Альфа-канал также представляет собой изображение в градациях серого. Подобно цветовому каналу, он поддерживает 256, 65536 или 4 294 967 296 (согласно цветовому разрешению) оттенков серого - градаций "серой шкалы". Но в отличие от цветового, альфа-канал не содержит в себе информации, которая бы касалась того, как изображение выглядит. Вместо яркости цвета градации серого здесь представляют непрозрачность, степень полупрозрачности или прозрачность маски.
В Photoshop имеется много способов изолировать(маскировать) область на изображении так, чтобы выполнить над ней какие-либо операции. Альфа-канал представляет собой еще один инструмент, позволяющий выделить область и сохранить информацию об этом, чтобы использовать ее в дальнейшем.
Имейте в виду, что альфа-каналы, никак не влияя сами по себе на изображение, расходуют память и увеличивают размер файла документа. В последней версии Photoshop можно сохранить до 56 каналов, включая цветовые и альфа-каналы (в версии 7.0 - до 24 каналов) (исключение здесь составляют побитовые растровые изображения bitmap, для которых альфа-каналы использовать нельзя), но необходимо помнить, что каждый сохраненный альфа-канал заметно увеличивает размер файла, а потому альфа-каналы лучше всего удалять сразу, как в них отпадет нужда.
1. Если открыть изображение RGB и посмотреть впалитру Channel вы увидитеRed, Green и Blue каналы плюс"RGB" канал ."RGB" канал является лишь составным из остальных каналов.
2. Если открыть CMYK изображение и заглянуть впалитру Channels вы увидитеCyan, Magenta, Yellow и Black каналы плюс"CMYK" канал. В"CMYK" канал также, как и«RGB » просто соединение из остальных каналов.
Каждый канал цветного изображения (RGB илиCMYK )имеет глубину 8 - битного цвета. ВRGB изображение состоит из трех 8 - битных каналов, которые в совокупности образуют единое24 битное изображение (3 х 8 = 24). АCMYK изображение состоит из четырех 8 - битных каналов, которые в совокупности образуют32 - битное изображение (4 х 8 = 32).
Не стоит путать. Каждый пиксель в RGB изображении (а не одного канала)имеет глубину цвета 24 бита , а каждый пиксель вCMYK изображении имеет глубина цвета в32 бита .
3. По умолчанию, Photoshop отображает каналы в оттенках серого. Но можно показывать каналы и в цвете. Выберите Edit < Preferences < Display & Cursors, поставьте галочку «Color Channels in Color» .
Когда вы в Photoshop создаете выделение некоторой области изображение, то есть смысл сохранить маску выделения (маска - это 8 бит в градациях серого изображения) в вашем документе. Photoshop может сохранять маску в виде канала.
4. В этом примере мы будем использовать инструмент Magic Wand для выделения объекта (выделите белый фон изображения, кликнув по нему этим инструментом).
|
|
5. Теперь выберите > Save ion и нажмите"ОК" в диалоговом чтобы сохранить выделение. Photoshop сохранит его в виде нового канала по умолчанию.
6. Теперь в палитре Channels новый канал. Photoshop по умолчанию присваивает новому каналу название "Alpha 1".
7. Выберете канал "Alpha 1" в палитре Channels.
8. Теперь в окне документа, показан сам канал.
Оттенки
Первый и самый главный параметр, который вы должны корректировать при обработке фотографий в Photoshop это тона, другими словами распределение темного и светлого на изображении. Большинство людей используют для этого функцию Brightness/Contrast (Яркость/контраст). Brightness (Яркость) увеличивает общее количество белого на фотографии, в то время какcontrast (контраст) усиливает различие между белым и черным. Хотя и может показаться, что они эффективны, использование таких простейших функций может принести больше вреда, нежели пользы. Чтобы стать более продвинутым пользователем Photoshop, вам придется забыть о функции Brightness/Contrast и начать использовать вместо нееLevels .
Что такое Уровни?
Откройте ваше изображение и переедите к элементу меню: image>adjustments>levels (или нажмите Ctrl L). Это вызовет граф, который называется гистограмма. Он располагает тона изображения от черного к белому (слева направо) вдоль оси Х, а на оси У отображает количество информации изображения в пределах данного диапазона серого. Чем выше пик, тем больше информации вашего изображения попадает в этот диапазон серого. Если ваша гистограмма больше смещена влево, это означает, что ваше изображение имеет много теней и черного цвета и возможно невыдержанно. Если ваша гистограмма больше смещена вправо, изображение имеет много осветленных участков и белого и возможно передержано. Сбалансированные и симметричные гистограммы часто свидетельствуют об изображениях, которые приятны глазу, считается, что такие изображения выдержаны правильно. Часто говорят, что такие изображения имеют сбалансированные тона. Нет ничего страшного в гистограмме, которая смещена влево или вправо, однако создание живого изображения всегда требует сбалансированных тонов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гистограмма сверху показывает изображение с большим количеством теней. С левого края гистограмма выходит за границы чарта, что говорит о том, что часть этой картинки невыдержанна и нет доступных данных по этому оттенку |
Эта гистограмма демонстрирует хорошо выдержанное изображение с большим количеством информации по всем оттенкам. Ни один из концов не выходит за границы, поэтому изображение выдержано правильно |
Гистограмма сверху показывает изображение с множеством осветленных мест. С правого края гистограмма выходит за границы чарта, что говорит о том, что часть этого изображения передержана и нет доступных данных по этому оттенку. |
Экспозиция
Что означает, когда изображение невыдержанно или передержано? Когда изображение является настолько темным, что многие зоны содержат чистый черный цвет без каких-либо деталей, это часть изображения считается невыдержанной. Что означает, что через линзы проходило недостаточно света для обеспечения достаточного количества деталей для пленочного или цифрового датчика. Если через линзы проходило слишком много света, части изображения могут получиться настолько яркими, что они теряют все детали и становятся чисто белыми. Это называется передерживание.
