GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 仿Photoshop的明度调整

来源：互联网发布：淘宝划线价格怎么设置编辑：程序博客网时间：2024/04/29 23:52

这几天研究了一下Photoshop的色相/饱和度命令，也就是所谓的HSB颜色模式，没完全搞明白，网上搜索也没一点结果，看了一些介绍HSB算法的文章，其实讲的就是HSV或者HSL的算法。

关于PS色相/饱和度中的色相，就不用研究了，原理和HSV或者HSL的H都是一样的。

而饱和度在-100，0，+100这三点上的效果与HSL完全一样，其它范围就有区别了，特别是在0 -- +100范围，调整时比HSL的H调整要平坦，所以有效调整幅度较大，有些图片调整到+50%以上还不觉很大失真（这里的“失真”是针对颜色中难看的斑点来说的，并不是说整个图片不觉失真），而HSL的H的正向调整10%以上就很难看了；与HSV则没一点是相同的，可见PS的色相/饱和度算法应该是在HSL基础上改进的。

最令人困惑的是PS的明度调整，好像是“独立”于色相饱和度的。我们知道，要在程序中利用HSV或HSL模式调整V或者L，往往要先将RGB转换为HSV或HSL，或者至少要在其中将V或者L部分分离出来，修改后再转换为RGB模式（可参见我的文章《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 线性调整图像亮度》分离HSL的L部分调整亮度），而PS的明度调整则不一样，完全不用转换RGB到所谓的HSB进行调整，直接写个函数就可以了，请看下面的Delphi过程及测试代码（分别用GDI+的TGpBitmap和Delphi的TBitmap测试），用于模仿PS明度调整（严格的说不叫模仿，而是实实在在的PS明度调整过程）：

说明：为了统一《GDI+ 在Delphi程序的应用》系列文章所用数据类型和图像处理格式，本文代码已作了修订，代码中所用Gdiplus单元下载地址及BUG更正见文章《GDI+ for VCL基础 -- GDI+ 与 VCL》。(2008.8.18记)

数据类型：

type 
  // 与GDI+ TBitmapData结构兼容的图像数据结构 
  TImageData = packed record 
    Width: LongWord;         // 图像宽度 
    Height: LongWord;        // 图像高度 
    Stride: LongWord;        // 图像扫描线字节长度 
    PixelFormat: LongWord;   // 未使用 
    Scan0: Pointer;          // 图像数据地址 
    Reserved: LongWord;      // 保留 
  end; 
  PImageData = ^TImageData; 
// 获取TBitmap图像的TImageData数据结构，便于处理TBitmap图像 
function GetImageData(Bmp: TBitmap): TImageData; 
begin 
  Bmp.PixelFormat := pf32bit; 
  Result.Width := Bmp.Width; 
  Result.Height := Bmp.Height; 
  Result.Scan0 := Bmp.ScanLine[Bmp.Height - 1]; 
  Result.Stride := Result.Width shl 2; 
//  Result.Stride := (((32 * Bmp.Width) + 31) and $ffffffe0) shr 3; 
end;

过程代码：

// 调整图象明度 
procedure PSBrightness(Data: TImageData; Value: Integer);
asm
    push    ebp
    push    esi
    push    edi
    push    ebx
    mov     edi, [eax + 16] // edi = Data.Scan0 
    mov     ebp, [eax + 4]  // edp = Data.Height * Data.Width 
    imul    ebp, [eax]
    mov     esi, edx        // esi = Value 
    mov     ebx, 255        // ebx = 255 
    cld
  @PixelLoop:               // for (i = ebp; i > 0; i --) 
    mov     ecx, 3          // { 
  @vLoop:                   //   for (j = 3; j > 0; j --) 
    movzx   eax, [edi]      //   { 
    push    eax
    test    esi, esi
    js      @@1
    neg     eax             //     if (Value > 0) 
    add     eax, ebx        //       rgb = rgb + (255 - rgb) * Value / 255 
  @@1:
    imul    eax, esi        //     else 
    cdq                     //       rgb = rgb + rgb * Value / 255 
    idiv    ebx
    pop     edx
    add     eax, edx
    jns     @@2             //     rgb = max(0, min(255, rgb)) 
    xor     eax, eax
    jmp     @@3
  @@2:
    cmp     eax, ebx
    jle     @@3
    mov     eax, ebx
  @@3:
    stosb                   //     *edi ++ = rgb 
    loop    @vLoop          //   } 
    inc     edi             //   edi ++ 
    dec     ebp
    jnz     @PixelLoop      // } 
    pop     ebx
    pop     edi
    pop     esi
    pop     ebp
end;
// 调整GDI+图象明度 
procedure GdipPSBrightness(Bmp: TGpBitmap; Value: Integer);
var
  Data: TBitmapData;
begin
  if Value = 0 then Exit;
  Data := Bmp.LockBits(GpRect(0, 0, Bmp.Width, Bmp.Height), [imRead, imWrite], pf32bppARGB);
  try
    PSBrightness(TImageData(Data), Value);
  finally
    Bmp.UnlockBits(Data);
  end;
end;
// 调整TBitmap图象明度 
procedure BitmapPSBrightness(Bmp: TBitmap; Value: Integer);
begin
  if Value <> 0 then
    HSLBrightness(GetImageData(Bmp), Value);
end;

