使用FreeType渲染的带有颜色和透明度的文本混合

Question

我正在使用FreeType渲染一些文本。

我想要绘制文本的表面是一张带有ARGB格式、预乘alpha的位图图像。

所需文本的颜色也是ARGB。

渲染的FT_Bitmap的格式为FT_PIXEL_MODE_LCD - 就好像文本是在黑色背景上用白色渲染的，具有亚像素抗锯齿效果。

因此，对于每个像素，我有三个数字： Da，Dr，Dg，Db - 目标像素ARGB（背景图片）。 Fr，Fg，Fb - FreeType渲染像素（用FT_RENDER_MODE_LCD渲染的FT_Bitmap）。 Ca，Cr，Cg，Cb - 我想要使用的文本的颜色。

所以问题是：如何正确地组合这3个数字以获得结果位图像素。

理论答案比代码示例更好。

- johnfound

Answer 1

把 FreeType 数据解释成目标文本颜色的强度值，而不是实际的 RGB 颜色（这些“原始”值用于绘制黑色文本）。

因此，每个 F 色彩组件的完整强度为 F*C/255。然而，由于你的 C 还包括一个 alpha 组件，因此强度会按比例缩放：

 s' = F*C*A/(255 * 255)

假设F、C和A都在0到255的通常范围内。其中，A是一个小数A/255，第二个除法是为了将F*C带回目标范围内。s'现在是派生的源颜色。

接下来是绘图。对于每个颜色分量，新颜色会加到D上，而D则会被源颜色的alpha值255-A（按比例缩放）减少。

这就导致了完整的总和。

D' = D*(255-A)/255 + F*C*A/(255 * 255)

等于（将一个值向右移动）

D' = (D*(255-A) + F*C*A/255)/255

针对D、F、C和A的每个单独通道r、g、b，都需要进行单独计算。由于FreeType输出数据返回此格式，最后一个alpha通道也需要单独计算。

如果计算速度太慢，您可以将视觉结果与未经LCD优化的FreeType灰度输出进行比较。我怀疑特别是在“繁忙”的（不完全单色）背景上，额外的计算根本不值得。
纯灰度输入的数值优势在于，您只需为每个RGB颜色三元组计算一次A和1-A。

“背景”也具有alpha通道，但要将文本“绘制”到其上，您可以将其视为“未使用”。将透明项绘制到另一个透明项上通常不会改变其固有透明度。

- Jongware

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A是哪个字母？是背景（目标）- Da还是颜色- Ca？ - johnfound

这个答案完全是错误的，因为它根本没有考虑子像素着色。一个测试是将文本呈现为黑色在白色背景上，而不是FreeType返回的白色文本在黑色背景上。 - Mark Ransom

@Jongware D - 目标（背景）具有 alpha 通道，需要它以便稍后与其他图像混合。 - johnfound

@Jongware 用纯黑色（1, 0, 0, 0）在100%透明背景（0, 0, 0, 0）上绘制，然后将其与其他图像混合，这样怎么样？ - johnfound

@johnfound：对于置于透明度之上的透明度，有不同的解释。也许你正在寻找 max(Asrc,Adest)（只使 dest 更少透明，永远不会更多）。 - Jongware

Answer 2

在一番探索后，我找到了正确的答案。但是令人失望的是，无法在RGBA格式的透明图像上绘制亚像素渲染的图形（包括字体）。

为了正确渲染此类图形，必须使用支持每种颜色分别具有alpha通道的格式。

例如，每像素48位：RrGgBg，其中r、g和b分别为红、绿和蓝色通道的alpha通道。

- johnfound