RBG与HSB转换
来源:互联网 发布:js div删除class 编辑:程序博客网 时间:2024/05/23 11:35
RGB三原色是基于人肉眼对光线的生理作用。人眼内有三种椎状体“对这三种光线频率所能感受的带宽最大,也能独立刺激这三种颜色的受光体”,因此RGB称为三原色。比如,黄色波长的光对人眼的刺激效果,和红色与绿色同时刺激人眼相同,所以,对人来说R+G=yellow,即(255,255,0).
相对于RGB,HSB(也叫HSV)模式更便于描述人眼对与颜色的感觉。如图的HSB椎形坐标,横截面从下往上亮度值从0%到100%递增;横截面的中心点是灰色的,随着半径增大,饱和度从0增大到100%;色相取值0°~360°,代表截面上红、黄、绿、青、蓝、粉红的颜色变化。
HSB坐标系最顶部的截面最外圈,饱和度和亮度都是100%,随着色相从0°到360°变化,RGB值的变化如上图,红色、绿色、蓝色分别位于0°、120°、240°;0°到60°之间绿色分量均匀增加,60°到120°之间红色分量均匀减少,以此类推。将 这个演示中的S和B调到100%,调整H的值观察RGB的变换就能发现这个规律。这时RGB中最大值一定是255(因为亮度为100%),最小值一定是0(如果不是,比如RGB=(10,20,255),可以看成在(0,10,255)分量的基础上加上一个灰色分量(10,10,10),加灰色后饱和度就不是100%了)。
HSB转RGB
要算出(h,s,b)对应的(r,g,b),可以分3步,以HSB=(130°,50%,80%)为例说明:
1、先算出(h,100%,100%)对应的(r',g',b')。
先固定色相,色环图上色相H∈[-60°,60°]时红色分量最大,H∈[60°,180°]时绿色分量最大,H∈[180°,300°]时蓝色分量最大,此时B=100%,所以RGB的最大分量为255。
先算出HSB=(130°,100%,100%)对应的(r',g',b'):H=130°,在[60°,180°]区间,所以绿色分量为g'=255,红色分量r'=0;进一步地,130°处于[120°,180°],在这60°的区间上,色环上蓝色分量对应地从0递增到255,所以b'=(130°-120°)/60°*255=43。所以(r',g',b')=(0,255,43)
2、固定色相后再调整饱和度,算出(h,s,100%)对应的(r'',g'',b'')。
在亮度B=100%时,从 演示中发现,饱和度S降低,即“不饱和度”(1-S)升高,会使得RGB与最大值255相差的部分对应增大,RGB三个分量越趋于相同就使得图像越灰。所以,
r''=r'+(255-r')*(1-S) .................................... ①
g''和b''用同样的方法求出。当然,r'g'b'中的最大值不会变化。(r'',g'',b'')=(128,255,149)
3、最后算出(h,s,b)对应的(r,g,b)。
最后调整亮度,只要依照亮度值的百分比缩小就行了,(r,g,b)=(r'',g'',b'')*80%=(102,204,119)就是HSB=(130°,50%,80%)对应的RGB
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public
float
[] hsb2rgb(
float
[] hsb) {
float
[] rgb=
new
float
[
3
];
//先令饱和度和亮度为100%,调节色相h
for
(
int
offset=
240
,i=
0
;i<
3
;i++,offset-=
120
) {
//算出色相h的值和三个区域中心点(即0°,120°和240°)相差多少,然后根据坐标图按分段函数算出rgb。但因为色环展开后,红色区域的中心点是0°同时也是360°,不好算,索性将三个区域的中心点都向右平移到240°再计算比较方便
float
x=Math.abs((hsb[
0
]+offset)%
360
-
240
);
//如果相差小于60°则为255
if
(x<=
60
) rgb[i]=
255
;
//如果相差在60°和120°之间,
else
if
(
60
<x && x<
120
) rgb[i]=((
1
-(x-
60
)/
60
)*
255
);
//如果相差大于120°则为0
else
rgb[i]=
0
;
}
//在调节饱和度s
for
(
int
i=
0
;i<
3
;i++)
rgb[i]+=(
255
-rgb[i])*(
1
-hsb[
1
]);
//最后调节亮度b
for
(
int
i=
0
;i<
3
;i++)
rgb[i]*=hsb[
2
];
return
rgb;
}
RGB转HSB
这个从HSB转RGB倒推回去就会很容易知道亮度和饱和度的算法
亮度:B=max(R,G,B)/255
饱和度:1-S=min(R,G,B)/255,所以饱和度S=1-min(R,G,B)/255
色相:先算出(r,g,b)对应的饱和度和亮度均为100%时的(r',g',b'),然后既可以根据色环的规律求出色相了。
r'、g'、b'的序号用0、1、2表示,max、min、mid分别是r'g'b'中最大值、最小值和中间值;设maxIndex、minIndex、midIndex分别是r'g'b'中最大值、最小值和中间值的序号。首先将色相h定位到(maxIndex*120°)然后根据中间值算出偏移量(mid/255*60°),既
h=(maxIndex*120°)±(mid/255*60°)....................................②
关于②中的±号的确定方法:将当0、1、2顺时针写成一圈,当midIndex在maxIndex的顺时针方向(既minIndex在maxIndex的逆时针方向)时取正,否则取负,原因看色环就能知道。所以±号可以用(maxIndex-minIndex+3)%3是否等于1来判断,是取正,否则取负。②式可以改写成:
h=(maxIndex*120°)+((maxIndex-minIndex+3)%3==1?1:-1)*(mid/255*60°)....................................③
以(r,g,b)=(102,204,85)为例,前两步已求出亮度为80%,饱和度为50%。当亮度和饱和度均为100%而色相不变时,最大值g'一定是255;最小值r'一定是0;中间值b'按照上面HSB转RGB的后两步反推回去,先得出亮度为100%时b''=102/80%=128,再由①式得出饱和度为100%时b'=43。
因为g'=255最大,先定位到色环上的120°的位置,因为蓝色分量不为0,所以要从120°顺时针偏移b'/255*60°=10°,即H=130°
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public
float
[] rgb2hsb(
float
[] rgb) {
float
[] hsb =
new
float
[
3
];
float
[] rearranged = rgb.clone();
int
maxIndex =
0
,minIndex =
0
;
float
tmp;
//将rgb的值从小到大排列,存在rearranged数组里
for
(
int
i=
0
;i<
2
;i++) {
for
(
int
j=
0
;j<
2
-i;j++)
if
(rearranged[j]>rearranged[j+
1
]) {
tmp=rearranged[j+
1
];
rearranged[j+
1
]=rearranged[j];
rearranged[j]=tmp;
}
}
//rgb的下标分别为0、1、2,maxIndex和minIndex用于存储rgb中最大最小值的下标
for
(
int
i=
0
;i<
3
;i++) {
if
(rearranged[
0
]==rgb[i]) minIndex=i;
if
(rearranged[
2
]==rgb[i]) maxIndex=i;
}
//算出亮度
hsb[
2
]=rearranged[
2
]/
255
.0f;
//算出饱和度
hsb[
1
]=
1
-rearranged[
0
]/rearranged[
2
];
//算出色相
hsb[
0
]=maxIndex*
120
+
60
* (rearranged[
1
]/hsb[
1
]/rearranged[
2
]+(
1
-
1
/hsb[
1
])) *((maxIndex-minIndex+
3
)%
3
==
1
?
1
:-
1
);
//防止色相为负值
hsb[
0
]=(hsb[
0
]+
360
)%
360
;
return
hsb;
}
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