Гистограмма показывает яркость от чисто черного до чисто белого. Все, что находится в промежутке является оттенками серого. Если гистограмма показывает, что данные картинки уходят вверх к чисто черному или чисто белому и график выглядит так, как будто его головная и хвостовая части отрезаны, изображение может иметь проблемы с экспозицией.
Использование Уровней
Нажмите Ctrl. L, чтобы вызвать окно Уровней Окно Уровней должно выглядеть примерно как на рисунке снизу. Вы можете смело проигнорировать все, что я выделил в синем боксе.
Обратите внимание на следующие параметры и как они работают:
Черный бегунок Black Point. Передвигая этот бегунок, вы сообщаете Photoshop, что вы хотите, чтобы весь спектр оттенков внутри изображения начинался как черный здесь. Любая информация слева от бегунка будет утеряна.
Белый бегунок White Point. Передвигая этот бегунок, вы сообщаете Photoshop, что вы хотите, чтобы весь спектр оттенков внутри изображения кончался как белый здесь. Передвижение бегунков Black Point и White Point походит на настройку контраста изображения, разве что у вас тут гораздо больше контроля.
Серый бегунок Gray Midpoint. Передвигая этот бегунок, вы сообщаете Photoshop, что вы хотите, чтобы весь спектр оттенков между черным и белым центрировался вокруг этой точки. Передвижение этого бегунка схоже с настройкой яркости изображения.
Снизу, где написано "Output Levels" (Выходные Уровни) вы можете вручную выровнять теневые и осветленные области вашего изображения. Путем передвижения черного и белого бегунков вдоль шкалыClipping Scale вы можете заставить изображение исключить либо осветленные участки, либо теневые. Передвинув черный бегунок вправо, вы вручную удаляете некоторые затемненные детали в изображении. Передвинув белый бегунок влево, вы вручную удаляете некоторые осветленные детали в изображении. В основном эта функция позволяет вам удалять ненужные детали по концам гистограммы.
О чем мне говорит эта гистограмма?
Первая вещь, которую вам следует сделать, работая с уровнями, это изучить гистограмму. Выясните, какие она имеет позиции, затем переместите бегунки в оптимальные позиции. В данном примере левый край гистограммы имеет недостаток данных. Это означает, что на данной фотографии нет глубоких теней. Просто взглянув на нее, вы можете сказать: Самые темные места достигают лишь темно серого цвета. С правого края тонкая линия на графика указывает на присутствие некоторых осветленных участков, хотя их не много. К счастью, практически нет информации на гистограмме, которая бы скрывалась за пределами графика. Если слишком много информации скрывается за границами графика, картинку будет очень сложно выровнять.
Большинство информации на данной гистограмме слегка смещено левее серого бегунка посередине. Это изображение было сделано в тени глубокого оврага, поэтому это нормально, что она слегка затемнена. Тем не менее, оттенки конечно нужно выровнять.
Преобразование оттенков.
В общем, что вы должны сделать, так это сказать Photoshop, что вы хотите, чтобы самый темный оттенок в изображении стал полностью черным, а самый светлый оттенок - полностью белым. Это перераспределит все оттенки в изображении, придавая ему больший контраст, детализацию, а также динамический диапазон.
Черный бегунок Black Point. Этот бегунок вы помещаете ровно в то место, где начинаются данные в левой части гистограммы. Вы заметите в окне предварительного просмотра, как затемняются тени.
Белый бегунок White Point. Этот бегунок вы помещаете ровно в то место, где начинаются данные в левой части гистограммы. В окне предварительного просмотра вы заметите, как осветленные участки становятся еще светлее. Так как у нас мало информации, находящейся на конце осветленных участков, установка бегунка после начала данных убрала некоторые осветленные участки с изображения. Иногда удаление некоторых осветленных участков или теней это жертва, на которую необходимо идти, чтобы добиться более приятного тонального диапазона. В этом случае это не страшно, так как данных осветленных участков очень мало (это не резкий скачок на графике)
Серый бегунок Gray Midpoint. Вы можете точно подкорректировать яркость изображения, двигая этот бегунок, но в большинстве случаев его просто оставляют на месте.
Теперь вы можете либо нажать ОК и сохранить изменения, отменить изменения или нажать Reset с зажатым Alt. чтобы сбросить все позиции бегунков. Теперь вы знаете, как использовать слои вместо функции Photoshop brightness/contrast (яркость/контраст).
|
|
|
1. Слои управляются в палитре слоев (Layers) . В ней отображается небольшой эскиз (превью каждого слоя, чтобы было проще его найти). Отображающийся в Photoshop документ - это соединение всех слоев из стопки сверху вниз (внизу справа).
