HSL颜色处理

颜色的规律，个人理解 纯属扯淡 见谅。有些网上抄的 炒剩饭。

知识的海洋很深奥 就像一个神奇的盒子 貌似理解了 可能有些东西再过几年都没能理解

颜色模式

色彩是由物体所反射光的波长来决定的

RGB加色模式

RGB为三个能量值 能量值的强弱直观的反映了明与暗 能量值越强越亮

而CMY减色模式是跟RGB互逆的一种方式

介质是白的 然后要把颜料涂上去 展现各种色彩。

物体是什么 物体可以反射光 但同时也要吸收一定的能量值，

所以从本质上看把颜料涂上去是一个变暗的过程。CMY正符合了这种原理。

你看RGB三原色交叉部分不正是CMY吗 自然界是多么的神奇。

HSB（HSL） 色调饱和度亮度模式

以另外一种不同的理念进行色彩的调配

H色调 0~360 圆环形式 以角度表示

S 饱和度 0~1 之间的小数

L 亮度 0~1 之间的小数

什么是纯色

先来看一下windows的拾色器

最上头黑色框里面那些颜色 最最最顶端的部分。

是不是感觉他们最鲜艳 最惹眼，嗯 因为他们RGB之间的差异化最大

RGB产生颜色的原理就是RGB三个能量值产生差异化 组合。

所以我们才能看到这些花花绿绿的颜色。

纯色一个特点那就是最大值跟最小值的差是255 ，差异达到最大。

也就是说RGB一定有一个颜色是0 一个是255，否则不能称之为纯色

纯亮度表示就是只能量值没有差异 也指灰度图

在液晶屏上以仰视的角度看上面的那幅图  你会看到底部饱和度比较低的部分。TFT屏幕都是这样 可视角度比较差

就像这样的效果：

这就是为什么确定RGB为三基色，其实我也不懂 但是看了上图估计也不需要过多的技术解释了吧。

纯色的计算

通过观察windows画图板拾色器 就是上面中间那个破图。我们知道 如果饱和度固定为1 亮度固定为0.5 ，那么色调即纯色 纯色即色调。纯色的定义参见上面。

从RGB值的变化规律可以看出色调的变化是连续平缓 首尾相接的 可以看成是一个360度的圆 红色是0度。他的变化规律是：

又是看图

这鬼的规律啊 哪有什么规律 花花绿绿好看吧 有点像披萨，说错了 有点像烧饼。

三个规律

1至始至终都有一个值是0 一个值是255。

2整个过程中同一时间总是只有一个值在变

3三个数的全排列 那么总共有6种组合

形象点来说

有一个值在增加 增满过后另一个值再增加 本值再减小 就像这样从左往右 以长江后浪推前浪 前仆后继的方式达到原点  有点像合金弹头游戏里面那种循环的无缝衔接背景 哥们儿你听懂我在说什么了吗。其实我也没搞懂自己在说什么。

通过以上我们写段代码枚举一些个纯色

但是首先有一点要明确： 就是那块披萨 就是60度 值是255

我们把色调分成1~360的表现形式，但是RGB是以（255,255,255）的表现形式 那么他们之间怎么对应呢？那就是60度=255

每前进一度scale+=（255*6）*（1/360）

RGB可以表达255*255*255=16581375种颜色 但是他可以表达的纯色只有255*6=1530种

public void getHue()

{

    Graphics gph = Graphics.FromHwnd(this.Handle);

    int indx = 0;

 

    //状态是Up 颜色是绿色 这已经很明显了吧，这正是0度时候推进的趋势

    bool high = true;//Up

    int scale = 1;//0红色 1绿色 2蓝色

    int[] cor = { 255, 0, 0 };//0度角 红色

 

    Color[] cors = new Color[36];

    Color result = Color.FromArgb(cor[0], cor[1], cor[2]);

    int curScale = 0;

    //推进以便 生成所有色调的颜色表

    //这里的30指前进30步 与其他并无关系

    //具体前进的范围为： 步数*(255D * 6 * (每步的大小 / 360D))

