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第十三章 OpenGL ES-RGB、HSV、HSL模型介绍

news 2025/7/21 16:17:46

第十三章 OpenGL ES-RGB、HSV、HSL模型详细介绍

第一章 OpenGL ES 基础-屏幕、纹理、顶点坐标
第二章 OpenGL ES 基础-GLSL语法简单总结
第三章 OpenGL ES 基础-GLSL渲染纹理
第四章 OpenGL ES 基础-位移、缩放、旋转原理
第五章 OpenGL ES 基础-透视投影矩阵与正交投影矩阵
第六章 OpenGL ES 基础-FBO、VBO理解与运用
第七章 OpenGL ES 基础-输入输出框架思维
第八章 OpenGL ES 基础-MVP矩阵理解
第九章 OpenGL ES 基础-高斯模糊原理
第十章 OpenGL ES 基础-图像USM锐化
第十一章 OpenGL ES 基础-基础光照
第十二章 OpenGL ES 基础-色温、色调、亮度、对比度、饱和度、高光
第十三章 OpenGL ES-RGB、HSV、HSL模型介绍

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
在这里插入图片描述

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
在这里插入图片描述

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.

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

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);elsehsl.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;elseres = 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);elsef2 = (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;
}