2. Вы можете включать и выключать отображение любого слоя. Значок в виде глаза слева от каждого слоя контролирует его видимость. Слой делается видимым или скрытым при нажатии этого значка (внизу слева). В результате тот же документ, что показан ранее, за исключением, одного слоя.
3. При нажатии клавиши Option (для Mac) / Alt (для PC) с одновременным щелчком по иконке глаза слоя скроются/отобразятся все остальные слои (ниже слева). В примере, приведенном ниже, слой под названием «Paint» становится видимым, а остальные скрываются (ниже справа). Заметим, что слой с именем«Photo» все еще выделен. Подсвеченный слой в палитре Layers означает, что он является активным (или выбранным). Это означает, что все изменения в окне документа будут применяться к нему.
4. Щелкните на слое, чтобы активировать его (круг ниже слева). Теперь все изменения в окне документа будут применяться к слою «Paint» .
Заметим, что нет никаких изменений во внешнем виде окна рабочей области документа (внизу справа). Посмотрите на палитру слоев, чтобы узнать, какой слой является активным, а не в окне документа.
5. Вы можете быстро выделить все непрозрачные области слоя зажав (для Mac) / Ctrl (для PC) и кликнув по нужному слоюв палитре Layers. Когда вы удерживайте клавишу/Ctrl , указатель мыши превращается в руку с квадратом выделения (ниже слева). В результате изображение слоя выделится. Вы увидите «муравьиную дорожку» вокруг изображения слоя (внизу справа).
6. Чтобы удалить слой, щелкните по нему и перетащите в корзину (кнопка в палитре слоев (внизу слева)). Результат показан ниже справа.
7. Чтобы создать новый слой, нажмите кнопку New Layer в палитре Layers (внизу слева). Новый слой появится чуть выше активного слоя (внизу справа).
8. Чтобы дублировать слой, перетащите его на кнопку New Layer . В приведенном ниже примере, новый слой будет создан с именем«photo copy» .
9. Для изменения порядка слоя, нажмите на него и переместите вверх или вниз в палитре Layers.
10. Вы можете изменять прозрачность слоя, перетаскивая ползунок Opacity (внизу слева). Кроме того, можно просто ввести значение Opacity.
: альфа-каналы . Их задача - сохранять выделенные области, чтобы вы могли использовать или редактировать их в дальнейшем.
Они получили свое название от процесса, называемого альфа-сопряжение , когда частично прозрачное изображение (то, в котором присутствуют прозрачные области) совмещается с другим изображением - так режиссеры создают спецэффекты и поддельные фоны.
Это мощная штука, поскольку та же технология позволяет . На ее создание может уйти уйма времени, вам может не хватить выдержки, если речь идет об особенно сложном выделении, что порой отнимает несколько часов. До тех пор, пока вы сохраняете документ как файл PSD, альфа-канал всегда будет на месте к вашим услугам.
Наиболее распространенный способ применения альфа-канала — создание слоя-маски. Все потому, что их можно использовать для создания невероятно детального выделения, которое нельзя получить любым другим способом.
Его полезно рассматривать как черно-белое отображение вашей выделенной области. Если вы не измените настройки программы, черной областью будет обозначаться не выделенная часть изображения, называемая также защищенной или скрытой частью , а белой - выделенная часть. И, как и в , оттенки серого представляют собой частично выделенные места, т.е. это означает, что они частично прозрачные.
Чтобы создать, выполните одно из следующих действий:
Если вы предпочитаете, чтобы выделение было черным, а все остальное - белым, установите переключатель в диалоговом окне в положение Выделенные области. Если вы захотите отредактировать альфа-канал с помощью режима Быстрая маска, цвет и прозрачность можно изменить здесь же. Когда вы установите все настройки так, как требуется, нажмите кнопку ОК.
Создав, вы сможете настроить его так же, как и слой-маску. На нем можно рисовать с помощью инструмента Кисть или использовать любой из инструментов выделения для его изменения. Если вы захотите использовать инструмент выделения, выберите команду меню Редактирование => Выполнить заливку и выберите черный или белый цвет из раскрывающегося списка Использовать (Use) в зависимости от того, что вы хотите сделать, добавить к выделенной области или вычесть из нее (выделенные области белые, а все остальное черное).
Если вам потребуется сделать так, чтобы фотошоп отображал информацию наоборот, к примеру, отображалась в черном цвете, а не в белом, дважды щелкните мышью по миниатюре. В появившемся диалогом окне Параметры установите переключатель в положение Выделенные области. Когда вы это сделаете, программа поменяет цвета маски.
Вы также можете редактировать свой альфа-канал с помощью режима Быстрая маска. Для этого щелкните мышью по значку видимости композитного канала. Когда вы это сделаете, программа поместит поверх изображения красное наложение. Если вы редактируете в изображении, содержащем большое количество красного цвета, вы ничего не увидите сквозь маску. В этом случае необходимо изменить цвет наложения.
