c - RGBA，每个 channel 8 位大小的 alpha 反转合成，在 C 中

Question

假设我有两种颜色，一种是src，另一种是dst。它们都有 4 个 channel (RGBA)。每个 channel 都是 8 位大小 (0x00 - 0xFF)。

如果 src 在 dst 之上，根据 Alpha compositing ，我得到了out颜色:

• out_A = src_A + dst_A * (1 - src_A)
• out_RGB = (src_RGB * src_A + dst_RGB * dst_A * (1 - src_A))/out_A

所以，如果我有合成颜色 out 和 src，我可以获得 dst 颜色:

• dst_A = (out_A - src_A)/(1 - src_A)<
• dst_RGB = (out_RGB * out_A - src_RGB * src_A)/((1 - src_A) * dst_A)

在 C 中，如果必须为每个 channel 使用 8 位。我得到了 alpha 合成代码:

/*
 * [0] - R
 * [1] - G
 * [2] - B
 * [3] - A
 */
uint8_t src_raw[4], dst_raw[4], composed[4];
float src[4], dst[4], out[4];

/*
 * We get the src_raw and dst_raw color,
 * now calculate the composed color.
 */

for (int i = 0; i < 4; ++i) {
    src[i] = src_raw[i] / 255.0f;
    dst[i] = dst_raw[i] / 255.0f;
}

out[3] = src[3] + dst[3] * (1 - src[3]);
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
    out[i] = (src[i] * src[3] + dst[i] * dst[3] * (1 - src[3])) / out[3];
}

for (int i = 0; i < 4; ++i) {
    composed[i] = out[i] * 0xFF;
}

反合成 是 smae，但具有 composed 和 src 来计算 dst。

问题是当从 uint8_t 转换为 float，计算并从 float 转换为 uint8_t 时，我失去了精度。

例如，如果 dst_raw = {0, 0, 255, 128} 和 src_raw = {128, 0, 0, 64}，我得到 合成颜色{51, 0, 152, 159}。但是当 composed = {51, 0, 152, 159} 和 src_raw = {128, 0, 0, 64} 时，我得到了 dst_raw 颜色 {0 , 0, 254, 126}.

我的问题是:在使用 8 位大小来表示一个 channel 来反转 alpha 合成时，如何获得正确的 dst_raw 颜色？

Answer 1

恐怕一般来说您想要的是不可能的，因为会损失精度。

假设您的 dstAlpha 是 0x0F，那么任何目标颜色值(从 0x00 到 0xFF)的范围在输出中最多会压缩到 0x00 到 0x0F。那么根本没有足够的信息来恢复原始值。

如果从 8 位中您只保留 4 位，那么您将无法凭空恢复其他 4 位。 alpha 越低，精度损失越严重。