計算機中的顏色XIV——快速變換顏色的V分量

萬倉一黍發表於2013-11-13

基本知識回顧:

計算機中的顏色Color,用RGB模式儲存(用R、G、B三個分量表示顏色,每個分量的範圍是0—255)。

而計算機中的顏色除了用RGB模式表示以外,常見的還有HSV模式(或者是HSB、HSL模式)

 

RGB模式:

用R、G、B三個分量表示顏色

R分量:紅色(Red)分量,整數型,範圍是[0,255]

G分量:綠色(Green)分量,整數型,範圍是[0,255]

B分量:藍色(Blue)分量,整數型,範圍是[0,255]

 

HSV模式:

用H、S、V三個分量表示顏色

H分量:色相(Hue)分量,整數型,範圍是[0,360)

S分量:飽和(Saturation)分量,浮點數型,範圍是[0,1]

V分量:亮度(lightness Value)分量,浮點數型,範圍是[0,1]

 

在現在很多的前端UI框架中,都利用了HSV模式。因為HSV模式可以很方便的得出相近的顏色(色相相同、飽和和亮度不同的顏色)

 

而這兩個模式的快速轉換公式如下:

 

RGB模式到HSV模式的轉換

 

  令MAX為R、G、B三個分量的最大值;MIN為三個分量的最小值

若MAX=MIN,則

H = 0

S = 0

V = MAX / 255

若MAX≠MIN

當G≥B時

H = (Max – R + G – Min + B – Min) / (Max – Min) × 60

S = 1 – MIN / MAX

V = MAX / 255

當G<B時

H = 360 – (Max – R + G – Min + B – Min) / (Max – Min) × 60

S = 1 – MIN / MAX

V = MAX / 255

 

HSV模式到RGB模式的轉換

 

    先定義一種運算: { V1 , V2}

    若V1 < 0,則{ V1 , V2} = 0;若V1 > V2,則{ V1 , V2} = V2;否則,{ V1 , V2} = V1。

    例如:{ -1 , 2} = 0;{ 1 , 2} = 1;{ 3 , 2} = 2

 

    則轉換公式如下:

    R = ( { | H / 60 – 3 | – 1 , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V

    G = ( { 2 – | H / 60 – 2 | , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V

    B = ( { 2 – | H / 60 – 4 | , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V

 

 

快速變換顏色的V分量

 

有時在實際運用的時候,我們需要快速調整顏色的V分量,比如調整顏色的V分量增大20%(或者減少20%)

顏色Color的三個分量R、G、B,現在要調整V的分量為原來的80%。如何快速的計算?

假定顏色Color的三個分量H、S、V,則R、G、B和H、S、V的三個分量的關係為

    R = ( { | H / 60 – 3 | – 1 , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V

    G = ( { 2 – | H / 60 – 2 | , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V

    B = ( { 2 – | H / 60 – 4 | , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V

 

新的顏色Color2的三個分量為H、S、V × 80%(新顏色的V分量是原顏色的80%),則新的顏色的R、G、B分量(用R2、G2、B2表示)

    R2 = ( { | H / 60 – 3 | – 1 , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V × 80% = R × 80%

    G2 = ( { 2 – | H / 60 – 2 | , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V × 80% = G × 80%

    B2 = ( { 2 – | H / 60 – 4 | , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V × 80% = B × 80%

 

由此可知,快速的調整V分量的比例,只要把顏色的R、G、B的分量乘上相應的比例

 

那如何調整顏色的V分量到指定的值(比方說調整到V2)呢?