可以看出，上面的PSBrightness过程没有依赖任何颜色模式转换，而是采用了下面这个伪代码公式：

if (value >= 0)
RGB = RGB + (255 - RGB) * value / 255;
else
RGB = RGB + RGB * value / 255;

其中RGB分别表示颜色的R、G、B，value为明度值。那么这个公式的含义是什么的，其实就是HSL转换为RGB的L部分的公式变形，我在《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 线性调整图像亮度》中采用的公式和它形式是一样的，只是计算基数不同：

L = L - 128;
if (L >= 0)
RGB = RGB + (255 - RGB) * L / 128;
else
RGB = RGB + RGB * L / 128;

前者使用的是value的全范围255或者100%（公式后的/255改为/100），而后者采用的是L的1/2，也就是128或者50%（就这点区别，效果可就大相径庭了），而且要利用L调整亮度，必须从HSL空间中获取L再加上调整值，而PS明度调整则不需要从HSB的得到原来的B，这就意味着B在HSB中始终为“0”！虽然PS的明度调整是和色相/饱和度调整放在一起的，但完全不依赖于色相/饱和度，这就是我感觉其好像是“独立”的原因，也是研究PS饱和度算法不果的重要原因（一个B=0的HSB模式，光靠HS部分怎样正确转换为R、G、B？要知道HSV的V和HSL中的L在正确转换为RGB模式中至关重要！）。

假如我的感觉是正确的，那么PS“独立”的明度调整又是什么原理呢？我们知道，一般的非线性RGB亮度调整只是在原有R、G、B值基础上增加和减少一定量来实现的，而PS的明度调整原理还得从前面那个公式上去找。我们将正向明度调整公式：RGB = RGB + (255 - RGB) * value / 255转换为RGB = (RGB * (255 - value) + 255 * value) / 255，如果value用１表示最大值２５５，则为RGB = RGB * (1 - value) + 255 * value，可以看出什么呢？凡是知道图像合成的人都知道这个公式，其实PS的明度调整是采用Alpha合成方式，这里的value就是Alpha，公式前面部分RGB * (1 - value)的是图像部分，后面的255 * value部分则是一个白色遮照层，明度越大，遮照层的Alpha越大，图像就越谈，反之亦然。而明度的负调整则是以一个黑色遮照层来完成的。负１００％就全黑了。只有遮照层Alpha=0，也就是明度值为０时，才是完完全全的图片显示。要验证上面的说法很简单，一是运行我的测试代码，而是在PS中，用一个全白或全黑图层覆盖在一张图片上，调整这个层的不透明度，可以看出和明度调整效果完全一样！

其实，我只是对PS的饱和度调整感兴趣，原因前面已经说了，比HSV和HSL的饱和度调整效果要好，范围要大，饱和度算法没研究出来，到搞了个明度调整过程。希望知道PS饱和度算法的朋友不吝赐教，本人不甚感激！

测试代码：

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  Image: TGpBitmap;
  g: TGpGraphics;
begin
  Image := TGpBitmap.Create('D:/VclLib/GdiplusDemo/Media/20041001.jpg');
  g := TGpGraphics.Create(Handle, False);
  g.DrawImage(Image, 10, 10);
  GdipPSBrightness(Image, 30);
  g.DrawImage(Image, 10, 220);
  Image.Free;
  g.Free;
end;
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
var
  Image: TBitmap;
begin
  Image := TBitmap.Create;
  Image.LoadFromFile('D:/VclLib/GdiplusDemo/Media/20041001.bmp');
  Canvas.Draw(10, 10, Image);
  BitmapPSBrightness(Image, -30);
  Canvas.Draw(10, 220, Image);
  Image.Free;
end;

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