基于知乎的这篇《Unity手游开发札记——基于通道混合的角色染色系统实现》,改进了自动生成通道混合的参数的算法,文章里那段Python代码计算出来的参数对于深色系的效果很差(几乎无效)。
最开始用大法师提供的hsv转rgb算法做的染色,也就是文章中的基于HSV/HSL的染色,但是效果不是很好,对原图的颜色要求比较高,染色范围有限,于是就照着这篇文章搞了下通道混合器的方案。
原理什么的知乎这篇文章都介绍的很清楚了,这里主要是讲讲改进后的自动生成通道混合参数的算法,而自动生成通道混合的参数这部分放到产品上的话,其实用处不是很大。因为主流的染色都是预设好一组颜色让玩家选择,很少直接给个色盘让玩家自由发挥。(但是生命在于折腾(配色就爱土味大红大绿,这样的我你喜欢吗?
深色不能调纯白
PS里有个功能叫通道混合器,长下面这样,该染色算法就是模拟了通道混合器的工作方式,通道混合器原理看这里。
看完之后的状态大概是:道理我都懂,但是这互补色究竟要肿么调能达到想要的效果啊!
答:看经验。(
反正就是看完之后原理也懂了,颜色还是调不出来,于是我想着直接硬怼公式算了。
公式如下:
TargetColor.r = SourceColor.r * ParamsR.r + SourceColor.g * ParamsR.g + SourceColor.b * ParamsR.b + ParamsR.const
TargetColor.g = SourceColor.r * ParamsG.r + SourceColor.g * ParamsG.g + SourceColor.b * ParamsG.b + ParamsG.const
TargetColor.b = SourceColor.r * ParamsB.r + SourceColor.g * ParamsB.g + SourceColor.b * ParamsB.b + ParamsB.const
首先把目标值分为三个通道,TargetColor.r,TargetColor.g,TargetColor.b
然后每一个通道得到的目标值 = 源颜色.r * 红色滑动条 + 源颜色.g * 绿色滑动条 + 源颜色.b * 蓝色滑动条 + 该通道补正常数。
目标颜色已知,源颜色已知,要求三组 r,g,b,c,头大。
想了几种方案,算下来结果都不对,搜了一圈看到了一个重要信息:通道参数的总值要为100%,即 Params.r+ Params.g+ Params.b=1(图上总计的那个值)
为什么要求每个通道内的混合分量百分比之和应当保持为100%,否则会使中性灰偏色?所谓中性灰就是RGB的值相等,即RS=GS=BS=A。以红色通道为例,设Rc=0,则RD=rr+rg+rb+Rc= Rs×%+ GS×%+ BS×%=A(%+%+%),通道内的混合分量百分比之和为100%时RD=A,否则RD≠A。其他通道原理相同。所以除非有意为之,否则混合分量百分比之和应当保持为100%。用于通道混合器测试研究用的RGB色轮图。
那么就好办了,两个-0.5,一个2,加一起正好是1,然后再用const补齐差值呗。
至于哪个是2,哪些是-0.5,,有三种情况
TargetColor.r = SourceColor.r * (-0.5) + SourceColor.g * (-0.5) + SourceColor.b * (2) + ParamsR.const
TargetColor.r = SourceColor.r * (-0.5) + SourceColor.g * (2) + SourceColor.b * (-0.5) + ParamsR.const
TargetColor.r = SourceColor.r * (2) + SourceColor.g * (-0.5) + SourceColor.b * (-0.5) + ParamsR.const
分别计算一下,求出const最小的值,那么就选这个参数。
还是不知道在说什么,打开PS(和计算器)实战一下(这根本不是实战啊喂!
