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Android 滤镜效果和颜色通道过滤
阅读量：6710 次
发布时间：2019-06-25

本文共 11044 字，大约阅读时间需要 36 分钟。

当今是靠脸吃饭的时代，平时的人像、风景照、美食照等都需要加上一款优美的滤镜，才能让照片更加精致，更加吸引人，这样的照片能够让你在朋友圈更加出众，别具一格。

因此一个智能手机当然少不了一款美颜APP，在商店中有众多的美颜APP，例如我比较喜欢的：Snapseed、InterPhoto、美颜相机和美人相机等等。这些相机都拥有非常美和优秀的滤镜，正因为有这些优秀的滤镜，才能让你的照片变得更美，因此作为开发者的我们需要了解这些滤镜是怎么做出来的，一般都是通过Android自带的滤镜处理、OpenGL处理或者通过颜色RGB的滤镜处理。本文我们不介绍OpenGL，因为OpenGL确实是一个很强大的图像处理技术。

Android的滤镜效果就是对图像进行一定的过滤加工处理，一般的使用Paint设置滤镜效果分为两类：

1、Android自带的滤镜效果，而该滤镜效果可以分为：

1）模糊遮罩滤镜（BlurMaskFilter）；

2）浮雕遮罩滤镜（EmbossMaskFilter）。

2、颜色RGB的滤镜处理，可以通过ColorMatrix设置。

通过Android的滤镜效果和颜色通道过滤这两种方式，可以对图像做出很好的滤镜效果，接下来学习下如何处理滤镜。

Android自带的滤镜效果

Android的滤镜处理使用paint.setMaskFilter(maskfilter)方法设置，其中可以设置BlurMaskFilter和EmbossMaskFilter这两款滤镜，而这两款滤镜都是继承MaskFilter这个基类。

BlurMaskFilter

BlurMaskFilter：即模糊遮罩滤镜，通过该滤镜可以使图像呈现模糊效果。

使用：

public class MaskFilterView extends View {    private int progress = 10;    private Paint paint;    public MaskFilterView(Context context) {        super(context);        paint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);    }    public MaskFilterView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {        super(context, attrs);        paint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);    }    @Override    protected void onDraw(Canvas canvas) {        super.onDraw(canvas);        //需要关闭硬件加速（没有关闭则没效果）        setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);        paint.setColor(Color.RED);        RectF r = new RectF(100, 100, 300, 300);        /**模糊遮罩滤镜效果         * BlurMaskFilter.Blur.INNER         * BlurMaskFilter.Blur.NORMAL         * BlurMaskFilter.Blur.OUTER         * BlurMaskFilter.Blur.SOLID         */		paint.setMaskFilter(new BlurMaskFilter(progress, BlurMaskFilter.Blur.NORMAL));        canvas.drawRect(r , paint);    }    public void setProgress(int progress) {        if (progress <= 0){            return;        }        this.progress = progress;        postInvalidate();    }}复制代码

Activity：

public class MaskFilterActivity extends AppCompatActivity {    private SeekBar mSeekBar;    private MaskFilterView mFilterView;    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_mask_filter);        mSeekBar = (SeekBar)this.findViewById(R.id.seekBar);        mFilterView = (MaskFilterView)this.findViewById(R.id.my_view);        mSeekBar.setOnSeekBarChangeListener(new SeekBar.OnSeekBarChangeListener() {            @Override            public void onProgressChanged(SeekBar seekBar, int progress, boolean fromUser) {                mFilterView.setProgress(progress);            }            @Override            public void onStartTrackingTouch(SeekBar seekBar) {            }            @Override            public void onStopTrackingTouch(SeekBar seekBar) {            }        });    }}复制代码

