c++ - 线性颜色渐变不起作用

Question

我目前正在尝试为我的 Mandelbrot 集浏览器创建一个颜色渐变类。

它从文本文件中读取颜色约束(RGBA8888 颜色和 0 到 1 之间的位置)并将它们添加到一个 vector 中，该 vector 稍后用于确定特定位置的颜色。

为了计算颜色，该算法从给定位置搜索下一个约束到任一侧，将颜色分成四个单 channel ，然后，对于每个 channel ，搜索两个 channel 中较低的一个并添加一部分差异等于 (x-lpos)/(upos-lpos) 与较低颜色的比率。之后， channel 被移位并一起进行或运算，然后返回为 RGBA8888 无符号整数。 (请参阅下面的代码。)

编辑:我完全重写了渐变类，修复了一些问题并使其更具可读性以进行调试(尽管它变得很慢，但是-Os 或多或少会解决这个问题)。然而，它仍然不是它应该的样子。

class Gradient { //remade, Some irrelevant methods and de-/constructors removed
private:
    map<double, unsigned int> constraints;
public:
    unsigned int operator[](double value) {
        //Forbid out-of-range values, return black
        if (value < 0 || value > 1+1E-10) return 0xff;
        //Find upper and lower constraint
        auto upperC = constraints.lower_bound(value);
        if (upperC == constraints.end()) upperC = constraints.begin();
        auto lowerC = upperC == constraints.begin() ? prev(constraints.end(), 1) : prev(upperC, 1);
        if (value == lowerC->first) return lowerC->second;
        double lpos = lowerC->first;
        double upos = upperC->first;
        if (upos < lpos) upos += 1;
        //lower color channels
        unsigned char lred = (lowerC->second >> 24) & 0xff;
        unsigned char lgreen = (lowerC->second >> 16) & 0xff;
        unsigned char lblue = (lowerC->second >> 8) & 0xff;
        unsigned char lalpha = lowerC->second & 0xff;
        //upper color channels
        unsigned char ured = (upperC->second >> 24) & 0xff;
        unsigned char ugreen = (upperC->second >> 16) & 0xff;
        unsigned char ublue = (upperC->second >> 8) & 0xff;
        unsigned char ualpha = upperC->second & 0xff;
        unsigned char red = 0, green = 0, blue = 0, alpha = 0xff;
        //Compute each channel using
        //  lower color + dist(lower, x)/dist(lower, upper) * diff(lower color, upper color)
        if (lred < ured)
            red = lred + (value - lpos)/(upos - lpos) * (ured - lred);
        else red = ured + (upos - value)/(upos - lpos) * (ured - lred);
        if (lgreen < ugreen)
            green = lgreen + (value - lpos)/(upos - lpos) * (ugreen - green);
        else green = ugreen + (upos - value)/(upos - lpos) * (ugreen - lgreen);
        if (lblue < ublue)
            blue = lblue + (value - lpos)/(upos - lpos) * (ublue - lblue);
        else blue = ublue + (upos - value)/(upos - lpos) * (ublue - lblue);
        if (lalpha < ualpha)
            alpha = lalpha + (value - lpos)/(upos - lpos) * (ualpha - lalpha);
        else alpha = ualpha + (upos - value)/(upos - lpos) * (ualpha - lalpha);
        //Merge channels together and return
        return (red << 24) | (green << 16) | (blue << 8 ) | alpha;
    }
    void addConstraint(unsigned int color, double position) {
        constraints[position] = color;
    }
};

更新方法中的用法:

image[r + rres*i] = grd[ratio];
//With image being a vector<unsigned int>, which is then used as data source for a `SDL_Texture` using `SDL_UpdateTexture`

不过，它只部分起作用。当我只使用黑/白渐变时，生成的图像符合预期:

渐变文件:

2
0 000000ff
1 ffffffff

然而，当我使用更丰富多彩的渐变(Ultra Fractal gradient 的线性版本，下面的输入文件)时，图像与预期结果相去甚远图像仍然没有显示所需的颜色:

渐变文件:

5
0       000764ff
.16     206bcbff
.42     edffffff
.6425   ffaa00ff
0.8575  000200ff

我做错了什么？我多次重写了 operator[] 方法，没有任何改变。

欢迎对我的代码提出澄清或一般性评论的问题。

Answer 1

您的问题是由于插值函数过于复杂。

当使用另一个因子 r(范围 0 .. 1)在范围 a .. b 中进行线性插值时，以指示位置在该范围内，完全没有必要确定 a 或 b 哪个更大。无论哪种方式，您都可以使用:

result = a + r * (b - a)

如果 r == 0 这通常显示为 a，如果 r == 1 a - a 取消，只留下 b。同样，如果 r == 0.5，则结果为 (a + b)/2。 a > b 或反之亦然都没有关系。

您的情况下的首选公式是:

result = (1 - r) * a + r * b;

在您的新 RGBA 类上给定适当的 * 和 + 运算符可以实现您的 mid函数(不需要每个组件的操作，因为它们是在这些操作符中处理的):

static RGBA mid(const RGBA& a, const RGBA& b, double r) {
    return (1.0 - r)  * a + r * b;
}

参见 https://gist.github.com/raybellis/4f69345d8e0c4e83411b ，其中我还重构了您的 RGBA 类，将钳制操作放在构造函数中，而不是放在各个运算符中。