OpenGL ES中的RGB、HSV、HSL颜色模型详解及转换

OpenGL ES中的RGB、HSV、HSL颜色模型详解及转换

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/u012836015/article/details/137549738

在计算机图形学和数字显示领域，颜色模型是描述和表示颜色的重要工具。OpenGL ES作为移动设备上广泛使用的图形API，支持多种颜色模型的转换和处理。本文将详细介绍OpenGL ES中常用的RGB、HSV、HSL三种颜色模型，并提供它们之间的转换函数。

RGB颜色模型

RGB颜色模型是一种用于创建各种颜色的方法，它基于红色（Red）、绿色（Green）和蓝色（Blue）三种颜色的组合。通过调节这三种颜色的强度和比例，可以生成多种不同的颜色。在计算机图形学和数字显示领域中，RGB颜色模型是最常用的颜色表示方式之一。可以把RGB颜色模型建立在一个RGB颜色立方体，如下图所示：

• 采用三维直角坐标系R-Red G-Green B-Blue
• 构成一个RGB颜色立方体
• 通常使用于彩色光栅图形显示设备中

HSV颜色模型

HSV代表"色相（Hue）、饱和度（Saturation）、明度（Value）"或"色相（Hue）、饱和度（Saturation）、亮度（Brightness）"。在HSV模型中，色相同样表示颜色本身，饱和度表示颜色的纯度或浓淡程度，而明度或亮度则表示颜色的亮度程度。HSV模型有时也被称为HSB（色相、饱和度、亮度/明度）模型。

RGB颜色模型对应的红、黄、绿、清、蓝、品红对应HSV颜色模型的六边形，黑白对应下0为黑上1为白。如下图两图所示

HSV（HSB）颜色模型根据下图对应说明可以得知：

• H(Hue)：色调,用角度度量,取值范围为0°～360° ,从红色开始按逆时针方向计算
• S(Saturation)：饱和度,表示颜色接近光谱色的程度.一种颜色,可以看成是某种光谱色不白色混合的结果.通常取值范围为0%～100%,值越大,颜色越饱和.光谱色的白光成分为0,饱和度达到最高.
• V(Value或Brightness)：明度,表示颜色明亮的程度.

HSL颜色模型

HSL代表"色相（Hue）、饱和度（Saturation）、亮度（Lightness）"。在HSL模型中，色相表示颜色本身，饱和度表示颜色的纯度或浓淡程度，亮度则表示颜色的明暗程度。

HSL颜色模型中的HS基本一样原理，区别亮度和明度

• H(Hue)：色调,使用不水平轴之间的角度来表示,范围从0 o到360o ,从蓝色开始
• S(Saturation)：饱和度,说明颜色的相对浓度
• L(Lightness)或者I(Intensity)：亮度,在L=0处为黑色,在L=1处为白色,灰度沿着L轴分布

HSL和HLV的区别

HSV (色调, 饱和度, 明度)：

明度 (V)： 表示整体亮度。0% 为黑色，100% 为所选色调的最亮色调。

概念：想象在彩色物体上照射白光。提高明度会使颜色变亮，就像加强光线一样，同时保持颜色本身不变。

HSL (色调, 饱和度, 明度)：

明度 (L)： 表示颜色的感知亮度，0% 为黑色，100% 为白色。50% 为中间灰。

概念：想象将彩色颜料与黑白颜料混合。增加明度会混入更多白色，稀释颜色并使其变浅。降低明度会添加黑色，使颜色变暗。

区别带来的影响：

选择模型： 对于艺术家来说，HSV 可能更直观，因为它反映了现实世界的灯光效果。 HSL 可以更直接控制亮度，这对于 UI 设计和无障碍 concerns 很有帮助。

颜色阴影： 在 HSV 中，具有完全饱和度但不同明度的颜色仍保留其色调。想象同一个颜色的明亮和暗淡版本。 在 HSL 中，将明度提高到 50% 以上会使颜色向白色方向冲淡，即使完全饱和也是如此。这对于某些任务来说可能不太直观。

RGB和HSV转换

vec3 rgb2hsv(vec3 c) {
    vec4 K = vec4(0.0, -1.0 / 3.0, 2.0 / 3.0, -1.0);
    vec4 p = mix(vec4(c.bg, K.wz), vec4(c.gb, K.xy), step(c.b, c.g));
    vec4 q = mix(vec4(p.xyw, c.r), vec4(c.r, p.yzx), step(p.x, c.r));
    float d = q.x - min(q.w, q.y);
    float e = 1.0e-10;
    return vec3(abs(q.z + (q.w - q.y) / (6.0 * d + e)), d / (q.x + e) * 0.7, q.x * 1.8);
}
vec3 hsv2rgb(vec3 c) {
    vec4 K = vec4(1.0, 2.0 / 3.0, 1.0 / 3.0, 3.0);
    vec3 p = abs(fract(c.xxx + K.xyz) * 6.0 - K.www);
    return c.z * mix(K.xxx, clamp(p - K.xxx, 0.0, 1.0), c.y);
}

RGB和HSL转换

// snow color
vec3 RGBToHSL(vec3 color){
    vec3 hsl;
    float fmin = min(min(color.r, color.g), color.b);
    float fmax = max(max(color.r, color.g), color.b);
    float delta = fmax - fmin;
    hsl.z = (fmax + fmin) / 2.0;
    if (delta == 0.0)
    {
        hsl.x = 0.0;
        hsl.y = 0.0;
    }
    else
    {
        if (hsl.z < 0.5)
            hsl.y = delta / (fmax + fmin);
        else
            hsl.y = delta / (2.0 - fmax - fmin);
        float deltaR = (((fmax - color.r) / 6.0) + (delta / 2.0)) / delta;
        float deltaG = (((fmax - color.g) / 6.0) + (delta / 2.0)) / delta;
        float deltaB = (((fmax - color.b) / 6.0) + (delta / 2.0)) / delta;
        if (color.r == fmax )
            hsl.x = deltaB - deltaG;
        else if (color.g == fmax)
            hsl.x = (1.0 / 3.0) + deltaR - deltaB;
        else if (color.b == fmax)
            hsl.x = (2.0 / 3.0) + deltaG - deltaR;
        if (hsl.x < 0.0)
            hsl.x += 1.0;
        else if (hsl.x > 1.0)
            hsl.x -= 1.0;
    }
    return hsl;
}
float HueToRGB(float f1, float f2, float hue){
    if (hue < 0.0)
        hue += 1.0;
    else if (hue > 1.0)
        hue -= 1.0;
    float res;
    if ((6.0 * hue) < 1.0)
        res = f1 + (f2 - f1) * 6.0 * hue;
    else if ((2.0 * hue) < 1.0)
        res = f2;
    else if ((3.0 * hue) < 2.0)
        res = f1 + (f2 - f1) * ((2.0 / 3.0) - hue) * 6.0;
    else
        res = f1;
    return res;
}
vec3 HSLToRGB(vec3 hsl){
    vec3 rgb;
    if (hsl.y == 0.0)
        rgb = vec3(hsl.z);
    else
    {
        float f2;
        if (hsl.z < 0.5)
            f2 = hsl.z * (1.0 + hsl.y);
        else
            f2 = (hsl.z + hsl.y) - (hsl.y * hsl.z);
        float f1 = 2.0 * hsl.z - f2;
        rgb.r = HueToRGB(f1, f2, hsl.x + (1.0/3.0));
        rgb.g = HueToRGB(f1, f2, hsl.x);
        rgb.b= HueToRGB(f1, f2, hsl.x - (1.0/3.0));
    }
    return rgb;
}