以下图为例,我要把丝袜染成胖次的颜色。(文件夹内有该psd文件,可测试)
- 首先吸管取下丝袜和胖次的颜色
源颜色(丝袜):(36,39,67)
目标颜色(胖次):(232,235,177)
-
计算R通道三个const值:
-
同理算出G通道与B通道的值:
constG =( 235 - (36 * (-0.5f) + 39 * (-0.5f) + 67 * 2) ) / 255 = 0.54; constB =( 177 - (36 * (-0.5f) + 39 * (-0.5f) + 67 * 2) ) / 255 = 0.31;
对应设置G通道之后的效果:
对应设置B通道之后的效果:
-
此时再取颜色,查看当前结果
对比下目标值:
有略微误差,但是基本符合目标。
上面人力实战这部分用代码表示就是:
// 计算通道参数
Matrix4x4 CalcMixChannelParams(Color sourceColor, Color targetColor)
{
Vector4 ret1 = CalcMixChannelParamEx(sourceColor, targetColor[0], 0);
Vector4 ret2 = CalcMixChannelParamEx(sourceColor, targetColor[1], 1);
Vector4 ret3 = CalcMixChannelParamEx(sourceColor, targetColor[2], 2);
// 注意C#中矩阵是列主序,shader中是行主序(被这个基础问题搞了一晚上
Matrix4x4 ret = new Matrix4x4();
ret.SetRow(0, ret1);
ret.SetRow(1, ret2);
ret.SetRow(2, ret3);
return ret;
}
// 计算单通道参数
Vector4 CalcMixChannelParamEx(Color sourceColor, float targetChannelColorValue, int channel)
{
Vector4 ret = Vector4.zero;
Vector3 colorVec = new Vector3(sourceColor.r, sourceColor.g, sourceColor.b);
#region 如果每次都计算修改rgb对应的参数的话,当参数处于临界值跳动时,会发生跳色情况
//float dis0 = targetChannelColorValue - Vector3.Dot(colorVec, paramPresetList[0]);
//float dis1 = targetChannelColorValue - Vector3.Dot(colorVec, paramPresetList[1]);
//float dis2 = targetChannelColorValue - Vector3.Dot(colorVec, paramPresetList[2]);
//List<float> disArray = new List<float>() { dis0, dis1, dis2 };
//List<float> AbsDisArray = new List<float>() { Mathf.Abs(dis0), Mathf.Abs(dis1), Mathf.Abs(dis2) };
//int index = AbsDisArray.IndexOf(AbsDisArray.Min());
//ret.x = paramPresetList[index].x;
//ret.y = paramPresetList[index].y;
//ret.z = paramPresetList[index].z;
//ret.w = disArray[index];
#endregion
#region 改为每个Mask的颜色只计算一次rgb通道参数,主要修改const值
float constValue = 0;
if (paramPresetIndexList[channel] < 0)
{
float dis0 = targetChannelColorValue - Vector3.Dot(colorVec, paramPresetList[0]);
float dis1 = targetChannelColorValue - Vector3.Dot(colorVec, paramPresetList[1]);
float dis2 = targetChannelColorValue - Vector3.Dot(colorVec, paramPresetList[2]);
List<float> disArray = new List<float>() { dis0, dis1, dis2 };
List<float> AbsDisArray = new List<float>() { Mathf.Abs(dis0), Mathf.Abs(dis1), Mathf.Abs(dis2) };
paramPresetIndexList[channel] = AbsDisArray.IndexOf(AbsDisArray.Min());
constValue = disArray[paramPresetIndexList[channel]];
}
else
{
constValue = targetChannelColorValue - Vector3.Dot(colorVec, paramPresetList[paramPresetIndexList[channel]]);
}
ret.x = paramPresetList[paramPresetIndexList[channel]].x;
ret.y = paramPresetList[paramPresetIndexList[channel]].y;
ret.z = paramPresetList[paramPresetIndexList[channel]].z;
ret.w = constValue;
#endregion
return ret;
}
算完参数矩阵之后,传到shader中即可,对应shader部分:
inline fixed3 channelMixing(fixed3 src, float2 uv)
{
half bias = 0.1f;
fixed4 mask = tex2D(_RecolorMask, uv);
int maskIndex = (int)(step(bias, mask.r)
+ step(bias, mask.g) * 2
+ step(bias, mask.b) * 4);
fixed4x4 mixingMatrix = _MixingMatrices[maskIndex];
fixed3 dst = mul((fixed3x3)mixingMatrix, src);
dst.r += mixingMatrix[0].w;
dst.g += mixingMatrix[1].w;
dst.b += mixingMatrix[2].w;
return dst;
}
最后说下shader中的mask部分。
对于贴图中需要染色的不同部分使用Mask贴图来区分,而Mask的制作方式,是划分每个区域之后,以rgb颜色值的二进制来区分。
以shader中mask计算方式列了如下表格,如表格所示,使用rgb三个通道最多可制作8层Mask,如果使用rgba四个通道则最多可以有16层Mask。
b | g | r | maskIndex | maskColor |
---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 0 | 黑 |
0 | 0 | 1 | 1 | 红 |
0 | 1 | 0 | 2 | 绿 |
0 | 1 | 1 | 3 | 黄 |
1 | 0 | 0 | 4 | 蓝 |
1 | 0 | 1 | 5 | 品 |
1 | 1 | 0 | 6 | 青 |
1 | 1 | 1 | 7 | 白 |
Demo中使用了三层Mask,即黑,红,绿三种颜色。另外一点要注意的是,制作Mask时,边缘不能有渐变,必须是两种颜色中的一种,不然边缘染色会出问题。