计算机中的颜色XIV——快速变换颜色的V分量-白红宇

计算机中的颜色XIV——快速变换颜色的V分量

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发布时间：2019-06-24

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基本知识回顾：

计算机中的颜色Color，用RGB模式存储（用R、G、B三个分量表示颜色，每个分量的范围是0—255）。

而计算机中的颜色除了用RGB模式表示以外，常见的还有HSV模式（或者是HSB、HSL模式）

RGB模式：

用R、G、B三个分量表示颜色

R分量：红色（Red）分量，整数型，范围是[0，255]

G分量：绿色（Green）分量，整数型，范围是[0，255]

B分量：蓝色（Blue）分量，整数型，范围是[0，255]

HSV模式：

用H、S、V三个分量表示颜色

H分量：色相（Hue）分量，整数型，范围是[0，360)

S分量：饱和（Saturation）分量，浮点数型，范围是[0，1]

V分量：亮度（lightness Value）分量，浮点数型，范围是[0，1]

在现在很多的前端UI框架中，都利用了HSV模式。因为HSV模式可以很方便的得出相近的颜色（色相相同、饱和和亮度不同的颜色）

而这两个模式的快速转换公式如下：

RGB模式到HSV模式的转换

令MAX为R、G、B三个分量的最大值；MIN为三个分量的最小值

若MAX=MIN，则

H = 0

S = 0

V = MAX / 255

若MAX≠MIN

当G≥B时

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

S = 1 – MIN / MAX

V = MAX / 255

当G＜B时

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

S = 1 – MIN / MAX

V = MAX / 255

HSV模式到RGB模式的转换

先定义一种运算：｛ V1 ， V2｝

若V1 < 0，则｛ V1 ， V2｝ = 0；若V1 > V2，则｛ V1 ， V2｝ = V2；否则，｛ V1 ， V2｝ = V1。

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

则转换公式如下：

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

快速变换颜色的V分量

有时在实际运用的时候，我们需要快速调整颜色的V分量，比如调整颜色的V分量增大20%（或者减少20%）

颜色Color的三个分量R、G、B，现在要调整V的分量为原来的80%。如何快速的计算？

假定颜色Color的三个分量H、S、V，则R、G、B和H、S、V的三个分量的关系为

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

新的颜色Color2的三个分量为H、S、V × 80%（新颜色的V分量是原颜色的80%），则新的颜色的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，快速的调整V分量的比例，只要把颜色的R、G、B的分量乘上相应的比例

那如何调整颜色的V分量到指定的值（比方说调整到V2）呢？

先求出颜色的V分量（V = MAX / 255），再计算出V2和V的比值，按照上面的公式计算即可

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

实际的运用

笔者在网上找寻Bootstrap的相关资料的时候，发现一个很有意思的网站

在这个网站里，你可以自己设定一个颜色，它给你生成由你设定颜色的按钮的CSS

在查看生成CSS的后，发现生成代码如下

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，在给定一个颜色后，自动生成相关的颜色（gradientTop、gradientBottom、borderBottom），这些颜色也仅仅是V分量的不同

我们完全可以利用上面的公式，对这些计算进行简化

基本色Color的三个分量H、S、V，得到R、G、B三个分量

那么

gradientTop颜色（V2 = V + delta）为

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颜色（V3 = V - delta）为

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

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

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