先求出顏色的V分量(V = MAX / 255),再計算出V2和V的比值,按照上面的公式計算即可

    R2 = ( { | H / 60 – 3 | – 1 , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V2  = R × V2 / V

    G2 = ( { 2 – | H / 60 – 2 | , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V2  = G × V2 / V

    B2 = ( { 2 – | H / 60 – 4 | , 1 } × S + 1 – S) × 255 × V2  = B × V2 / V

 

 

實際的運用

 

筆者在網上找尋Bootstrap的相關資料的時候,發現一個很有意思的網站

Beautiful Buttons for Twitter Bootstrappers

 

在這個網站裡,你可以自己設定一個顏色,它給你生成由你設定顏色的按鈕的CSS

 

在檢視生成CSS的 JS程式碼 後,發現生成程式碼如下

 

function refreshSwatch() {
    var hue = $("#hue").slider("value"),
        saturation = $("#saturation").slider("value"),
        lightness = $("#lightness").slider("value"),
        delta = $("#delta").slider("value"),
        highlight = lightness + delta,
        lowlight = lightness - delta,
        superLowlight = lightness - delta * 1.5,
        gradientTop = "hsl("+hue+", "+saturation+"%, "+highlight+"%)",
        gradientBottom = "hsl("+hue+", "+saturation+"%, "+lowlight+"%)",
        borderBottom = "hsl("+hue+", "+saturation+"%, "+superLowlight+"%)",
        hsl = "hsl("+hue+", "+saturation+"%, "+lightness+"%)",
        highhex = hsl2Hex(hue, saturation, highlight),
        lowhex = hsl2Hex(hue, saturation, lowlight),
        text = getTextColor(lightness, delta),
        css = generateHSLGradient(hsl, gradientTop, gradientBottom, borderBottom, text, highhex, lowhex),
        embeddedCss = ".btn-custom {\n"+css+"}";
        $("button.custom").not('.sample').attr('style', css);
        $(".ui-slider-range").css("background", hsl);
        $('#embedded_css').html(embeddedCss);
        $('.ui-slider-handle').each(function(){
            var v = $(this).parents('div').slider("value");
            var i = $(this).parents('div').attr('id');
            $("#"+i+"_value").text(v);
        });
}

 

可以看到,在給定一個顏色後,自動生成相關的顏色(gradientTop、gradientBottom、borderBottom),這些顏色也僅僅是V分量的不同

我們完全可以利用上面的公式,對這些計算進行簡化

基本色Color的三個分量H、S、V,得到R、G、B三個分量

 

那麼

gradientTop顏色(V2 = V + delta)為

    R2 = R × V2 / V = R × ( V + delta ) / V

    G2 = G × V2 / V = G × ( V + delta ) / V

    B2 = B × V2 / V = B × ( V + delta ) / V

 

gradientBottom顏色(V3 = V - delta)為

    R3 = R × V2 / V = R × ( V - delta ) / V

    G3 = G × V2 / V = G × ( V - delta ) / V

    B3 = B × V2 / V = B × ( V - delta ) / V

 

superLowLight顏色(V4 = V - 1.5 × delta)為

    R4 = R × V2 / V = R × ( V - 1.5 × delta ) / V

    G4 = G × V2 / V = G × ( V - 1.5 × delta ) / V

    B4 = B × V2 / V = B × ( V - 1.5 × delta ) / V

 

 

甚至,在預先計算出基本量後,可以快速計算各個分量

基本量

    R0 = ( { | H / 60 – 3 | – 1 , 1 } × S + 1 – S) × 255

    G0 = ( { 2 – | H / 60 – 2 | , 1 } × S + 1 – S) × 255

    B0 = ( { 2 – | H / 60 – 4 | , 1 } × S + 1 – S) × 255

 

則基本色為

    R = R0 × V

    G = G0 × V

    B = B0 × V

 

gradientTop顏色(V2 = V + delta)為

    R2 = R0 × ( V + delta )

    G2 = G0 × ( V + delta )

    B2 = B0 × ( V + delta )

 

gradientBottom顏色(V3 = V - delta)為

    R3 = R0 × ( V - delta )

    G3 = G0 × ( V - delta )

    B3 = B0 × ( V - delta )

 

superLowLight顏色(V4 = V - 1.5 × delta)為

    R4 = R0 × ( V - 1.5 × delta )

    G4 = G0 × ( V - 1.5 × delta )

    B4 = B0 × ( V - 1.5 × delta )

 

下面是利用該網頁生成的CSS得到的按鈕,看看吧,效果還不錯

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