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本章内容魔改 Ray 神的帖子,原贴已随 Heabot 的关闭而石沉大海,若 Ray 神未来补档,则会在此处贴出链接。

颜色的混合

细心的 GMer 可能已经发现,在 GM8 的图像编辑器中,有“颜色模式”一选项,可选择“混合”或是“替换”。

Image Editor

当选择颜色的透明度为 255 时,“混合”和“替换”是没有区别的,都是用新的颜色取代旧的颜色。

但是如果新颜色的透明度不是 255,而是半透明,比如 120,那么“混合”模式下,会将新颜色与原本的颜色进行混合,比如要画上去的颜色是 (0, 0, 255, 120)(请参考RGB 颜色系统),原本的颜色是 (255, 0, 0, 120),那么混合之后的颜色是 (87, 0, 167, 183)。

这个混合是如何计算得到的呢?

首先,我们要把所有值压缩到 0~1 之间,也就是说让所有值都除以 255,例如上述的 (0, 0, 255, 120) 压缩为 (0, 0, 1, 0.47),(255, 0, 0, 120) 压缩为 (1, 0, 0, 0.47),(87, 0, 167, 183) 压缩为 (0.34, 0, 0.65, 0.72)。

然后,我们要规定一下符号,s 代表 source,即你要画上去的颜色d 代表 destination,即原本的颜色o 代表 output,最终得到的颜色R 代表 Red,G 代表 Green,B 代表 Blue,A 代表 Alpha。将一个大写字母和一个小写字母组合,如 Rs,代表要画上去的颜色的 Red 的值。为了更好的理解,我们将上面举的例子用符号来表示出来:

Rd = 1, Gd = 0, Bd = 0, Ad = 0.47,

Rs = 0, Gs = 0, Bs = 1, As = 0.47,

Ro = 0.34, Go = 0, Bo = 0.65, Ao = 0.72

请一定要记住这十二个符号所代表的含义,因为我们后面都将用这十二个符号来讲解混色。

最后,GM 的图像编辑器所使用的混色计算方式为:

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Ao = As + Ad * (1 - As)
Ro = (Rs * As + Rd * Ad * (1 - As)) / Ao
Go = (Gs * As + Gd * Ad * (1 - As)) / Ao
Bo = (Bs * As + Bd * Ad * (1 - As)) / Ao

可以自己做做实验算一算,看看是不是这样。

混合因素

混色的计算方式可以有很多种,并非只有上面所讲的那种。只要输入一中 source 的颜色和一种 destination 的颜色,经过一定的计算得到 output 的过程,都可以称之为混色。事实上,所有的混色计算都可以总结为下面一个公式:

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Ro = Rs * a1 + Rd * b1
Go = Gs * a2 + Gd * b2
Bo = Bs * a3 + Bd * b3
Ao = As * a4 + Ad * b4

在这之中,(a1, a2, a3, a4)(b1, b2, b3, b4) 就是两个混合因素(factor)(a1, a2, a3, a4) 称为 source 的混合因素,(b1, b2, b3, b4) 称为 destination 的混合因素。注意,如果计算的值大于 1,则一律视为 1。

同样是拿 GM 的图像编辑器举例子,它的两个混合因素分别是 (As / Ao, As / Ao, As / Ao, 1)(Ad * (1 - As) / Ao, Ad * (1 - As) / Ao, Ad * (1 - As) / Ao, 1 - As)。值得一提的是,这个混合因素是很特别的,它在 GM8 中是无法用代码来实现的。

GM8所提供的混合因素有:

  • bm_zero 混合因素是 (0, 0, 0, 0)
  • bm_one 混合因素是 (1, 1, 1, 1)
  • bm_src_color 混合因素是 (Rs, Gs, Bs, As)
  • bm_inv_src_color 混合因素是 (1 – Rs, 1 – Gs, 1 – Bs, 1 – As)
  • bm_src_alpha 混合因素是 (As, As, As, As)
  • bm_inv_src_alpha 混合因素是 (1 – As, 1 – As, 1 – As, 1 – As)
  • bm_dest_alpha 混合因素是 (Ad, Ad, Ad, Ad)
  • bm_inv_dest_alpha 混合因素是 (1 – Ad, 1 – Ad, 1 – Ad, 1 – Ad)
  • bm_dest_color 混合因素是 (Rd, Gd, Bd, Ad)
  • bm_inv_dest_color 混合因素是 (1 – Rd, 1 – Gd, 1 – Bd, 1 – Ad)
  • bm_src_alpha_sat 混合因素是 (f, f, f, 1); 其中 f = min(As, 1 – Ad)

注意:虽然有些混合因素的名字带了 src 或者 dest 的字样,但是这并不代表只有 source 能使用带有 src 的混合因素或者只有 destination 能使用带有 dest 的混合因素,所有因素都是 source 和 destination 共用的。

设置混色模式

  • draw_set_blend_mode_ext(src, dest) 这个函数用来设置混色模式。参数 src 填写 source 的混合因素,参数 dest 填写 destination 的混合因素。

这是一个全局设置,一旦启用,整个游戏都会使用这个混色模式,所以在使用完,请恢复混色模式到默认状态,默认状态的混合因素为 draw_set_blend_mode_ext(bm_src_alpha, bm_inv_src_alpha);,你也可以使用 draw_set_blend_mode(bm_normal);,两个代码等效。

注意:由于 GM8 的窗口并非半透明的,因此,如果你在窗口中进行混色绘制时,得到的 Ao 往往会被忽略,而强制设置为 1。但是,如果你是在表面(surface)上进行混色绘制,则会保留 Ao。

另外,GM8 还有一个简化的混色函数:

  • draw_set_blend_mode(mode) 这个函数是上面这个函数的简化版,参数只能选填 bm_mormalbm_addbm_subtract, bm_max 四个参数。