Кроме того, вы можете применить фильтры к альфа-каналу, как и к слою-маске. Среди наиболее полезных фильтров назову Размытие по Гауссу (Gaussian Blur) для смягчения края (полезно, если вы пытаетесь выделить немного размытую область) и набор Штрихи (Brush Stroke) (для придания маске оригинальных краев).
Закончив использовать (или решив начать все сначала с новым), вы можете удалить его, перетащив на кнопку Удалить текущий канал (Delete) (выглядит как маленькая корзина для мусора). Или щелкните мышью по этой кнопке, и нажмите кнопку Да (Yes), когда появится запрос об удалении.
Заметили ошибку в тексте - выделите ее и нажмите Ctrl + Enter . Спасибо!
Давайте рассмотрим работу с альфа-каналами: сохранение, обработка, загрузка выделений, логические операции.
Наверное, вы уже сталкивались с тем, что одну и ту же область приходится выделять несколько раз в процессе редактирования изображения. А если эта область имеет сложную форму, то каждый раз повторяется один и тот же мучительный процесс.. Безрадостно. Хотелось бы сохранить где-то созданное выделение и загружать его по мере потребностей. Именно такую возможность предоставляют альфа-каналы - объекты Photoshop, позволяющие хранить выделения. Поскольку выделять можно с разной степенью прозрачности, то в альфа-каналах хранятся маски - представления выделений в виде градаций серого, где белый цвет соответствует выделенным областям, черный - невыделенным, серый - частично выделенным. Итак, помощью альфа-каналов можно сохранять, загружать и редактировать выделения. Работа с альфа-каналами напоминает работу в быстрой маске. Рассмотрим это на примере.
Если при выборе пункта меню Select > Save Selection
в списке Channel
выбрать имя существующего канала, то у программы возникает естественный вопрос: если мы пытаемся поместить туда что-то новое, то что же делать со старым? Правила взаимодействия старого и нового содержимого канала определяются при помощи логической операции, выбранной в поле Operation
.
Эти операции вам уже знакомы. При выборе пункта Replace Channel
всё содержимое канала будет заменено на новое сохраняемое выделение. Если Вы включите переключатель Add to Channel
, то к выделению, сохранённому в канале, будет добавлено сохраняемое выделение (операция сложения выделений). Операции вычитания (Substract from channel
) и пересечения (Intersect with channel
) выполняются аналогично подобным операциям с выделениями. Обязательно попробуйте работу этих операций. Только учтите, что пересечь или вычесть выделение из канала можно только в том случае, если сохраняемое выделение "перекрывает" уже сохранённое в данном канале. (т.е. они должны иметь общие области, иначе нечего будет пересекать и вычитать).
При загрузке выделения из канала с помощью пункта меню Select > также возможна логическая операция при условии, что мы будем загружать выделение в файл, уже содержащий выделенную область. Взаимодействовать будут старое выделение и новое, загружаемое из альфа-канала. Все операции стандартны.
Для начала, давайте поговорим о каналах в целом. В зависимости от используемого режима цветности, у рисунка есть или 3, или 4 канал. Если вы используете режим RGB (который используется для всего, что отображается на экране), у изображения есть 3 канала: красный, зеленый и синий. Если вы используете режим CMYK (используется для печати), у изображения есть 4 канал. Информация в этих каналах указывает насколько много каждого их основных цветов нужно взять, чтобы создать нужный (индиго, оранжевый, розовый и т.д.). Эти каналы являются стандартными для любого цветного изображения.
Что такое альфа-канал?
Альфа-канал - это дополнительнй канал, который может быть добавлен в рисунок. Он содержит информацию о прозрачности рисунка и в зависимости от типа альфа, он может содержать различные уровни прозрачности. В целом, альфа-канал определяет прозрачность всех других каналов. Добавляя в рисунок альфа-канал, вы контролируете прозрачность красного канала, зеленого канала и синего канала.
Есть два типа альфа-каналов: предварительно умноженный и прямой альфа. Используемый тип зависит от испоьзуемого ПО:
Прямой альфа
В этом случае цвета изображения и фона остаются неизменными, меняется только альфа-канал.
Типы файлов, которые поддерживают альфа
Следующие типы файлов поддерживают альфа:
Как используется альфа-канал?
Альфа-канал используется для разных целей. Во многих случаях он нужен, чтобы наложить изображение на фон или другое изображение. Вы можете постоянно это видеть в графических редакторах, таких как Photoshop. Когда вы открываете изображение и размещаете другое изображение поверх первого, Photoshop автоматически использует значение альфа, чтобы правильно отобразить получившуюся картину. В других случаях, альфа нужен для того, чтобы элементы такие как тени могли быть правильно отображены поверх различных фоновых изображений. Photoshop также использует альфа-каналы для масок и выделенных областей. Альфа-каналы могут быть также использованы для того, чтобы отображать полупрозрачные изображение поверх фона, изображений и даже других полупрозрачных изображений.
В чем преимущество альфа-каналов?
Основное преимущество альфа-каналов - их визуальная привлекательность. Без альфа-каналов изображения, расположенные друг над другом не могут быть сглажены и имеют зубчатые края. Это выглядит не очень хорошо. Другое преимущество - скорость. Когда вы сохраняете изображение с альфа-каналом, уровни прозрачности сохраняются вместе с ним. Затем, вы можете расположить это изображение над любым другим и внешний вид изображения сохранится. Это экономит ваше время, т.к. вы можете расположить изображение напрямую над фоном без необходимости сохранять его прямо в нужной точке над нужным фоном.
