java - 以 16 位颜色深度在 Graphics2D 中绘制时出现错误颜色

Question

在使用旧 PC¹ 时，我发现了一些我认为是奇怪的渲染错误。

当颜色深度设置为 16 位(32768 色)时会出现此问题。

特别是，当使用 Graphics2D 绘制具有低 alpha 值的颜色时，它会出现。下面是一个MVCE重现问题。它只是绘制几组线条，颜色为 白色，alpha 值范围为 4 到 12。运行该程序的结果如下图所示:

可以看到，对于某些 alpha 值，某些颜色实际上是绿色的，尽管显然应该有 50 9 种灰色阴影。

(同样，它仅在颜色深度设置为 16 位时出现!)

import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;

import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.SwingUtilities;

public class _WTFPaintTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable()
        {
            @Override
            public void run()
            {
                createAndShowGUI();
            }
        });
    }

    private static void createAndShowGUI()
    {
        JFrame f = new JFrame();
        f.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

        f.getContentPane().add(new JPanel()
        {
            @Override
            protected void paintComponent(Graphics gr)
            {
                super.paintComponent(gr);
                Graphics2D g = (Graphics2D)gr;
                g.setColor(Color.BLACK);
                g.fillRect(0,0,getWidth(),getHeight());

                for (int a=4; a<=12; a++)
                {
                    int x = (a-3) * 50;
                    g.setColor(Color.WHITE);
                    g.drawString(String.valueOf(a), x, 25);

                    g.setColor(new Color(255,255,255,a));
                    for (int j=0; j<3; j++)
                    {
                        for (int i=0; i<50; i++)
                        {
                            g.drawLine(x,50+i,x+25,75);
                        }
                    }
                }
            }
        });

        f.setSize(550,200);
        f.setLocationRelativeTo(null);
        f.setVisible(true);
    }
}

_{(我将它的原名贴在这里，以强调我发现这个有多么恼人...)}

这种情况下显色异常的原因是什么？

---

¹:WinXP，32 位，NVIDIA GeForce 2 显卡

Answer 1

此行为的原因是颜色分量(红色、绿色和蓝色)在 16-bit color mode 中用不同的位数表示。 .

这 16 位在颜色分量中的分布如下:

• 红色用5位表示
• 绿色用6位表示
• 蓝色用5位表示

这意味着 16 位颜色有 2⁵ = 32 种不同的红色和蓝色，但是 2⁶ = 64 种绿色。

(绿色接收额外的位，因为人眼对绿色阴影的敏感度高于对红色或蓝色阴影的敏感度)

现在，当标准 24 bit RGB color转换为 16 位颜色时，会发生采样错误。在 24 位颜色中，每个颜色分量有 8 位。通过获取颜色分量的最高位，将它们转换为 16 位颜色的相应分量。

在示例屏幕截图中，可以看到使用 alpha 值 7 绘制的线条。这种颜色的 RGB 表示是 (7,7,7)。这种颜色的二进制表示是 (00000111_b,00000111_b,00000111_b)。对每个颜色分量取最高位时，结果为

• 5 位红色:00000111_b -> 00000_b
• 绿色 6 位:00000111_b -> 000001_b
• 5 位蓝色:00000111_b -> 00000_b

因此，绿色分量是唯一具有非零值的分量。然后显示在屏幕上的实际颜色的绿色分量可以想象为 6 位绿色分量，左移 2 位:

• 000001_b << 2 = 00000100_b

这可以通过检查屏幕截图中的相应像素来确认，这些像素存储为 0x000C00，或 24 位 RGB 值 (0,12,0):深绿色阴影。