这是 GM8 提供的四种比较常用的混合因素组合方式,你可以完全使用 draw_set_blend_mode_ext 来代替。

  • bm_normal 对应 (bm_src_alpha, bm_inv_src_alpha)
  • bm_add 对应 (bm_src_alpha, bm_one)
  • bm_subtract 对应 (bm_zero, bm_inv_src_color)
  • bm_max 对应 (bm_src_alpha, bm_inv_src_color)

bm_normal

bm_normal 就是常规状态下,不设置混色模式时 GM8 的默认混合因素。

bm_add

bm_add 是对颜色的加强,通常用于暗色调下去除黑色背景。比如你看中了一张素材图片,但是它的黑色底色很难去除:

Add Example

事实上,你无需去除它的黑色底色,直接导 入GM8 中,绘制它时在 draw 事件内写:

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draw_set_blend_mode(bm_add);
draw_sprite(sprite_index, 0, x, y);
draw_set_blend_mode(bm_normal);

bm_add 的混色会自动帮你去除黑色底色:

Add Example

Add Example

由于 bm_add 属于叠加型混色,在亮色背景的情况下大概率会叠加到白色,因此只适合于暗色的背景。在制作弹幕游戏的时候,给弹幕用上 bm_add,就能让弹幕看起来非常炫丽(只适用于黑色或偏暗的背景色)。在用圆球 spr 组成文字的时候,bm_add 能消除圆球 spr 的重叠,视觉效果更好。总之,bm_add 是混色中最常用的一种模式,经常活跃在各种特效之中。例如:https://www.bilibili.com/video/av3877543/

bm_subtract

bm_subtract 多用于表面(surface)之中,可以在表面上“挖洞”,这个我们日后再说。

bm_max

bm_maxbm_add 效果比较接近,混合因素稍有不同,destination 的权重相比 bm_add 更低,因此单纯从去除黑色底色的功能来讲大概是要比 bm_add 更好一点点的(如下图所示),但是感觉大部分人似乎都更喜欢用 bm_add?不过 bm_max 仍然是不适合用在亮色背景下的。

Max Example


区域反色效果

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draw_set_blend_mode_ext(bm_inv_dest_color, bm_zero);
draw_set_color(c_white);
draw_set_alpha(1);
draw_rectangle(200, 200, 400, 400, false);     // 这里可以改成绘制任何纯白色的图案或精灵
draw_set_blend_mode(bm_normal);

MeAqua

很容易推出,反色就是:

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Ro = 1 - Rd
Go = 1 - Gd
Bo = 1 - Bd

因此,我们设置混合因素:source 为 bm_inv_dest_color,即 (1 – Rd, 1 – Gd, 1 – Bd, 1 – Ad),dest 为 bm_zero,即 (0, 0, 0, 0),然后再绘制上纯白色的图案,由于纯白色就是 (1, 1, 1, 1),所以 Rs,Gs,Bs,As 均为 1,带入方程中就可以解出:

Ro = 1 * (1 - Rd) + Rd * 0 = 1 - Rd

Go和Bo同理,不赘述。


上面说过,由于 GM8 的窗口不能半透明,所以实际上 Ao 总是强制设置为 1,因此,直接使用混色能实现的功能比较有限。要想真正发挥混色的能力,那么就要用到可以储存 Ao 值的表面(surface),表面就是我们下一章所要的内容。可以说,表面 + 混色是 GM8 高端特效的绝对主力,在 GMS1/2 中则引入了更加高端的 shader(同时也更加复杂难懂)来实现特效。

绘制函数中的混色

有些绘制函数中有混色的参数,例如 draw_sprite_ext(sprite, subimg, x, y, xscale, yscale, rot, color, alpha) 中的 color 参数,再比如 draw_sprite_general(sprite, subimg, left, top, width, height, x, y, xscale, yscale, rot, c1, c2, c3, c4, alpha) 提供了 c1~c4 四个参数,代表左上角,右上角,右下角,左下角的渐变混色。

那么这些函数的混色是怎么混色呢?

以下图为例,用 draw_sprite_general 混色,颜色参数为:c_red, c_yellow, c_blue, c_green。左为混色后,右为混色前。

General

这种混色模式的因素为 (bm_dest_color, bm_zero),或者 (bm_zero, bm_src_color),两种混色模式的效果是相同的。混色结果为:

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Ro = Rs * Rd
Go = Gs * Gd
Bo = Bs * Bd
Ao = As * Ad  // 实际上强制设置为1

我们现在来验证一下,验证代码为:

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// 左上角
draw_sprite(sprite_index, 0, 0, 0);
// 右上角
draw_sprite_general(sprite_index, 0, 0, 0, sprite_width, sprite_height, sprite_width, 0, 1, 1, 0, c_red, c_yellow, c_blue, c_green, 1);
// 左下角
draw_sprite(sprite_index, 0, 0, sprite_height);
draw_set_blend_mode_ext(bm_dest_color, bm_zero);
draw_rectangle_color(0, sprite_height, sprite_width, sprite_height * 2, c_red, c_yellow, c_blue, c_green, 0);
draw_set_blend_mode(bm_normal);
// 右下角
draw_sprite(sprite_index, 0, sprite_width, sprite_height);
draw_set_blend_mode_ext(bm_zero, bm_src_color);
draw_rectangle_color(sprite_width, sprite_height, sprite_width * 2, sprite_height * 2, c_red, c_yellow, c_blue, c_green, 0);
draw_set_blend_mode(bm_normal);

结果如下(左上角为原图,右上角为 draw_sprite_general,左下角 (bm_dest_color, bm_zero),右下角为 (bm_zero, bm_src_color)):

Compare

可见确实是等效的。