    //注意每步大小的值不能超过60 因为60=255 scale的值域是[0,255]

    while (indx < 30)

    {

        if (high == true)

        {

            curScale = scale % 3;

            cor[curScale] += (int)(255D * 6 * (10 / 360D));

        }

        else if (high == false)

        {

            curScale = (scale - 1) % 3;//< 0 ? 0 : (scale - 1) % 3;

            cor[curScale] -= (int)(255D * 6 * (10 / 360D));

        }

 

        gph.DrawString(indx.ToString(), new Font(new FontFamily("宋体"), 9), new SolidBrush(Color.Black), 15 * (indx - 1), 50);

 

        if (cor[curScale] < 0)

        {

            cor[curScale] = 0;

            scale++;

            high = !high;

            gph.DrawString("▓", new Font(new FontFamily("宋体"), 9), new SolidBrush(Color.Black), 15 * (indx - 1), 90);

            continue;

        }

        else if (cor[curScale] > 255)

        {

            cor[curScale] = 255;

            //scale++;

            high = !high;

            gph.DrawString("▇ ", new Font(new FontFamily("宋体"), 9), new SolidBrush(Color.Black), 15 * (indx - 1), 90);

            continue;

        }

 

        cors[indx] = Color.FromArgb(cor[0], cor[1], cor[2]);

        gph.FillRectangle(new SolidBrush(Color.FromArgb(cor[0], cor[1], cor[2])), 15 * indx++, 0, 15, 20);

        gph.DrawString(curScale.ToString(), new Font(new FontFamily("宋体"), 9), new SolidBrush(Color.Black), 15 * (indx - 1), 30);

 

        gph.DrawString(scale.ToString(), new Font(new FontFamily("宋体"), 9), new SolidBrush(Color.Black), 15 * (indx - 1), 70);

    }

}

增加他们之间的密度 越密过度越平滑

最平滑的状况是 scale+=1

越稀 则越粗糙 他的极限是 scale+=（255*6）*（60/360）

即 scale+=255 超过255是无意义的 因为scale的取值是0~255

别看几句破代码 调试的时候可是费了我好大劲儿。

我们已经能枚举所有色调，实际上他是一个从0度(255,0,0)偏移的过程。但是更改色调有没有一种快速的方式计算呢。难道每确定一个颜色都进行255*6=1530次循环？不会吧。

自然不会 但是最多进行6次循环是必须的 因为网上的公式也要进行6个switch 囧 说明砖家该研究的早就研究过了 咱不可能超过砖家 对吧。

快速计算的方式就是~~~ 加速每次偏转的值 更改偏转的次数 嗯 条件是不少于6次。怎么样换汤不换药吧~~~ 囧

public Color getHue(int theta)//角度0~360

{

    int times = theta / 60, Mod = theta % 60;

    bool high = true;

    int scale = 1, indx = 0;

    int[] cor = { 255, 0, 0 };

    int curScale = 0;

    while (indx <times )

    {

       

        if (high == true)

        {

            curScale = scale % 3;

            cor[curScale] += 255 ;

        }

        else if (high == false)

        {

            curScale = (scale - 1) % 3;

            cor[curScale] -= 255 ;

        }

       

        if (cor[curScale] <= 0)

        {

            cor[curScale] = 0;

            scale++;

            high = !high;

        }

        else if (cor[curScale] >= 255)

        {

            cor[curScale] = 255;

            high = !high;

        }

        indx++;

    }

 

    if (high == true)

        cor[scale % 3] += (int)(255D * 6 * (Mod / 360D)) > 255 ? 255 : (int)(255D * 6 * (Mod / 360D));

    else if (high == false)

        cor[(scale - 1) % 3] -= (int)(255D * 6 * (Mod / 360D)) < 0 ? 0 : (int)(255D * 6 * (Mod / 360D));

   

    return Color.FromArgb(cor[0], cor[1], cor[2]);