Обратите внимание, что для того, чтобы сохранить тени в формате GIF, мы должны оставить часть рисунка матового цвета, в то время как в PNG остались только полупрозрачные пиксели.
Растровое изображение образуется из целого количества строк и столбцов. Для любого экземпляра класса, производного от BitmapSource, эти размеры могут быть получены из свойств PixelHeight и PixelWidth .
На концептуальном уровне биты пикселов хранятся в двумерном массиве, размеры которого равны PixelHeight и PixelWidth. Фактически массив имеет всего одно измерение, но основные проблемы возникают с представлением отдельных пикселов. В этом представлении, иногда называемым «цветовым форматом» растрового изображения, может использоваться от одного бита на пиксел (для изображений, состоящих только из черного и белого цветов) до одного байта на пиксел (для изображений, состоящих из оттенков серого или растров с 256-цветовой палитрой), 3 или 4 байтов на пиксел (для полноцветных изображений с прозрачностью или без нее) и даже более для больших цветовых разрешений.
Однако для работы с WriteableBitmap был установлен единый цветовой формат. В любом объекте WriteableBitmap каждый пиксел состоит из четырех байтов. Таким образом, общее количество байтов в массиве пикселов растрового изображения равно:
PixelHeight * PixelWidth * 4
Изображение начинается с верхней строки и следует слева направо. Выравнивание строк отсутствует. Для каждого пиксела байты следуют в определенном порядке:
Синий, Зеленый, Красный, Альфа
Значения байтов лежат в диапазоне от 0 до 255, как в значениях Color. Предполагается, что цветовые значения WriteableBitmap соответствуют схеме sRGB («стандарт RGB»), а следовательно, совместимы со значениями Windows Runtime Color (кроме значения Colors.Transparent - см. далее).
Пикселы WriteableBitmap хранятся в предумноженном альфа-канале (premultiplied alpha) . Вскоре я расскажу, что это значит.
Порядок «синий-зеленый-красный-альфа» на первый взгляд противоположен тому, который обычно используется для обозначения цветовых байтов (и их порядку в методе Color.FromArgb), но он вполне логичен, если учесть, что пиксел WriteableBitmap в действительности представляет собой 32-разрядное целое без знака, у которого в старшем байте хранится альфа-канал, а в младшем - синяя составляющая. В операционных системах на базе микропроцессоров Intel это целое число хранится в прямом (little-endian) порядке байтов.
Давайте построим растровое изображение. Для этого мы создадим объект WriteableBitmap и заполним его пикселами. Чтобы упростить вычисления, WriteableBitmap будет состоять из 256 строк и 256 столбцов. Левый верхний угол будет черным, правый верхний - синим, левый нижний - красным, и правый нижний - фиолетовый (сочетание красного и синего). Окраска представляет собой разновидность градиента, но она отличается от градиентов, доступных в Windows Runtime.
Файл XAML определяет элемент Image, которому присваивается экземпляр класса производного от ImageSource:
Создать экземпляр WriteableBitmap в XAML невозможно, потому что у этого класса нет конструктора без параметров. Файл фонового кода создает и строит WriteableBitmap в обработчике события Loaded. Ниже приведен полный файл вместе с необходимыми директивами using. Сам класс WriteableBitmap определяется в пространстве имен Windows.UI.Xaml.Media.Imaging:
Using System.IO; using Windows.UI.Xaml; using Windows.UI.Xaml.Media.Imaging; using Windows.UI.Xaml.Controls; using System.Runtime.InteropServices.WindowsRuntime; namespace WinRTTestApp { public sealed partial class MainPage: Page { public MainPage() { this.InitializeComponent(); Loaded += MainPage_Loaded; } private async void MainPage_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e) { WriteableBitmap bitmap = new WriteableBitmap(256, 256); byte pixels = new byte; for (int y = 0; y < bitmap.PixelHeight; y++) for (int x = 0; x < bitmap.PixelWidth; x++) { int index = 4 * (y * bitmap.PixelWidth + x); pixels = (byte)x; // Blue pixels = 0; // Green pixels = (byte)y; // Red pixels = 255; // Alpha } using (Stream pixelStream = bitmap.PixelBuffer.AsStream()) { await pixelStream.WriteAsync(pixels, 0, pixels.Length); } bitmap.Invalidate(); image.Source = bitmap; } } }
Конструктору WriteableBitmap должна передаваться ширина и высота изображения в пикселах. На основании этих размеров программа выделяет память для массива байтов:
Byte pixels = new byte;
Размер массива для WriteableBitmap всегда вычисляется по этой формуле.
