【翻(xue)译(xi)】3D Game Programming With DirectX11 - 5.3

5.3 基础颜色

电脑显示器上的每个像素点发出红蓝绿三种颜色的光的混合。当混合光达到视网膜上的某片区域的时候，锥形的感觉器官单元被激发，生成神经冲动从眼睛传送到大脑。大脑大脑把这些信号解释为颜色。当颜色混合量改变的时候，细胞受到的刺激也不一样，这就让大脑得到了不同的颜色。图片展示了几种混合，也展示了几种不同的强度。对每种颜色使用不同的强度，可以得到现实中所有我们想要显示的实际颜色。

你可以玩玩Photoshop来看颜色是怎么弄的。（略）

一个显示器能够发出的红蓝绿光有一个最大强度，为了描述颜色的强度，我们用0到1的范围来表示。0表示强度为0，1表示最大强度。中间值代表中间强度。例如(0.25, 0.67, 1.0)代表25%强度的红，67%强度的绿和100%强度的蓝。就像这个颜色表示的一样，我们可以用一个3D向量(r, g, b)来表示颜色，三个分量分别代表红绿蓝的强度。

5.3.1 颜色操作

一些向量的运算对颜色也是用。比如我们可以把颜色相加来得到一个新的颜色：

(0.0, 0.5, 0) + (0, 0.0, 0.25) = (0.0, 0.5, 0.25)

亦即，通过把中等强度的绿光和低强度的蓝光相加，我们得到了一个暗绿色的光。

颜色也可以详见从而得到一个新的颜色：

(1, 1, 1) – (1, 1, 0) = (0, 0, 1)

亦即，用白光减去它的红光和绿光部分，我们得到了蓝光。

数乘也有实际意义，考虑下边这个运算：

0.5 (1, 1, 1) = (0.5, 0.5, 0.5)

亦即，我们把白光乘以0.5，得到了一个中等的灰色阴影。另外，2(0.25, 0, 0) = (0.5, 0, 0)这个操作意味着把红光部分的强度加倍。

显然点乘和叉乘对颜色向量来说没有卵用。不过，颜色有它的一个独特的向量乘法叫做调制或者分量乘法。定义略。

这个操作主要在光照方程中使用。例如，我们有一个(r, g, b)的入射光，找到了一个反射(50%, 75%, 25%)反射，剩下的吸收的表面上。那么反射光可以这样计算：

(r, g, b) 圆圈叉 (0.5, 0.75, 0.25) = (0.5r, 0.75g, 0.25b)

所以我们可以看到，当光线照射到表面上的时候，它损失了一些强度，因为表面吸收了一些光。

当我们做一些颜色运算的时候，有可能你的颜色跑到了[0, 1]这个范围以外。但是1代表最强亮度了你不可能有比它更高的。所以，1.1和1.0其实代表相同的强度。所以我们把1.1限制到1.0。同样的，显示器不能输出负的光，所以负的光应该被卡到0.0。

5.3.2 128位颜色

一般我们会增加一个颜色分量，叫做alpha分量。alpha分量经常用来指示颜色的透明度，这在颜色混合里边很有用。不过我们现在不考虑blend所以我们把alpha设置成1。

包含alpha之后我们可以用一个4D向量来表示颜色，范围都是[0, 1]。为了用128位来表示一个颜色，我们对每一个分量使用浮点数值。因为数学而言一个颜色只是4D向量而已，我们可以用XMVECTOR类型在代码里表达一个颜色，然后当我们想要使用XNA Math的向量函数的时候就可以使用SIMD里边的操作符了。对于分量乘法，XNA Math库也提供了如下运算：

XMVECTOR XMColorModulate( FXMVECTOR C1, FXMVECTOR C2);

5.3.2 32位颜色

为了表示一个32位颜色，每个分量只有1字节，可以表达256个不同数值，0无强度，255最大强度，中间值是中间强度。每个分量1字节看上去虽然小，但是三个分量！我们可以表示出相乘相乘得到16777216种颜色了！XNA Math库提供了如下结构来存储32位颜色：

（ARGB颜色在存储的时候，alpha存储在开头，blue被存储在最后（A8R8G8B8）。）

typedef struct _XMCOLOR{

union{

struct{

UINT b: 8;

UINT g: 8;

UINT r: 8;

UINT a: 8;

};

UINT c;

}

#ifdef _cplusplus

_XMCOLOR(){}

_XMCOLOR(UINT Color): c(Color){};

_XMCOLOR(FLOAT _r, FLOAT _g, FLOAT _b, FLOAT _a);

_XMCOLOR(CONST FLOAT *pArray);

operator UINT(){return c;}

_XMCOLOR& operator= (CONST _XMCOLOR& Color);

_XMCOLOR& operator= (CONST UINT Color);

#endif

} XMCOLOR;

一个32位的颜色可以被转化成128位颜色，把整数范围[0, 255]映射到实数范围[0, 1]即可，也就是除以255。另外，一个128位颜色也可以通过乘以255然后四舍五入来得到最接近的整数。

当把32位与128位相互转换的时候必须有一些额外的比特操作需要做，因为8位颜色分量被封装在了32位整数值中。下边的这几个函数使用XMCOLOR来返回XMVECTOR：

XMVECTOR XMLoadColor(CONST XMCOLOR* pSource);

图示了一个8比特颜色分量如何被装进一个UINT。注意这只是其中一种封装颜色分量的方法。其他还有ABGR或者RGBA等；不过XMCOLOR通常用ARGB。XMA Math库也提供一个把XMVECTOR转化为XMCOLOR的函数：

VOID XMStoreColor(XMCOLOR * pDestination, FXMVECTOR V);

典型的，当许多颜色操作要做的时候通常会使用128比特颜色，这样我们就可以用较多的比特的精确度来计算从而减少误差。不过最终的像素的颜色值，通常是用32位颜色存储的，因为更高分辨率的颜色对现在的物理显示设备并没有卵用。

翻译存疑：

modulation multiplication: 调制

componentwise multiplication: 分量乘法