位字节，所以每个颜色分量可以表示256种不同的明暗强度——0表示没有强度，255表示最高强度，中间值表示中等强度。从表面上看，为每个颜色分量分配一个字节似乎很小，但是通过计算组合值（256×256×256 = 16,777,216）可以发现，这种方式可以表示上千万种不同的颜色。XNA数学库提供了以下结构用于存储32位颜色：

// ARGB Color; 8-8-8-8 bit unsigned normalized integer components packed into
// a 32 bit integer.  The normalized color is packed into 32 bits using 8 bit
// unsigned, normalized integers for the alpha, red, green, and blue components.
// The alpha component is stored in the most significant bits and the blue
// component in the least significant bits (A8R8G8B8):
// [32] aaaaaaaa rrrrrrrr gggggggg bbbbbbbb [0]
typedef struct _XMCOLOR
{
union
{
struct
{
UINT b    : 8;  // Blue:    0/255 to 255/255
UINT g    : 8;  // Green:   0/255 to 255/255
UINT r    : 8;  // Red:     0/255 to 255/255
UINT a    : 8;  // Alpha:   0/255 to 255/255
};
UINT c;
};

#ifdef __cplusplus

_XMCOLOR() {};
_XMCOLOR(UINT Color) : c(Color) {};
_XMCOLOR(FLOAT _r, FLOAT _g, FLOAT _b, FLOAT _a);
_XMCOLOR(CONST FLOAT *pArray);

operator UINT () { return c; }

_XMCOLOR& operator= (CONST _XMCOLOR& Color);
_XMCOLOR& operator= (CONST UINT Color);

#endif // __cplusplus

} XMCOLOR;

2. 32位颜色和128位颜色转换

通过将整数区间[0,255]映射到实数区间[0,1]，可以将一个32位颜色转换为一个128位颜色。这一映射工作是通过将每个分量除以255来实现。也就是，当n为0到255之间的一个整数时，对应于规范化区间[0,1]的分量值为

。例如，32位颜色(80,140,200,255)变为：



当把一个32位颜色转换为一个128位颜色或者进行反向转换时，通常要执行额外的位运算，因为8位颜色分量通常会被封装在一个32位整数中（例如，无符号整数），即在XMCOLOR中。XNA数学库使用以下函数处理一个XMCOLOR并以XMVECTOR的形式返回：

XMVECTOR XMLoadColor(CONST XMCOLOR* pSource);

当把一个32位颜色转换为一个128位颜色或者进行反向转换时，通常要执行额外的位运算，因为8位颜色分量通常会被封装在一个32位整数中（例如，无符号整数），即在XMCOLOR中。

XNA数学库使用以下函数处理一个XMCOLOR并以XMVECTOR的形式返回：

XMVECTOR XMLoadColor(CONST XMCOLOR* pSource);

XNA数学库提供了一个函数可以将一XMVECTOR颜色转化为一个XMCOLOR：

VOID XMStoreColor(XMCOLOR* pDestination,FXMVECTOR V);

除使用ARGB外，还可以使用ABGR或RGBA。不过，XMCOLOR类使用ARGB格式。

通常，许多颜色运算（例如，在像素着色器中）使用的都是128位颜色值；通过这一方式，我们可以有足够多的二进制位来保证计算的精确度，减少算术错误的累积。不过，最终的像素颜色通常是存储在后台缓冲区的32位颜色值中；目前的物理显示设备还不能充分利用更高的分辨率颜色。