簡單說一下Lut

Lut的概念

Lut的全稱是顯示查找表（Look-Up-Table)，對應着一種映射關係。在圖像調色中用到很多。

使用Lut可以輕鬆得到變換之後的顏色：

Trans_color =  LutTrans(color);

Lut在工程中的使用

但是一個完整的色域信息是 256*256*256 就算是一個信息只有1字節，這個信息也有16MB的大小，對於工程來講實在是太大了。

所以在實際的工程中，通常使用n*n*n的信息空間來概略的表示256*256*256的信息空間。

比如使用64*64*64，將其分解爲64*64*8*8即512*512的圖像大小。
圖像的橫縱座標(x,y)可以表示爲(x1*64+x2,y1*64+y2)，那麼通過(x1,y1)可以得到第一個色道**（Blue），通過x2可以得到第二個色道（Red），通過y2可以得到第三個色道（Green）**。

標準Lut圖像的生成

標準的Lut圖像就是將0~255的分量等分爲n份。

當n爲64的時候，設其映射關係爲：

區間          映射值
0   ~ 4   ->  0
4   ~ 8   ->  4
8   ~ 12  ->  8
...
252 ~ 256 ->  252

這樣是均勻的映射關係

Lut生成代碼

除了正方形的Lut圖像，還有線性的Lut圖像，其生成代碼分別爲：

void generate_Lut_Square(int len)
{
	Mat gen_lut_img(len * sqrt(len), len * sqrt(len), CV_8UC3, Scalar(255, 0, 0));

	for (int i = 0; i < gen_lut_img.rows; i++)
	{
		for (int j = 0; j < gen_lut_img.cols; j++)
		{
			int blue_rows = i / len;
			int blue_clos = j / len;
			int blue_value = blue_rows * sqrt(len) + blue_clos;

			int green_value = i % len;
			int red_value = j % len;

			gen_lut_img.at<Vec3b>(i, j) = Vec3b(blue_value * 256 / len, green_value * 256 / len, red_value * 256 / len);
		}
	}

	imshow("LutAns", gen_lut_img);
	imwrite("../lut_ans16.png", gen_lut_img);
}


void generate_Lut_Line(int len)
{
	Mat gen_lut_img(len, len * len, CV_8UC3, Scalar(255, 0, 0));

	for (int i = 0; i < gen_lut_img.rows; i++)
	{
		for (int j = 0; j < gen_lut_img.cols; j++)
		{
			int blue_value = j / len;
			int green_value = i % len;
			int red_value = j % len;

			gen_lut_img.at<Vec3b>(i, j) = Vec3b(blue_value * 256 / len, green_value * 256 / len, red_value * 256 / len);
		}
	}

	imshow("LutAns", gen_lut_img);
	imwrite("../lut_ans_line.png", gen_lut_img);
}

lut在cpu中的使用

若想在CPU中計算使用lut，lut的值是一一對應的，不會出現浮點插值的問題。

Vec3b LutTrans(Vec3b color)
{
	int blue_rows = color[0] / 4 / 8; //0~255 -> 0~63 -> 0~7
	int blue_cols = color[0] / 4 % 8; //0~255 -> 0~63 -> 0~7

	int green_rows = color[1] / 4; //0~255 -> 0~63
	int red_cols = color[2] / 4; //0~255 -> 0~63

	int ans_rows = blue_rows * 64 + green_rows;
	int ans_cols = blue_cols * 64 + red_cols;
	
	return lut_img.at<Vec3b>(ans_rows, ans_cols);
}

lut在shader上的使用

但是當lut技術用在gpu中的時候，因爲取值使用的函數是texture2D，所以取值會出現浮點誤差，這時候就需要根據浮點數的到所謂整點的距離來計算其對應的顏色值。

vec4 LutTransDlx(vec4 color){
		highp float blueColor = color.b * 63.0;
		// 根據B通道獲取小正方形格子（64x64格子)
	
		//向下取值
		highp vec2 quad1;
		quad1.y = floor(floor(blueColor) / 8.0); 
		quad1.x = floor(blueColor) - (quad1.y * 8.0);
	
		//向上取值
		highp vec2 quad2;
		quad2.y = floor(ceil(blueColor) / 8.0); 
		quad2.x = ceil(blueColor) - (quad2.y * 8.0);
     
		// 根據小正方形格子和RG通道，獲取紋理座標，每個大格子的大小:1/8=0.125，每個小格子的大小:1/512
		highp vec2 texPos1;
		texPos1.x = (quad1.x * 0.125) + 0.5/512.0 + ((0.125 - 1.0/512.0) * color.r);
		texPos1.y = (quad1.y * 0.125) + 0.5/512.0 + ((0.125 - 1.0/512.0) * color.g);
     
		highp vec2 texPos2;
		texPos2.x = (quad2.x * 0.125) + 0.5/512.0 + ((0.125 - 1.0/512.0) * color.r);
		texPos2.y = (quad2.y * 0.125) + 0.5/512.0 + ((0.125 - 1.0/512.0) * color.g);
     
		lowp vec4 newColor1 = texture2D(lutTexture, texPos1);
		lowp vec4 newColor2 = texture2D(lutTexture, texPos2);
		
		//返回其小數部分
		lowp vec4 newColor = mix(newColor1, newColor2, fract(blueColor));
		return newColor;
	}