Циклы по строкам и столбцам перебирают все пикселы изображения. Индекс для обращения к конкретному пикселу в массиве вычисляется следующим образом:
Int index = 4 * (y * bitmap.PixelWidth + x);
В этом конкретном примере два цикла обращаются к пикселам в порядке их хранения в массиве, так что индекс не приходится пересчитывать заново для каждого пиксела. Его можно инициализировать нулем, а потом увеличивать следующим образом:
Int index = 0; for (int y = 0; y < bitmap.PixelHeight; y++) for (int x = 0; x < bitmap.PixelWidth; x++) { int index = 4 * (y * bitmap.PixelWidth + x); pixels = (byte)x; // Blue pixels = 0; // Green pixels = (byte)y; // Red pixels = 255; // Alpha }
Такое решение почти наверняка будет работать быстрее моего, но в целом оно обладает меньшей гибкостью.
Также можно определить цикл по index с вычислением x и y по текущему значению переменной. Важна не конкретная реализация, а то, чтобы в результате перебора были обработаны все пикселы (не всегда, конечно, но в большинстве случаев).
После того, как массив byte будет заполнен, пикселы необходимо перенести в объект WriteableBitmap. Этот процесс на первый взгляд выглядит довольно странно. Свойство PixelBuffer, определяемое WriteableBitmap, относится к типу IBuffer , который определяет всего два свойства: Capacity и Length. Как было указано ранее, объект IBuffer обычно представляет область памяти, находящуюся под управлением операционной системы с механизмом подсчета ссылок; когда память становится ненужной, объект автоматически уничтожается. Байты необходимо перенести в такой буфер.
К счастью, существует метод расширения AsStream , позволяющий интерпретировать объект IBuffer как объект.NET Stream:
Stream pixelStream = bitmap.PixelBuffer.AsStream()
Чтобы использовать этот метод расширения, необходимо включить в программу директиву using для пространства имен System.Runtime.InteropServices.WindowsRuntime. Без этой директивы InlelliSense не будет знать о существовании этого метода.
Далее обычный метод Write, определяемый классом Stream, используется для записи байтового массива в объект Stream; также можно использовать метод WriteAsync, как сделано у меня. Так как изображение невелико, а вызов просто передает массив байтов через API, метод Write отработает достаточно быстро для выполнения операции в потоке пользовательского интерфейса. Далее объект Stream уничтожается «вручную» или автоматически, или же логика Stream размешается в директиве using, как это сделано у меня:
Using (Stream pixelStream = bitmap.PixelBuffer.AsStream()) { await pixelStream.WriteAsync(pixels, 0, pixels.Length); }
Привыкните к тому, что при каждом изменении пикселов WriteableBitmap следует вызывать для изображения Invalidate:
Bitmap.Invalidate();
Этот вызов требует перерисовки растрового изображения. В этом конкретном контексте его присутствие не обязательно, но в других случаях он важен. Остается вывести построенное изображение. Программа просто задает его свойству Source элемента Image в файле XAML:
Image.Source = bitmap;
Результат:
Если сохранить объект Stream и массив пикселов в поле для дальнейших манипуляций с растровым изображением (например, его изменения со временем), перед вызовом WriteAsync следует вставить вызов Seek для возвращения текущей позиции к началу:
PixelStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
Учтите, что в объект растрового изображения можно записать только часть массива байтов. Предположим, вы изменили пикселы в диапазоне от (x1, y1) до (x2, y2) (не включая последнюю точку). Сначала определите индексы байтов, соответствующих этим двум координатам:
Int index1 = 4 * (y1 * bitmap.PixelWidth + x1); int index2 = 4 * (y2 * bitmap.PixelWidth + x2);
Затем укажите, что вы собираетесь обновить пикселы от index1 до index2:
PixelStream.Seek(index, SeekOrigin.Begin); pixelStream.Write(pixels, index1, index2 - index1); bitmap.Invalidate();
Попробуем реализовать другую разновидность пользовательского градиента. В следующей программе CircularGradient градиент вычисляется на основании угла конкретного пиксела относительно центра изображения (вычисления проще, чем можно ожидать).
Файл XAML определяет Ellipse с толстым контуром и объектом ImageBrush для свойства Stroke. Анимация поворачивает объект Ellipse относительно центра:
Обработчик Loaded в файле фонового кода почти не отличается от предыдущей программы. Два цикла перебирают строки и столбцы изображения, каждый пиксел расположен в позиции (x,y) относительно левого верхнего угла. Пиксел в центре имеет координаты (bitmap.PixelWidth/2, bitmap.PixelHeight/2). В результате вычитания координат центра из координат конкретного пиксела и деления на ширину и высоту изображения координаты пиксела преобразуются в значения из диапазона от -1/2 до 1/2, которые затем можно передать методу Math.Atan2 дли получения нужного угла:
Using System.IO; using Windows.UI.Xaml; using Windows.UI.Xaml.Media.Imaging; using Windows.UI.Xaml.Controls; using System.Runtime.InteropServices.WindowsRuntime; using System; namespace WinRTTestApp { public sealed partial class MainPage: Page { public MainPage() { this.InitializeComponent(); Loaded += MainPage_Loaded; } private async void MainPage_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e) { WriteableBitmap bitmap = new WriteableBitmap(256, 256); byte pixels = new byte; int index = 0; int centerX = bitmap.PixelWidth / 2; int centerY = bitmap.PixelHeight / 2; for (int y = 0; y < bitmap.PixelHeight; y++) for (int x = 0; x < bitmap.PixelWidth; x++) { double angle = Math.Atan2(((double)y - centerY) / bitmap.PixelHeight, ((double)x - centerX) / bitmap.PixelWidth); double fraction = angle / (2 * Math.PI); pixels = (byte)(fraction * 255); // Blue pixels = 0; // Green pixels = (byte)(255 * (1 - fraction)); // Red pixels = 255; // Alpha } using (Stream pixelStream = bitmap.PixelBuffer.AsStream()) { await pixelStream.WriteAsync(pixels, 0, pixels.Length); } bitmap.Invalidate(); imageBrush.ImageSource = bitmap; } } }
Этот угол преобразуется в дробную величину в диапазоне от 0 до 1 для вычисления градиента. Вот как выглядит полное растровое изображение, используемое объектом ImageBrush, заданным свойству Fill объекта Ellipse:
Как было показано ранее, кисти в Windows Runtime обычно растягиваются по элементу, к которому они применяются. С кистью ImageBrush происходит то же самое, так что в каком-то смысле размер базового изображения не так уж важен... До определенной степени, конечно, - слишком маленькое изображение не обладает достаточной детализацией, а слишком большое превращается в напрасную трату пикселов.
