图纸转线稿背后的计算机绘图原理

又是新的一周，制图教室和大家准时相见~

各位童鞋如果对于PS比较熟悉的话应该都会知道一个所谓的‘图纸转线稿’的操作。具体操作本身并不复杂，比如我们用PS打开任意一张图纸。

复制一份，Ctrl+I反向。

图层模式改为线性减淡（添加）。

之后对于上部图层使用滤镜-其他-最小值，半径可以给1个像素。

当当当，我们就可以看见，出现了一个彩色的线稿图。

那么我们只需要在上面给一个黑白调整图纸，整体盖印，就可以获得一个黑白线稿图了，再使用正片叠底就可以叠加到任何其他图纸上面去了。

这个操作本身其实并没有什么可说的，非常简单的一个ＰＳ小技巧，相信各位小伙伴也大多有所了解。但是之前在ＬＡＣ暑期软件班授课的时候，就有同学在课上了问了我这样一个操作背后的原理到底是什么？为什么通过这样几步PS操作就可以把彩色图变为黑白线稿？因为个人对于这类偏原理的问题一直都比较感兴趣，所以今天这篇文章中就带着大家一起探究一下这样一个操作背后的计算机绘图原理到底是什么。

要解决这样一个问题首先我们需要铺垫几个基础知识。

第一条是一个大家应该都知道的常识：在8位每通道的环境下，任意颜色的RGB通道的的数值都是0-255。

其次，线性简单（添加）其实就是英文中的Add，他对于颜色的计算完完全全遵守数学的加法。比如我们在PS里面绘制一个50的灰色。

然后Ctrl+J复制一份，将上部的改为Add模式。

使用吸管吸一下，大家可以看到我们的颜色就是50+50=100的灰色。所以对于A图层和B图层，Add其实就是A+B的作用。

第三个背景知识就是在8位每通道的情况下，如果原图层的颜色是X，那么反向就是255-X。比如对于一个50的灰色，我们反向颜色绝对是255-50=205。

第四个背景知识就是对于任意颜色，RGB三通道的颜色数值是单独计算的，比如我们建立一个颜色RGB数值分别为50,100,150，那么反向之后的颜色就是255-50,255-100,255-150.每个通道单独计算之后再合成新的颜色。对于Add也是同样如此，RGB数值单独相加。

最后一个知识点就是我们最后用到的滤镜–其它–最小值。这个操作指的是：以某一个点的设定半径范围内，最小的RGB颜色值来替代该点的颜色值。

当然对于这句话各位可能不太好理解，画个图给大家。

比如我们绘制一个3*3像素的图。图纸中有一个像素，作为我们的测试点。

那么当我们半径设为1的话，那他就会与周围的8个像素进行对比，如果八个像素里面有任意一个像素的RGB数值比中心点低，（图中有一个黑点，黑色的RGB值都是0，低于白色的255）那么原像素的颜色就会变成最低的那个像素的RGB值，也就是会变为黑色。

为了进一步加深大家理解，再举另外一个例子，比如我们建立一张画布，一半为黑色，一半为白色，在中间位置我们绘制一个参考线。

那么当我们使用滤镜–其它–最小值的时候各位会发现，加大半径值，黑色的范围会不断的扩大。

并且变成黑色的像素行数恰恰就是我们设置的半径值。回想下滤镜–其它–最小值的定义：以某一个点的设定半径范围内，最小的RGB颜色值来替代该点的颜色值。那么半径越大，越多的左侧白像素在半径范围内就可以探测到黑像素右侧，从而变为黑色。（当半径为2的话，距离边界3个像素的白像素2个像素范围内都是白色，所以颜色不变，相反距离边界2个像素和1个像素的白像素因为可以接触到黑色就会变为黑色）。

当各位理解这五点之后，我们就可以开始梳理操作背后的绘图原理了。

首先对于原图，如果直接每个像素的RGB数值设为x的话。那么反向之后的图层就变为255-x.

而两者使用add叠加的话，add的公式为A+B,结果就是x+255-x=255，为纯白色。所以任何图纸和自己的反向使用Add叠加的话一定是一个纯白色。

而我们使用滤镜–其它–最小值之所以可以出现线稿就是因为对于色块内部像素他周围的颜色还是本身颜色，RGB数值相同，因此最小值并不会发生变化。

比如下图选区内的像素，上下左右都是本身，所以不发生变化，x+255-x=255，所以还是白色，也就成了我们所看到的白底。

但是在不同色块相交接的地方，因为颜色不同，无论相连的像素比它暗还是亮，都会发生颜色的改变。（自己的颜色变为对方的颜色或者对方的颜色变为自己颜色）。而当颜色发生变化的话，上部的颜色就成了255-x-t (t为两个相邻色块的颜色差值)，使用add结果就是x+255-x-t=255-t (t不为0)。因此就会出现具有颜色信息的'线'

那么这就是我们生成线稿背后的计算机绘图原理了。

那么为了验证我们的分析正确，我们使用一下我们之前黑白对半的那张图纸。

复制一份反向线性减淡添加。

如果我们之前分析的是正确的话，当我们给他设置一个三个像素的滤镜–其它–最小值，我们的必然会在中性线右侧生成一个三个像素的黑线，结果果然如此。所以我们的分析是正确的。

那么基于这样一个分析我们也能知道，最适合我们转换线稿的图纸就是纯色填充的插画图。他可以得到一个最清楚且等宽的边界。