}

纯色 饱和度 HSL RGB 他们之间到底有什么奥秘

我们来做个windows画图板那样的拾色器顺便 测试下上面函数的正确性

色调有了 然后就是处理饱和度

这个规律比色调那个简单多了

还是通过观察拾色器

R2为处理后的值 R1为处理前的值 ：R2=R1+(127-R1)*S

public void drawPalette()

{

    Graphics gph = Graphics.FromHwnd(this.Handle);

    //生成颜色表

    Color[] cors = new Color[(int)(360D / 11)];

    for (int i = 0; i < 360 - 11; i += 11)

        cors[(i / 11)] = getHue(i);

 

    //饱和度处理

    float s = 0;//饱和度

    for (int i = 0; i < 20; i++)//10行 10个等级的饱和度

    {

        for (int j = 0; j < cors.Length; j++)//颜色数

        {

            //计算方式 r'=r+(127-r)s

            Color corTmp = Color.FromArgb((int)(cors[j].R + (127 - cors[j].R) * s),

                (int)(cors[j].G + (127 - cors[j].G) * s),

                (int)(cors[j].B + (127 - cors[j].B) * s));

 

            gph.FillRectangle(new SolidBrush(corTmp), 15 * j, 15 * i, 15, 15);

        }

        s += (1f / 20);

    }

 

    //this.BackColor = getHue(59);//10 * i++

}

但是有一点要说明下 如果一幅图像的色调降得很低了接近灰度了 说明他的颜色信息已经损失了 再去还原他的色调是有困难的

上图虽然已经达到我们要的目的了，但是我们就是爱折腾 就是要让他不一样 ~~

把for循环里面的颜色计算代码改成这样：

Color corTmp = Color.FromArgb((int)(cors[j].R + (255 - cors[j].R) * s),

                (int)(cors[j].G + (0 - cors[j].G) * s),

                (int)(cors[j].B + (0 - cors[j].B) * s));

这反映了一个现象 虽然某些颜色看上去不是红色

但是他三基色的组成里红色成分越多被侵蚀就越严重 红色成分越少越抗侵蚀，看 多么的完美 这与photoshop里的调色常识不谋而合。

说道他们的奥秘嘛 ，咳咳咳 。其实也没什么奥秘

总结下：

饱和度度/彩度 指颜色信息 降低容易 降低到一定程度 还原可就难了。

色调其实是指饱和度为1 亮度为0.5的 这种特例情况 也指纯色。纯色定义见前面

亮度、饱和度的调整 都是以纯色为初始的 所以找出纯色很关键。

从纯色算法以及能量值差异原理可以知道 色调主要跟RGB里的最大值最小值相关 他们之间的差异反映了色调 他们跟另外一个值进行调配 反映了饱和度。最大值的强弱反映了可见度 即亮度。

何以见得呢。

调用.net自带的函数得到饱和度

Color c = Color.FromArgb(210, 23, 232);

MessageBox.Show(c.GetSaturation().ToString());

输出结果是0.8196079

你可以试验一下把210改到（23,232）范围内的任意值 最后输出的结果都是一样的。

网上写的那些公式

public Color getRGBfromHSV(double _h, double _s, double _v)//色相 饱和度 亮度

{

    int h1 = (int)(_h / 60 % 6);//确定色调在色带中的位置 其实就是确定色调

    double f = _h / 60 - h1;

//确定最大值最小值 亮度

    double p = (_v * (1 - _s));

    double q = (_v * (1 - f * _s));

    double t = (_v * (1 - (1 - f) * _s));

 

Color cor;

//按色调对这些值进行分配

    switch (h1)

    {

        case 0:

            cor = Color.FromArgb((int)(_v * 255), (int)(t * 255), (int)(p * 255));

            break;

        case 1:

            cor = Color.FromArgb((int)(q * 255), (int)(_v * 255), (int)(p * 255));

            break;

        case 2:

            cor = Color.FromArgb((int)(p * 255), (int)(_v * 255), (int)(t * 255));

            break;

        case 3:

            cor = Color.FromArgb((int)(p * 255), (int)(q * 255), (int)(_v * 255));

            break;

        case 4:

            cor = Color.FromArgb((int)(t * 255), (int)(p * 255), (int)(_v * 255));

            break;

        default:

            cor = Color.FromArgb((int)(_v * 255), (int)(p * 255), (int)(q * 255));

            break;

