理解 Go 标准库中的一些魔法答案

【问题标题】：Making sense of some bit magic in the Go standard library理解 Go 标准库中的一些魔法
【发布时间】：2012-05-09 07:56:09
【问题描述】：

所以我一直在筛选 Go 标准库中的一些代码，试图理解它们的图像和颜色包，但发现了一些我无法理解的代码。来自http://golang.org/src/pkg/image/color/color.go?s=794:834#L14

据我了解，它应该将 8 位预 alpha 乘法 RGB 值转换为 16 位值，保存在 32 位变量中，以防止它们在图像算法中相乘时溢出。

我无法理解的是像r |= r << 8 这样的行，据我了解，这相当于r = r*2^8+r，因为r << 8 在右侧插入零，它们与旧的r 进行或运算。

对于 r=255 的输入，它的计算结果为 65535=2^16 - 1，这与预期的一样，但对于中间的值没有意义，它们并没有真正映射到成比例的东西更大的范围。例如，127 get 映射到 32639，而我希望 32767 代表 127。我错过了什么？我认为这与pre-alpha-multiplication有关......

 func (c RGBA) RGBA() (r, g, b, a uint32) {
    r = uint32(c.R)
    r |= r << 8
    g = uint32(c.G)
    g |= g << 8
    b = uint32(c.B)
    b |= b << 8
    a = uint32(c.A)
    a |= a << 8
    return
}

【问题讨论】：

标签： colors go bit-manipulation bitmapdata rgba

【解决方案1】：

不，您所看到的实际上是有道理的。

考虑单个（例如红色）值。它指示像素中的红色量，作为 8 位量，它介于 0 和 255 之间。因此，您可以表示该范围内的所有红色值。

如果您只是将其位移 8 位（或乘以 256）以获得 16 位颜色值，您最终会得到 256 的倍数，介于 0 和 255*256 (65280) 之间。

虽然这可以相对较好地放大红色，但它并没有在整个 16 位范围内正确分布。

例如，8 位范围内的 255 表示最大红度。简单地将其乘以 256 并不能得到 16 位尺度上的最大红色量，即 65535。

通过乘以 256 并然后加上原始值（实际上乘以 257），它在 0..65535 范围内正确分布。

这与将个位数整数0..9 放大到0..99 范围内相同。乘以 10 是一种方法，但更好的方法是乘以 10 并加上原始值（或乘以 11）：

n     n*10     n*10+n
-     ----     ------
0        0          0
1       10         11
2       20         22
3       30         33
4       40         44
5       50         55
6       60         66
7       70         77
8       80         88
9       90         99

【讨论】：

我明白这比只是换挡要好，但不是还是错了吗？例如，在十进制情况下，5 get 映射到 55，因此它失去了位于中间的属性。
@NiklasSchnelle，如果您认为最高值为 10（或 9.9999 ...），则 5 仅在中间。实际上，最高值为 9，因此 4.5 将是“中间”值。因此，5 存在的“位置”是 5/9，这与 55 在 0..99 范围 (55/99) 中存在的位置完全相同。您的问题似乎在于您认为字节范围是[0,256)（包括零但不包括256，意味着最多255.99 ...），而实际上它是[0,255]（包括两端）。
也就是说，“中间”是上下界(0+9)/2 = 4.5的平均值。如果将 4.5 乘以 11，则得到 49.5，它在两位数范围内具有相同的属性：(0+99)/2 = 49.5。