Matrixcolor

Ren’Py可以使用变换特性 matrixcolor 对图像染色。该特性使用一个 Matrix 类或者 ColorMatrix对象作为参数。

alpha预乘

Ren’Py加载图片后，会先解压，然后将图片复制到电脑或移动设备的图形处理单元(GPU)中。 复制过程中，4种色彩通道(红、绿、蓝和alpha即不透明度)的值都会进行归一化处理，使之介于0.0与1.0之间。 在GPU系统中，1.0表示最大色彩值或完全不透明，0.0表示最小色彩值或完全透明。

Ren’Py处理的工作不仅限于此。色彩通道数值归一化完成后，红绿蓝通道的数值会分别与alpha通道的数值相乘。 也就是说，一个纯白像素的数值会是(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)，一个50%不透明度红色像素的数值会是(0.5, 0.0, 0.0, 0.5)，一个透明的像素数值会是(0.0, 0.0, 0.0, 0.0)。

alpha预乘系统，使Ren’Py在缩放图片时不会出现亮度降低的问题。 因为缩放图片常常类似于计算两个像素色彩平均值。 假设不使用alpha预乘，我们需要处理两个像素，一个纯白像素和一个透明纯黑像素——即(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)和(0.0, 0.0, 0.0, 0.0)。 两个像素的彩色平均值为(0.5, 0.5, 0.5, 0.5)。但这不是我们需要的，纯白像素和透明纯黑像素之间应该插入一个50透明度的白色，而不是50%透明度的灰色。

以这种方式存储色彩信息后，Ren’Py就可以在屏幕上绘制正确的结果，而不会在缩放图像时产生问题。

使用矩阵修改色彩

用于修改色彩的 Matrix 对象由16个数字组成，可以写成一个4×4的阵列形式。 这里我们将每个数字使用一个字母代替：

define mymatrix = Matrix([ a, b, c, d,
                           e, f, g, h,
                           i, j, k, l,
                           m, n, o, p, ])

注意这里的字母只是代替数值，实际使用时这些都必须是真实的数值，可以直接写死或者通过计算获得。

这些数值将分别作用于原图像色彩的RGBA通道，并生成新的色彩，具体方程如下：

R' = R * a + G * b + B * c + A * d
G' = R * e + G * f + B * g + A * h
B' = R * i + G * j + B * k + A * l
A' = R * m + G * n + B * o + A * p

看起来有些复杂吧。还有一个十分简单的解析方式——第一行数值用于生成新的红色通道，第二行用于生成新的绿色通道，以此类推。 如果我们想要一个交换红色与绿色的矩阵，可以这样实现：

transform swap_red_and green:
    matrixcolor Matrix([ 0.0, 1.0, 0.0, 0.0,
                         1.0, 0.0, 0.0, 0.0,
                         0.0, 0.0, 1.0, 0.0,
                         0.0, 0.0, 0.0, 1.0, ])

这只是一个简单的样例，此外有一大堆色彩理论可以使用这种方式进行表示。 矩阵可以组合使用，使用时符合矩阵乘法法则，各矩阵从右往左依次相乘。

ColorMatrix类

因为矩阵对象只是用于静态色彩修改，对动画无能为力。 所以能够同时具有矩阵的功能并能接受参数输入将会非常实用。

ColorMatrix类是一个基类，可以扩展为很多用于创建色彩矩阵的衍生类。 Ren’Py会调用ColorMatrix类的实例，并返回色彩矩阵。ColorMatrix对象已很好地集成在ATL中，可以直接实现动画。

transform red_blue_tint:
    matrixcolor TintMatrix("#f00")
    linear 3.0 matrixcolor TintMatrix("#00f")
    linear 3.0 matrixcolor TintMatrix("#f00")
    repeat

ColorMatrix类可以被子类继承，需要重写 __call__ 方法。 该方法有以下要求：

• 用作插值计算的旧对象。该对象可以来自任何类，在没有旧对象时可以是None。

• 一个介于0.0和1.0之间的数值，用作插值计算的比例。0.0表示完全使用旧对象，1.0表示完全使用新对象。

该方法返回值必须是一个 Matrix 。

下面是Ren’Py中TintMatrix类的实现，它是一个典型的ColorMatrix派生类：

class TintMatrix(ColorMatrix):
    def __init__(self, color):

        # Store the color given as a parameter.
        self.color = Color(color)

    def __call__(self, other, done):

        if type(other) is not type(self):

            # 没有原来的颜色，我们从self.color获取自身rgba数值
            r, g, b = self.color.rgb
            a = self.color.alpha

        else:

            # 否则，我们从self.color和other.color分别获取rgba并进行计算结果
            oldr, oldg, oldb = other.color.rgb
            olda = other.color.alpha
            r, g, b = self.color.rgb
            a = self.color.alpha

            r = oldr + (r - oldr) * done
            g = oldg + (g - oldg) * done
            b = oldb + (b - oldb) * done
            a = olda + (a - olda) * done

        # alpha预乘
        r *= a
        g *= a
        b *= a

        # 返回一个矩阵对象
        return Matrix([ r, 0, 0, 0,
                        0, g, 0, 0,
                        0, 0, b, 0,
                        0, 0, 0, a ])

结构相似原则

在ATL中，对 matrixcolor 特性进行插值，要求使用的ColorMatrix对象具有相似结构。 这表示相同类型的ColorMatrix，使用相同顺序相乘。

As an example, the following will interpolate from normal to a desaturated blue tint, and then return to normal. 下面的样例中，会对图像插值并转成低饱和度的淡蓝色，然后再转回去：

show eileen happy at center:
    matrixcolor TintMatrix("#ffffff") * SaturationMatrix(1.0)
    linear 2.0 matrixcolor TintMatrix("#ccccff") * SaturationMatrix(0.0)
    linear 2.0 matrixcolor TintMatrix("#ffffff") * SaturationMatrix(1.0)

对matrixcolor的第一步设置看起来似乎是多余的，但实际并非如此，这步确定了后续插值使用的矩阵结构。 如果不在第一步设置矩阵结构，后面的插值都将略过。

内建的ColorMatrix派生类

下面列出了Ren’Py内建的ColorMatrix派生类。

class BrightnessMatrix(value=1.0)

在 matrixcolor 特性中使用，用于提高图像亮度的ColorMatrix派生类，不修改alpha通道数值。

value

表示亮度提高的数量。该值应该介于-1到1之间。-1表示最暗，1表示最亮。

class ColorizeMatrix(black_color, white_color)

在 matrixcolor 特性中使用，对黑白色可视组件染色的ColorMatrix派生类。它会根据像素彩色中的黑色或白色数值用作插值比例进行插值计算。

不对alpha通道进行操作。

使用该类时最好使用黑白图片(或者使用 SaturationMatrix() 将饱和度降为0后的图像)，不然可能会产生奇怪的结果。

black_color, white_color

分别对应黑色和白色重映射后的两种颜色。

(译者注：colorize又称“形色化”，本质上是一种色彩RGB值的重映射算法。比如入参 black_color 设置为红色#ff0000，white_color 设置为蓝色#0000ff，黑白图片染色之后原来纯黑的部分将变成红色，原来纯白的部分将变成蓝色，原来灰色的部分将变为红蓝混合。原文档中这段的描述过于纠结插值算法，没有直译。)

class HueMatrix(value=1.0)

在 matrixcolor 特性中使用，旋转 value 度色相值的ColorMatrix派生类。value 可以是任意数值，可正可负。360度表示色相正好旋转一圈。 不对alpha通道进行操作。

class IdentityMatrix

在 matrixcolor 特性中使用，使图像恢复原色彩和alpha值。

value

忽略。

class InvertMatrix(value=1.0)

在 matrixcolor 特性中使用，反转各色彩通道值的ColorMatrix派生类。不对alpha通道进行操作。

value

反转比例。0.0表示完全不反转，1.0表示完全反转。常用于动画。

class OpacityMatrix(value=1.0)

在 matrixcolor 特性中使用，修改图像透明度，而不修改颜色通道值的ColorMatrix派生类。

value

该值介于0.0与1.0之间，直接与原alpha通道数值相乘。

class SaturationMatrix(value, desat=(0.2126, 0.7152, 0.0722))

在 matrixcolor 特性中使用，修改图像饱和度，而不修改alpha通道值的ColorMatrix派生类。

value

对比度调整数值，1.0表示原图像，0.0表示变成黑白灰的图像。

desat

该值是一个3元元组，三个数值分别控制红绿蓝通道从0饱和度置换为原饱和度图像的曲线斜率。 默认的常量数值是基于NTSC电视信号系统中流明度(luminance)定义。由于人眼对绿色最敏感，所以降低饱和度时相比其他两种颜色要多保留一些。

class SepiaMatrix(tint='#ffeec2', desat=(0.2126, 0.7152, 0.0722))

在 matrixcolor 特性中使用，将某个可视组件改为老照片(sepia-tone)风格的ColorMatrix派生类。等效于：

TintMatrix(tint) * SaturationMatrix(0.0, desat)

class TintMatrix(color)

在 matrixcolor 特性中使用，添加图像色调而不修改alpha通道值的ColorMatrix派生类。

color

用作添加色调的颜色。该值会作为入参传入 Color()，可以是Color函数支持的任意类型。