    }

    return cor;

}

我照着公式的原理写了段代码 神了 确实可以用 但是说实话我真没搞太懂。看问题要研究他的本质 不能老抄别人的。

 另一段改自C++的转换代码：

public Color GetRGBColorFromHSV(double _h, double _s, double _v)//色相 饱和度 亮度
{
    double r, g, b;

    if (_s == 0)//如果饱和度为0则是灰度图 rgb三个值都将等于亮度
    {
        r = _v;
        g = _v;
        b = _v;
    }
    else
    {
        double[] dp = new double[3];
        double xh = _h * 6;//色相x6 ？
        if (xh == 6) xh = 0;//色环是一个360度的圆环 如果超过最大值则变为0
        //int i = (int)(Math.Floor(xh) + 0.1);//色相x6取整数+0.1 ？
        int i = (int)xh;
        dp[0] = 1; dp[2] = 0; xh -= i;
        if (i % 2 != 0)// (i&1) //如果i是奇数
            dp[1] = 1 - xh;
        else
            dp[1] = xh;

        //处理色调
        for (int n = 0; n < 3; ++n)
        {
            dp[n] = (((dp[n]) - 0.5) * (_s) + 0.5);
            //SATFORMAT(dp[n], _s);
        }


        //处理亮度
        if (_v == 0.5) { }
        else if (_v < 0.5)
        {
            if (_v < 0) _v = 0;
            for (int n = 0; n < 3; ++n)
                dp[n] = ((dp[n]) * (_v) * 2);
            //BLACKFORMAT(dp[n], _v)
        }
        else
        {
            if (_v > 1) _v = 1;
            for (int n = 0; n < 3; ++n)
                dp[n] = (1 - (1 - (dp[n])) * (1 - (_v)) * 2);
            //WHITEFORMAT(dp[n], _v);
        }


        //三个元素的全排列 ？

        switch (i)
        {
            case 0:
                r = dp[0]; g = dp[1]; b = dp[2];
                break;
            case 1:
                r = dp[1]; g = dp[0]; b = dp[2];
                break;
            case 2:
                r = dp[2]; g = dp[0]; b = dp[1];
                break;
            case 3:
                r = dp[2]; g = dp[1]; b = dp[0];
                break;
            case 4:
                r = dp[1]; g = dp[2]; b = dp[0];
                break;
            default:
                r = dp[0]; g = dp[2]; b = dp[1];
                break;
        }
        

    }

    //return ((int)(b * 255 + .5) << 16) + ((int)(g * 255 + .5) << 8) + (int)(r * 255 + .5);
    Color cor = Color.FromArgb((int)(r * 255 + 0.5), ((int)(g * 255 + 0.5)), ((int)(b * 255 + 0.5)));
    return cor;
}

 调用上面的函数来整点花哨的效果 一个圆环形的色带：

Class1 c2 = new Class1();
Graphics gph = Graphics.FromHwnd(this.Handle);

Color[] cors = new Color[360];

gph.TranslateTransform(200, 200);

System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath ph = new System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath();
ph.AddEllipse(-100, -100, 200, 200);
ph.AddEllipse(-80, -80, 160, 160);

gph.SetClip(ph, System.Drawing.Drawing2D.CombineMode.Intersect);
for (int k = 0; k < 360; k++)
{
    cors[k] = c2.GetRGBColorFromHSV(1D/360 * k, 1D, 0.5D);

    gph.RotateTransform(1);
    gph.DrawLine(new Pen(new SolidBrush(cors[k]), 2), 0, 0, 100, 0);

}

gph.FillEllipse(new SolidBrush(Color.Transparent), -80, -80, 160, 160);

亮度部分我暂时不想写了 累了 下次补上。

亮度0.5是个分水岭 高于0.5的时候RGB三个值都是增的趋势 低于0.5时是减的趋势