图片正常模式混合(透明度混合)公式

一、描述

所有内容摘自维基

在处理图象时可能需要手撸图片混合的代码,此时混合公式就十分重要。而正常混合(Normal Blending)模式是最常用的一种格式(比如PS的默认图层混合模式)。想手动实现时却发现搜“正常混合”搜不出结果,因此写一篇文章增加后来人的搜索命中率。

“正常混合”是什么?
顾名思义,就是上层图片覆盖下层图片。从感官上,上层的颜色不应该被下层影响。

比如A覆盖B:

  • 当两张图片完全不透明时A的像素取代B的像素。
  • 而A、B非不透明时,透明度则在此次混合中起关键作用。
    因此“正常混合”其实实质是“透明度混合(Alpha Blending)

二、公式

1.一般公式

透明度混合公式由Thomas Porter和Tom Duff定义

设A覆盖B
C表示Color(不包括不透明度通道)
α表示不透明度通道
下标A,B,O分别表示上层图像、下层图像、覆盖后图像
则对透明度有:
α o = α a + α b ( 1 − α a ) {\displaystyle \alpha _{o}=\alpha _{a}+\alpha _{b}(1-\alpha _{a})} αo​=αa​+αb​(1−αa​)
或者写成更常见的另一种形式:
α o = 1 − ( 1 − α a ) ∗ ( 1 − α b ) {\displaystyle \alpha _{o}=1-(1-\alpha _{a})*(1-\alpha _{b})} αo​=1−(1−αa​)∗(1−αb​)
对颜色通道有:
C o = C a α a + C b α b ( 1 − α a ) α o {\displaystyle C_{o}={\frac {C_{a}\alpha _{a}+C_{b}\alpha _{b}(1-\alpha _{a})}{\alpha _{o}}}} Co​=αo​Ca​αa​+Cb​αb​(1−αa​)​

2. 下层完全不透明情形

网上更多的是这种情况,虽然形式更简单了,但事实上这个只在下层为完全不透明时适用
令 α b \alpha_{b} αb​为1,则有:
α o = 1 {\displaystyle \alpha _{o}=1} αo​=1
C o = C a α a + C b ( 1 − α a ) {\displaystyle C_{o}={C_{a}\alpha _{a}+C_{b}(1-\alpha _{a})}} Co​=Ca​αa​+Cb​(1−αa​)

3.当颜色为“预乘透明度”的情形

当颜色为**预乘透明度(premultiplied alpha)**时,它的颜色通道预乘了α通道的值。
具体含义不在此展开,只给出此情形的透明度混合公式:
α o = α a + α b ( 1 − α a ) {\displaystyle \alpha _{o}=\alpha _{a}+\alpha _{b}(1-\alpha _{a})} αo​=αa​+αb​(1−αa​)
C o = C a + C b ( 1 − α a ) {\displaystyle C_{o}=C_{a}+C_{b}(1-\alpha _{a})} Co​=Ca​+Cb​(1−αa​)

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