Когда растровое изображение отображается на поверхности (скажем, на экране монитора), его пикселы не всегда просто передаются на поверхность. Если растровое изображение поддерживает прозрачность, каждый пиксел должны объединяться с цветом существующей поверхности в соответствующей точке на основании альфа-канала этого пиксела. Если альфа-канал равен 255 (полная непрозрачность), пиксел изображения просто копируется на поверхность. Если альфа-канал равен 0 (прозрачность), пиксел вообще не копируется. Если альфа-канал равен 128, результатом является среднее значение цвета пиксела изображения и цвета поверхности перед выводом.
Следующие формулы демонстрируют соответствующие вычисления для одного пиксела. В реальности значения A, R, G и B лежат в диапазоне от 0 до 255, но следующие упрощенные формулы предполагают, что они были нормализованы до диапазона от 0 до 1. Подстрочные пояснения обозначают «результат» отображения частично прозрачного пиксела «изображения» на существующей «поверхности»:
Обратите внимание на второе умножение в каждой строке. В нем задействован только сам пиксел изображения, но не поверхность. Отсюда следует, что весь процесс отображения растрового изображения на поверхности можно ускорить предварительным умножением значений R, G и В пиксела на величину А:
Допустим, растровое изображение без предумножения альфа-канала содержит пиксел со значением ARGB (192,40,60,255). Альфа-канал 192 обозначает 75-процентную непрозрачность (192, деленное на 255). Эквивалентный пиксел с предумножением альфа-канала имеет вид (192, 30, 45, 192): красная, зеленая и синяя составляющие были умножены на 75 %.
При отображении WriteableBitmap операционная система предполагает, что пиксел имеет формат с предумножением альфа-канала. У произвольного пиксела ни одно из значений R, G и В не может превышать значение А. Если это условие не выполняется, ничего ужасного не случится, но вы не получите желаемые цвета и уровни прозрачности.
Рассмотрим несколько примеров. В статье "Масштабирование элементов в WinRT" было показано, как перевернуть изображение и «растворить» его, чтобы оно выглядело как отражение. Но поскольку Windows Runtime не поддерживает маски прозрачности, для реализации эффекта прозрачности мне пришлось накрыть изображение полупрозрачным прямоугольником.
В проекте ReflectedAlphaImage было использовано другое решение. Файл XAML содержит два элемента Image, занимающих одну ячейку панели Grid из двух строк. Для второго элемента Image задаются свойства RenderTransformOrigin и ScaleTransform, обеспечивающие его «отражение» относительно нижней стороны, но изображение при этом не указывается:
Растровое изображение, на которое ссылается первый элемент Image, должно загружаться независимо в файле фонового кода. (Возможно, у вас возник вопрос - нельзя ли получить объект WriteableBitmap на основе объекта, заданного свойству Source первого объекта Image? Но этот объект относится к типу BitmapSource, а создать WriteableBitmap по BitmapSource невозможно.) Если изменять загруженное изображение не требуется, конструктор может выглядеть примерно так:
Loaded += async (sender, e) =>.jpg"); RandomAccessStreamReference refStream = RandomAccessStreamReference.CreateFromUri(uri); IRandomAccessStreamWithContentType fileStream = await refStream.OpenReadAsync(); WriteableBitmap bitmap = new WriteableBitmap(1, 1); bitmap.SetSource(fileStream); reflectedImage.Source = bitmap; };
Этот код следует поместить в обработчик Loaded, потому что в нем используется асинхронное выполнение. Обратите внимание на возможность создания WriteableBitmap с фактически «неизвестным» размером при поступлении данных из метода SetSource. Читая поток JPEG, объект WriteableBitmap может определить фактические размеры в пикселах.
Однако когда объект FileStream передается методу SetSource объекта WriteableBitmap, а также при его задании свойству Source элемента Image, растровое изображение еще не загружено. Загрузка осуществляется асинхронно в коде WriteableBitmap. Это означает, что приступать к изменению пикселов пока нельзя, потому что данные еще не получены! Конечно, было бы удобно, если бы класс WriteableBitmap определял событие, инициируемое при завершении загрузки растрового изображения в SetSource, но такого события нет. Событие ImageOpened элемента Image также не может предоставить эту информацию WriteableBitmap.