效果图：

在MaskFilterView的onDraw方法中，首先需要new一个BlurMaskFilter对象，我们看下其构造方法：

public BlurMaskFilter(float radius, Blur style)

radius：模糊的半径，值越大模糊就越扩散。

style：模糊滤镜使用的类型，总共有四种类型可以选择，它们分别是：

1）INNER：在图像内部产生模糊；

2）NORMAL：将整个图像模糊掉；

3）OUTER：在Alpha边界外产生一层模糊，而且将原本的图像变透明。

4）SOLID：在图像的Alpha外边界产生一层与Paint颜色一致的模糊效果，但不影响图像本身。

注意：这里我们需要需要关闭硬件加速，否则没效果。

上图效果中我们使用了INNER，接下来我们看看其他三种效果。

NORMAL：
paint.setMaskFilter(new BlurMaskFilter(progress, BlurMaskFilter.Blur.NORMAL));canvas.drawRect(r , paint);复制代码

OUTER：
paint.setMaskFilter(new BlurMaskFilter(progress, BlurMaskFilter.Blur.OUTER));canvas.drawRect(r , paint);复制代码

SOLID：
paint.setMaskFilter(new BlurMaskFilter(progress, BlurMaskFilter.Blur.SOLID));canvas.drawRect(r , paint);复制代码

以上便是模糊遮罩滤镜的使用了，下面我们看看浮雕遮罩滤镜的使用效果。

EmbossMaskFilter

EmbossMaskFilter（浮雕遮罩滤镜）让图像呈现一种凹凸不平的面具效果。

使用

paint.setMaskFilter(new EmbossMaskFilter(new float[]{30,30,30}, 0.2f, 20, progress));canvas.drawBitmap(bitmap, 100, 300, paint);复制代码

使用的时候，需要new一个EmbossMaskFilter对象，并通过paint.setMaskFilter方法设置，我们主要看EmbossMaskFilter的构造方法参数。

public EmbossMaskFilter(float[] direction, float ambient, float specular, float blurRadius)复制代码

direction：指定长度为xxx的数组标量[x,y,z]，用来指定光源的位置；

ambient：指定周边背景光源（0~1）；

specular：指镜面反射系数；

blurRadius：指定模糊半径。

注意：使用EmbossMaskFilter同样需要关闭硬件加速，否则没效果。

颜色RGB的滤镜处理

颜色RGB的滤镜处理是通过ColorMatrix来实现的，即颜色矩阵，然后将ColorMatrix设置到ColorMatrixColorFilter，通过setColorFilter方法设置ColorMatrixColorFilter，这样就完成了设置颜色过滤器。setColorFilter还可以设置所有ColorFilter的子类，包括LightingColorFilter和PorterDuffColorFilter。

ColorMatrix顾名思义就是颜色矩阵，那么滤镜的所有处理效果都是通过颜色矩阵的变换实现的。所以需要读者能够熟悉基本的矩阵运算方法。如果读者目前还不认识矩阵，怎么办？没关系，接下来我们简单介绍下矩阵，以及基本的运算方法。读者可以自行参考百度百科。

矩阵

定义：

矩阵加法：

矩阵减法：

矩阵乘法：

第一个矩阵A的第一行，与第二个矩阵B的第一列的数字分别相乘，得到的结果相加，最终的值做为结果矩阵的第(1,1)位置的值（即第一行，第一列）。 同样，A矩阵的第一行与B矩阵的第二列的数字分别相乘然后相加，得到的值作为结果矩阵第(1，2)位置的值（即第一行第二列）。

色彩矩阵： 一般的色彩矩阵使用四阶表示，也就是RGBA

半透明的色彩矩阵，如：

Android色彩矩阵使用五阶矩阵

在四阶矩阵的基础上，增加一阶，而第五阶表示偏移量，上图表示红色分量值更改为原来的2倍，绿色分量增加100（1*100+100）；

ColorMatrix的使用

调用红色（R），绿色增加两倍。

@Override    protected void onDraw(Canvas canvas) {        super.onDraw(canvas);        //需要关闭硬件加速（没有关闭则没效果）        setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);        paint.setColor(Color.RED);        ColorMatrix matrix = new ColorMatrix(new float[]{				0,0,0,0,0,				0,1,0,0,200,				0,0,1,0,0,				0,0,0,1,0,		});        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));        canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);    }复制代码

