【30分鐘學完】canvas動畫|遊戲基礎(extra1):顏色那些事

nimokuri發表於2019-02-16

前言

本篇主要講解關於計算機顏色系統的概念,後續結合一些canvas的應用。因為是“你不知道也沒關係”的邊緣知識,所以作為本系列教程的擴充套件,沒有興趣的同學可以跳過。
開始我們萬紫千紅的故事吧!
本人能力有限,歡迎牛人共同討論,批評指正。

先從老朋友CSS講起

我們熟悉的CSS風格顏色表示方式,大體有下面幾種,canvas大體是直接沿用這些寫法的,但最後包含透明度的寫法有些許不同。

  • #RRGGBB:十六進位制格式,紅綠藍分別用兩位十六進位制數表示。
  • #RGB:簡寫的十六進位制格式,轉換成6位格式時會重複三原色,例如#fb0->#ffbb00
  • rgb(R,G,B):函式表示式,三原色分別由0~255的整數值表示。
  • rgba(R,G,B,A):包含透明度的函式表示式,其中alpha引數為0~1,需要指定透明度的顏色必須使用該格式。

作為前端人員平時用得很多,但你可能會一臉懵逼之前自己寫的顏色字串居然是十六進位制?
待我細細道來。這裡的R即是紅色(red),G即是綠色(green),B即是藍色(blue),這三個是顯示器普遍使用的三基色,屬於疊加型原色,百科摘錄如下。

【科普】原色是指不能透過其他顏色的混合調配而得出的“基本色”。
以不同比例將原色混合,可以產生出其他的新顏色。以數學的向量空間來解釋色彩系統,則原色在空間內可作為一組基底向量,並且能組合出一個“色彩空間”。由於人類肉眼有三種不同顏色的感光體,因此所見的色彩空間通常可以由三種基本色所表達,這三種顏色被稱為“三原色”。一般來說疊加型的三原色是紅色、綠色、藍色(又稱三基色,用於電視機、投影儀等顯示裝置);而消減型的三原色是品紅色、黃色、青色(用於書本、雜誌等的印刷)。

解密顏色值

每一個顏色都是由三基色疊加合成,所以我們需要告訴計算機這各個基色的比例(濃度),將這個比例量化就是一個0~255的整數,也可說是256個級別,越大即表示各種原色更多(更濃)。

【PS】至於為什麼是256個級別?
是因為計算機中每個原色用8位二進位制(0或1)表示,也就是2的8次方共256。

每個顏色都是256個級別,那它的組合的可能就有256*256*256=16777216,換句話說,一個顏色用24位二進位制表示,換算成十進位制就是0~16777215。
這裡你應該可以看懂上面CSS顏色表示方式前三個的含義了吧,至於rgba(R,G,B,A)多加入了A,表示透明度,這個是擴充套件版的32位顏色系統,多了一個額外的8位二進位制表示透明度的級別,CSS將它簡化成0~1表示。

    • *

舉個例子吧!
#FF55F3這個顏色為例進行講解。(0x開頭表示十六進位制數,js中不區分大小寫,至於不知道什麼是十六進位制的,請自行百度)
紅色是0xFF,綠色是0x55,藍色0xF3
轉換成十進位制:紅色是255,綠色是85,藍色是243。也就是說這個數值和rgb(255,85,243)寫法是等價的。

【PS】簡便的轉換方法,直接在控制檯列印即可,比如console.log(0xF3);,js預設輸出十進位制表示的字串。

顏色合成

顏色理論學得差不多了,現在來看看合成,已知三原色的值,要如何用程式碼合成一個顏色呢?
以上面說的#FF55F3為例,現在已知的是各個顏色值,下面提供兩種做法:

1、得到rgb(R,G,B)格式

直接利用js數字轉換為字串時預設是十進位制的特性。

let r = 0xFF;
let g = 0x55;
let b = 0xF3;
let color = `rgb(${r},${g},${b})`;

2、得到#RRGGBB格式

一個24位的顏色值,二進位制即:RRRRRRRRGGGGGGGGBBBBBBBB
紅色值左移16位,綠色左移8位,將三者做“或”就能得到合成的24位顏色值,再轉成16進位制字串即可。

0xFF << 16 = 111111110000000000000000
0x55 << 08 = 000000000101010100000000
0xF3       = 000000000000000011110011
OR         = 111111110101010111110011
//省略跟前面一樣的...
let color = `#${(r << 16 | g << 8 | b).toString(16)}`;

顏色分解

合成學完了,現在考慮一下如何用程式碼分解顏色,也就是把一個顏色分離出紅、綠、藍。
rgb(R,G,B)格式就說了,切字串就能得到。
重點討論#RRGGBB格式,其實就是第二種合成方法的逆過程,右移後“與“操作,簡單來說就是把想要的顏色值所在的位置移動到末尾,再用“與”0xFF剔除其他顏色。
還是以#FF55F3為例,現已知這個字串,要求分解出三基色的值。

  1. 切除“#”號得到16進位制字串;
  2. 紅色:右移16位,與0xFF做“與”操作;
  3. 綠色:右移8位,與0xFF做“與”操作;
  4. 藍色:直接與0xFF做“與”操作。
let color = parseInt(`#FF55F3`.slice(1), 16);
let r = color >> 16 & 0xFF
let g = color >> 8 & 0xFF
let b = color & 0xFF

以綠色提取過程為例:

0xFF55F3      = 111111110101010111110011
0xFF55F3 >> 8 = 000000001111111101010101
0xFF          = 000000000000000011111111
AND           = 000000000000000001010101

封裝顏色工具

當然,上面的合成、分解程式碼都是基本理論的應用,實際專案中使用會為了健壯性封裝成更加合理的工具,可以參考我們工具類utils.js中的colorToRGB()和parseColor()兩個函式。

  • colorToRGB()用於將#RRGGBB格式或任意數字,轉換成rgb(R,G,B)rgba(R,G,B,A)
  • parseColor()用於將#RRGGBB格式轉成數字,將數字轉成#RRGGBB格式。

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