Итак, нам остается загрузить растровый файл самостоятельно, а потом внести в него изменения. Код, который я собираюсь привести, можно немного упростить при помощи вспомогательных классов, упоминавшихся ранее, но давайте сначала посмотрим, как это делается без классов. Процесс выглядит так:
Using System.IO; using Windows.UI.Xaml; using Windows.UI.Xaml.Media.Imaging; using Windows.UI.Xaml.Controls; using System.Runtime.InteropServices.WindowsRuntime; using System; using Windows.Storage.Streams; namespace WinRTTestApp { public sealed partial class MainPage: Page { public MainPage() { this.InitializeComponent(); Loaded += MainPage_Loaded; } private async void MainPage_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e).jpg"); RandomAccessStreamReference refStream = RandomAccessStreamReference.CreateFromUri(uri); // Создание буфера для чтения потока Windows.Storage.Streams.Buffer buffer = null; // Чтение всего файла using (IRandomAccessStreamWithContentType fileStream = await refStream.OpenReadAsync()) { buffer = new Windows.Storage.Streams.Buffer((uint)fileStream.Size); await fileStream.ReadAsync(buffer, (uint)fileStream.Size, InputStreamOptions.None); } // Создание объекта WriteableBitmap с неизвестным размером WriteableBitmap bitmap = new WriteableBitmap(1, 1); // Создание потока памяти для передачи данных using (InMemoryRandomAccessStream memoryStream = new InMemoryRandomAccessStream()) { await memoryStream.WriteAsync(buffer); memoryStream.Seek(0); // Поток в памяти используется как источник данных Bitmap bitmap.SetSource(memoryStream); } // Получение пикселов из растрового изображения byte pixels = new byte; int index = 0; using (Stream pixelStream = bitmap.PixelBuffer.AsStream()) { await pixelStream.ReadAsync(pixels, 0, pixels.Length); // Применение прозрачности к пикселам for (int y = 0; y < bitmap.PixelHeight; y++) { double opacity = (double)y / bitmap.PixelHeight; for (int x = 0; x < bitmap.PixelWidth; x++) for (int i = 0; i < 4; i++) { pixels = (byte)(opacity * pixels); index++; } } // Пикселы помещаются обратно в изображение pixelStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin); await pixelStream.WriteAsync(pixels, 0, pixels.Length); } bitmap.Invalidate(); reflectedImage.Source = bitmap; } } }
Имя класса Buffer должно задаваться полностью уточненным, с включением пространства имен Windows.Storage.Streams, потому что в пространстве имен System тоже присутствует класс с именем Buffer.
Одна из наших целей - передача объекта типа IRandomAccessStream методу SetSource объекта WriteableBitmap. Однако мы хотим немедленно приступить к работе с пикселами полученного изображения, а это невозможно, пока файл не будет прочитан полностью.
Этим объясняется создание объекта Buffer для чтения объекта fileStream и последующее использование того же объекта Buffer для чтения содержимого в InMemoryRandomAccessStream . Как подсказывает название, класс InMemoryRandomAccessStream реализует интерфейс IRandomAccessStream, чтобы его экземпляры можно было передавать методу SetSource класса WriteableBitmap (обратите внимание на необходимость предварительного обнуления позиции в потоке).
Важно понимать, что здесь мы работаем с двумя разными блоками данных. Объект fileStream соответствует файлу PNG, который в данном случае представляет собой блок из 82 824 байт сжатых графических данных. Объект InMemoryRandomAccessStream содержит тот же блок данных. После того как поток будет передан методу SetSource класса WriteableBitmap, он декодируется на строки и столбцы пикселов. Размер массива pixels составляет 512 000 байт, и объект pixelStream работает с этими распакованными пикселами. Объект pixelStream сначала используется для чтения пикселов в массив pixels, а затем для их записи обратно в изображение.
Если вы хотите посмотреть, что произойдет при изменении одного лишь альфа байта, замените следующий код внутреннего цикла:
If (i == 3) { pixels = (byte)(opacity * pixels); index++; }
Между двумя вызовами выполняется непосредственное применение градиентной прозрачности. Если бы среда Windows Runtime не предполагала, что пикселы WriteableBitmap хранятся в формате с предумножением альфа-канала, то достаточно было бы модифицировать только альфа-байт. С предумножением альфа-канала также необходимо модифицировать и цветовые данные. Результат выглядит так:
Нужный уровень прозрачности достигается, но только при использовании белого фона. Если фон будет черным, прозрачности не будет вообще! Взгляните на формулы, и вам все станет ясно.
Предположим, вы хотите изменить проект CircularGradient так, чтобы в нем использовался градиент от однородного цвета к полной прозрачности. Измененный код для задания четырех байтов выглядит так:
Pixels = (byte)(fraction * 255); // Blue pixels = 0; // Green pixels = 0; // Red pixels = (byte)(fraction * 255); // Alpha
Синему и альфа-компоненту присваиваются одинаковые значения. В формате без предумножения альфа-канала синяя составляющая всегда будет равна 255. Результат:
