图形像素原理

每张图片都可以表示为由像素值组成的矩阵。

分辨率决定单位面积的像素个数

像素矩阵：像素点的值 – 颜色表达

RGB图像又称为真彩图像，它使用R、G、B 3个分量标识一个像素的颜色，R、G、B分别代表红、绿、蓝3种不同的基础颜色，通过3基色可以合成出任意颜色。所以对一个尺寸nxm的彩色图像来说，MATLAB中则存储为一个nxmx3 的多维数据数组，其中数组中的元素定义了图像中每一个像素的红、绿、蓝颜色值。图形文件格式把RGB图像存储为24位的图像，红、绿、蓝分量分别占用8位，因而理论上可以有2^24种颜色。

R G B:

0-255 256个 8bit 256 256 256

像素值的存储

1.创建一个二维数组来表示像素组成的矩阵

把三个byte 存入一个int

RGB

0000 0000 32位

1000 0000 24位 R

1000 0000 16位 G

1000 0000 低八位 B

0表示黑色 255 表示白色

Java的位移运算

为什么二进制1000等于-8

也就是说，对于4位整数1000，最高位为1符号位，说明是一个负数。那么它的计算方式是：

-1 * 2^3 + 0 * 2^2 + 0 * 2^1 + 0 * 2^0=-8+0+0+0=-8

再例如二进制的1111，按照这个计算方式结果是：

-1 * 2^3 + 1 * 2^2 + 1 * 2^1 + 1 * 2^0=-8+4+2+1=-1

Java中的int类型占32位，因此能表示的范围为-2^31 ~ 2^31-1，

int类型的十进制范围表示为：-2147483648～2147483647

int类型的二进制表示范围为: 10000000 00000000 00000000 00000000 ～ 01111111 11111111 11111111 11111111

左移<<

二进制数向左移动k位，丢弃最高的k位，并在有右边补k个0

01111111 11111111 11111111 11111111左移一位，符号位变成1，低位用0填充

所以结果位11111111 11111111 11111111 11111110，通过补码编码得出结果为-2

10000000 00000000 00000000 00000000左移一位，符号位变为0，代表正数，低位同样用0填充，结果位00000000 00000000 00000000 00000000，因此结果为0

右移>>

算术右移到方式比较微妙，二进制右移动k位，丢弃低k位，并在高k位补最高位的值。其目的是为了负数的运算

如下：算术右移动后，高位原本是几就用几补充
- 01111111 11111111 11111111 11111111 算术右移1位
- 00111111 11111111 11111111 11111111
- 10000000 00000000 00000000 00000000 算术右移1位
- 11000000 00000000 00000000 00000000
可以看到十进制无论是正还是负数，逻辑右移一位相当于除以二。

首先我们要都知道, &表示按位与,只有两个位同时为1,才能得到1, 0x代表16进制数,0xff表示的数二进制1111 1111 占一个字节.和其进行&操作的数,最低8位,不会发生变化.

我们只关心二进制的机器数而不关注十进制的值,那么byte &0xff只是对其最低8位的复制,通常配合逻辑或 ‘’|’'使用,达到字节的拼接

 int vaule = ((255 & 0XFF) << 24) | ((red & 0XFF) << 16) | ((green & 0XFF) << 8) | ((blue & 0XFF) << 0);

此时代码终于看懂了

改进分析

package Image;import jdk.management.resource.internal.inst.FileOutputStreamRMHooks;import javax.imageio.ImageIO;
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.Random;/*** 1： 讲清楚图形像素原理* 2： 位移运算 以及位运算* 3： 完成像素图 - 基础效果 尝试比如调色板实现*/
public class ImagePad extends JFrame {public static int[][] res;public static int width;public static int height;public ImagePad() {setTitle("像素画");setSize(100 + width, height);setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);setLocationRelativeTo(null);setVisible(true);}@Overridepublic void paint(Graphics g) {super.paint(g);//ranDom(g);draWing(g);}public static void ranDom(Graphics g) {Color color = new Color(255, 255, 255);g.setColor(color);g.fillRect(100, 100, 500, 500);Random random = new Random();random.nextInt(256);// [0 bound)// 随机一个数组的像素值int[][] cloloArr = new int[500][500];for (int i = 0; i < 500; i++) {for (int j = 0; j < 500; j++) {int red = random.nextInt(256);int green = random.nextInt(256);int blue = random.nextInt(256);int vaule = ((255 & 0XFF) << 24) | ((red & 0XFF) << 16) | ((green & 0XFF) << 8) | ((blue & 0XFF) << 0);cloloArr[i][j] = vaule;}}for (int i = 0; i < 500; i++) {for (int j = 0; j < 500; j++) {Color color1 = new Color(cloloArr[i][j]);g.setColor(color1);g.fillRect(100 + i, 100 + j, 1, 1);}}for (int i = 0; i < 500; i++) {for (int j = 0; j < 500; j++) {int value = cloloArr[i][j];int red = (value >> 16) & 0xFF;int green = (value >> 8) & 0xFF;int blue = (value >> 0) & 0xFF;int gray = (red + green + blue) / 5;Color color1 = new Color(red / 2, green / 2, blue / 2);g.setColor(color1);g.fillRect(610 + i, 100 + j, 1, 1);}}}public static void draWing(Graphics gr) {File file = new File("D:\\壁纸\\1.jpg");BufferedImage bi = null;try {bi = ImageIO.read(file);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}width = bi.getWidth();height = bi.getHeight();res = new int[width][height];int minx = bi.getMinX();int miny = bi.getMinY();for (int i = minx; i < width; i++) {for (int j = miny; j < height; j++) {int pixel = bi.getRGB(i, j);res[i][j] = pixel;}}for (int i = 0; i < width; i++) {for (int j = 0; j < height; j++) {int value = res[i][j];int red = (value >> 16) & 0xFF;int green = (value >> 8) & 0xFF;int blue = (value >> 0) & 0xFF;int gray=(red+green+blue)/3;Color color1 = new Color(red/3,green/3,blue);Color color2 = new Color(gray,gray,gray);gr.setColor(color1);//gr.setColor(color2);gr.fillRect(minx + i, miny + j, 1, 1);}}}public static void main(String[] args) {new ImagePad();}
}

分析

    int value = res[i][j];int red = (value >> 16) & 0xFF;int green = (value >> 8) & 0xFF;int blue = (value >> 0) & 0xFF;int gray=(red+green+blue)/3;Color color1 = newColor(red/3,green/3,blue);Color color2 = new Color(gray,gray,gray);

原图：
当new Color(red/2,green/2,blue/2)

效果如下：
当new Color(red/3,green/3,blue/3)

效果如下：
当int gray=(red+green+blue)/3;
效果如下：
当int gray=(red+green+blue)/6;
效果如下：

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