Android圖片處理：顏色矩陣和坐標變換矩陣

UI開發過程中，我們經常需要對圖片進行處理，常見的如貼圖，復雜一些的還有位置變換、旋轉、濾鏡特效等，下面簡單介紹一下關于圖片處理的一些基本知識和原理。

1 基本概念
對 于圖片的處理，最常使用到的數據結構是Bitmap，它包含了一張圖片所有的數據，這些數據數據包括那些內容呢？簡單說來就是由點陣和顏色值組成的，所謂 點陣就是一個在概念上是Width * Height的矩陣，每一個元素對應著圖片的一個像素，也就是說，點陣保存著圖片的空間位置信息；而顏色值即ARGB，分別對應透明度、紅、綠、藍這四個 通道分量，每個通道用8比特定義，所以一個顏色值就是一個int整型，可以表示256*256*256種顏色值。

Android 中我們常用到這么幾個常量：ARGB_8888、ARGB_4444、RGB_565。這幾個常量其實就是告訴系統如何對圖片的顏色值進行處理，例如 ARGB_8888是告訴系統透明度、R、G、B在顏色值中分別用8bit表示，這時顏色值為32bit，這樣的定義能夠表示最多的顏色值，圖片質量也是 最好的；ARGB_4444則是每個通道用4bit表示，這樣顏色值只用16bit，節省了空間，但是卻只能表示16*16*16種顏色，也就是說圖片很 失去很多彩色信息；RGB_565類型的顏色值同樣是16bit，但是它丟棄了透明度信息，可以表示32*64*32種顏色值。

2 顏色矩陣
顏色矩陣是一個5*4的矩陣，用來對圖片顏色值進行處理。定義顏色矩陣和顏色值如下如下：

進行如下矩陣運算：

結果R為4*1的矩陣，這個矩陣就是新的顏色值，R中每個通道的值分別如下：
R’ = a*R + b*G + c*B + d*A + e;
G’ = f*R + g*G + h*B + i*A + j;
B’ = k*R + l*G + m*B + n*A + o;
A’ = p*R + q*G + r*B + s*A + t;

這樣看起來或許很抽象，很難理解顏色矩陣和結果R直接的關系，我們假設顏色矩陣值如下所示：

那么結果為：
R’ = R;
G’ = G;
B’ = B;
A’ = A;
也就是說，新的顏色值跟原先的一樣！再看一個例子，顏色矩陣取值為：

結果為：
R’ = R + 100;
G’ = G + 100;
B’ = B;
A’ = A;
新的顏色值中，紅色通道值和綠色通道值分別增加了100，此時圖片會泛黃(因為R + G = Yellow)。

從上面的幾個例子我們很容易就能明白顏色矩陣中的每個分量(每一列)的意義：
第一行決定紅色，
第二行決定綠色，
第三行決定藍色，
第四行決定了透明度，
第五列是顏色的偏移量。
至此我們應該能理解如何通過顏色矩陣來改變顏色值的各個分量了。

下面是用于Android的一段代碼，用于將圖片處理成泛黃的效果：

public static Bitmap testBitmap(Bitmap bitmap) {
  Bitmap output = Bitmap.createBitmap(bitmap.getWidth(),
    bitmap.getHeight(), Config.RGB_565);
  Canvas canvas = new Canvas(output);
  Paint paint = new Paint();
  ColorMatrix cm = new ColorMatrix();
  float[] array = { 1, 0, 0, 0, 100, 0, 1, 0, 0, 100, 0, 0, 1, 0, 0, 0,
    0, 0, 1, 0 };
  cm.set(array);
  paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(cm));
  canvas.drawBitmap(bitmap, 0, 0, paint);
  return output;
 }