先new一个ColorMatrixColorFilter对象，并把ColorMatrix设置进去，setColorFilter方法把ColorMatrixColorFilter对象设置进去就可以完成设置颜色过滤器。

反相效果
ColorMatrix matrix = new ColorMatrix(new float[]{				-1,0,0,0,255,				0,-1,0,0,255,				0,0,-1,0,255,				0,0,0,1,0,		});paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

颜色增强

颜色增强：可以起到一个变亮的效果，通过矩阵缩放方式。

ColorMatrix matrix = new ColorMatrix(new float[]{				1.2f,0,0,0,0,				0,1.2f,0,0,0,				0,0,1.2f,0,0,				0,0,0,1.2f,0,		});paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

黑白图片

去色原理：只要把RGB三通道的色彩信息设置成一样；即：R＝G＝B，那么图像就变成了灰色，并且，为了保证图像亮度不变，同一个通道中的R+G+B=1。 如：0.213+0.715+0.072＝1；也就是RGB分别为：0.213，0.715，0.072； 三个数字是根据色彩光波频率及色彩心理学计算出来的。

ColorMatrix matrix = new ColorMatrix(new float[]{                0.213f, 0.715f, 0.072f, 0, 0,                0.213f, 0.715f, 0.072f, 0, 0,                0.213f, 0.715f, 0.072f, 0, 0,                0, 0, 0, 1f, 0,        });paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

发色效果

发色效果：如红色和绿色交换——把第一行和第二行交换。

ColorMatrix matrix = new ColorMatrix(new float[]{			0,1f,0,0,0,			1f,0,0,0,0,			0,0,1f,0,0,			0,0,0,1f,0,		});paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

复古风格
ColorMatrix matrix = new ColorMatrix(new float[]{				1/2f,1/2f,1/2f,0,0,				1/3f,1/3f,1/3f,0,0,				1/4f,1/4f,1/4f,0,0,				0,0,0,1f,0,			});paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

色彩运算

ColorMatrix色彩矩阵，除了以上直接设置矩阵的方式，还可以使用ColorMatrix类的方法来设置进行色彩运算：

1）色彩的缩放运算（matrix.setScale）：也就是四阶矩阵RGBA对应的乘法运算。

ColorMatrix matrix = new ColorMatrix();//setScale(float rScale, float gScale, float bScale, float aScale)matrix.setScale(2, 2, 2f, 1);paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

上图中RGB都方法原来的两倍。

2）色彩的平移运算，也就是矩阵加法运算。

ColorMatrix的API

通过上面的学习我们知道ColorMatrix其强大之处在于通过矩阵运算可以实现颜色通道过滤，我们有必要学习ColorMatrix的API。

构造方法

三个构造方法，可以不需要参数，可以传一个float数组（矩阵），也可以ColorMatrix对象作为参数。

看下ColorMatrix()方法里面的reset()方法。

/**     * Set this colormatrix to identity:     * 
     * [ 1 0 0 0 0   - red vector     *   0 1 0 0 0   - green vector     *   0 0 1 0 0   - blue vector     *   0 0 0 1 0 ] - alpha vector     * 
     */    public void reset() {        final float[] a = mArray;        Arrays.fill(a, 0);        a[0] = a[6] = a[12] = a[18] = 1;    }复制代码

该方法主要是初始化一个矩阵，而且将RGBA都设置为1。

set方法

提供两个set方法，可以设置float数组（矩阵），也可以设置ColorMatrix对象，跟构造方法对应起来。

matrix.set(new float[]{                1/2f,1/2f,1/2f,0,0,                1/3f,1/3f,1/3f,0,0,                1/4f,1/4f,1/4f,0,0,                0,0,0,1f,0,        });paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

setScale方法

设置色彩的缩放函数，上面已经介绍过该方法了.

setRotate

该方法是色彩旋转函数

axis：代表绕哪一个轴旋转，0，1，2 (0红色，1绿色，2蓝色)；

degrees：旋转的度数。

该函数已经做好了矩阵的设置和运算了。

matrix.setRotate(0,progress);paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

setSaturation

setSaturation：设置饱和度

方法内部已经运算好的了，我们只需要传一个float类型参数sat。

sat：1表示是原来不变，0表示灰色；如果大于1增加饱和度。

matrix.setSaturation(progress);paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(matrix ));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

setRGB2YUV

RGB转成YUV，对应的还有一个方法setYUV2RGB，也就是YUV转成RGB。

setConcat
setConcat(ColorMatrix matA, ColorMatrix matB)：将颜色矩阵matA和matB复合，相当与对图片进行matA矩阵处理再进行矩阵matB处理。matrixA.preConcat(ColorMatrix prematrix)：等价于setConcat(matrixA, prematrix)matrixA.postConcat(ColorMatrix postmatrix)：等价于setConcat(prematrix，matrixA)复制代码

ColorFilter

ColorFilter作为颜色过滤器，有三个子类来实现颜色过滤： 1）ColorMatrixColorFilter：即色彩矩阵的颜色过滤器，配合ColorMatrix使用。 2）LightingColorFilter：即光照颜色过滤器，能过滤颜色和增强色彩的方法。 3）PorterDuffColorFilter：即图形混合滤镜，该是图形学的一个理论飞跃。

上文中已经使用过了ColorMatrixColorFilter，并且配合ColorMatrix使用。接下来主要介绍LightingColorFilter和PorterDuffColorFilter。

LightingColorFilter

光照颜色过滤器，也就是ColorMatrixColorFilter的简化版本。

public LightingColorFilter(@ColorInt int mul, @ColorInt int add) {        mMul = mul;        mAdd = add;    }复制代码

通过构造方法设置过滤颜色，参数解析：

mul：multiply，也就是乘法 ；

add：加法，也就是颜色偏移量。

paint.setColorFilter(new LightingColorFilter(0x00ff00, 0xff0000));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

PorterDuffColorFilter
public PorterDuffColorFilter(@ColorInt int color, @NonNull PorterDuff.Mode mode) {        mColor = color;        mMode = mode;    }复制代码

color：源颜色， mode：色彩的混合模式：

1）PorterDuff.Mode.CLEAR：所绘制不会提交到画布上 ；

2）PorterDuff.Mode.SRC：显示上层绘制图片 ；

3）PorterDuff.Mode.DST：显示下层绘制图片 ；

4）PorterDuff.Mode.SRC_OVER：正常绘制显示，上下层绘制叠盖 ；

5）PorterDuff.Mode.DST_OVER：上下层都显示，下层居上显示 ；

6）PorterDuff.Mode.SRC_IN：取两层绘制交集，显示上层；

7）PorterDuff.Mode.DST_IN：取两层绘制交集。显示下层；

8）PorterDuff.Mode.SRC_OUT：取上层绘制非交集部分；

9）PorterDuff.Mode.DST_OUT：取下层绘制非交集部分；

10）PorterDuff.Mode.SRC_ATOP：取下层非交集部分与上层交集部分；

11）PorterDuff.Mode.DST_ATOP：取上层非交集部分与下层交集部分；

12）PorterDuff.Mode.XOR：异或：去除两图层交集部分；

13）PorterDuff.Mode.DARKEN：取两图层全部区域，交集部分颜色加深；

14）PorterDuff.Mode.LIGHTEN：取两图层全部，点亮交集部分颜色；

15）PorterDuff.Mode.MULTIPLY：取两图层交集部分叠加后颜色；

16）PorterDuff.Mode.SCREEN：取两图层全部区域，交集部分变为透明色。

paint.setColorFilter(new PorterDuffColorFilter(Color.BLUE, PorterDuff.Mode.SRC_IN));canvas.drawBitmap(bitmap, null, new RectF(0, 0, 400, 400*bitmap.getHeight()/bitmap.getWidth()), paint);复制代码

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