HSV颜色模型

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HSV(Hue, Saturation, Value)是根据颜色的直观特性由A. R. Smith在1978年创建的一种颜色空间, 也称六角锥体模型(Hexcone Model)。

这个模型中颜色的参数分别是：色调（H），饱和度（S），亮度（V）。

  HSV颜色空间模型^[1]

色调H：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，红色为0°，绿色为120°,蓝色为240°。它们的补色是：黄色为60°，青色为180°,品红为300°；

饱和度S：取值范围为0.0～1.0；

亮度V：取值范围为0.0(黑色)～1.0(白色)。

RGB和CMY颜色模型都是面向硬件的，而HSV（Hue Saturation Value）颜色模型是面向用户的。

HSV模型的三维表示从RGB立方体演化而来。设想从RGB沿立方体对角线的白色顶点向黑色顶点观察，就可以看到立方体的六边形外形。六边形边界表示色彩，水平轴表示纯度，明度沿垂直轴测量。

HSV六棱锥

H参数表示色彩信息，即所处的光谱颜色的位置。该参数用一角度量来表示，红、绿、蓝分别纯度S为一比例值，范围从0到1，它表示成所选颜色的纯度和该颜色最大的纯度之间的比率。S=0时，只有灰

  HSV颜色空间模型^[2]

度。相隔120度。互补色分别相差180度。

V表示色彩的明亮程度，范围从0到1。有一点要注意：它和光强度之间并没有直接的联系。

RGB转化到HSV的算法

max=max (R ,G ,B ):

min=min (R ,G ,B )

V=max (R ,G ,B )

S= (max-min )/max:

  HSV颜色空间模型（圆锥模型）^[3]

ifR = max ,H = (G-B )/ (max-min )* 60

ifG = max ,H = 120+ (B-R )/ (max-min )* 60

ifB = max ,H = 240 + (R-G )/ (max-min )* 60

ifH < 0 ,H = H+ 360

HSV转化到RGB的算法

if s = 0

R=G=B=V

else

H /= 60;

i = INTEGER(H)

f = H - i

a = V * ( 1 - s )

b = V * ( 1 - s * f )

c = V * ( 1 - s * (1 - f ) )

switch(i)

case 0: R = V; G = c; B = a;

case 1: R = b; G = v; B = a;

case 2: R = a; G = v; B = c;

case 3: R = a; G = b; B = v;

case 4: R = c; G = a; B = v;

case 5: R = v; G = a; B = b;

HSV对用户来说是一种直观的颜色模型。我们可以从一种纯色彩开始，即指定色彩角H，并让V=S=1，然后我们可以通过向其中加入黑色和白色来得到我们需要的颜色。增加黑色可以减小V而S不变，同样增加白色可以减小S而V不变。例如，要得到深蓝色，V=0.4 S=1 H=240度。要得到淡蓝色，V=1 S=0.4 H=240度。

一般说来，人眼最大能区分128种不同的色彩，130种色饱和度，23种明暗度。如果我们用16Bit表示HSV的话，可以用7位存放H，4位存放S，5位存放V，即745或者655就可以满足我们的需要了。

由于HSV是一种比较直观的颜色模型，所以在许多图像编辑工具中应用比较广泛，如Photoshop（在Photoshop中叫HSB）等等，但这也决定了它不适合使用在光照模型中，许多光线混合运算、光强运算等都无法直接使用HSV来实现。

顺便提一下，另外一种直观颜色模型是HSL模型，该模型中前两个参数和HSV一样，而L表示亮度。它的三维表示为一双棱锥。

HSL 与 HSV 的比较

HSL 类似于 HSV。对于一些人，HSL 更好的反映了“饱和度”和“亮度”作为两个独立参数的直觉观念，但是对于另一些人，它的饱和度定义是错误的，因为非常柔和的几乎白色的颜色在 HSL 可以被定义为是完全饱和的。对于 HSV 还是 HSL 更适合于人类用户界面是有争议的。

W3C的 CSS3 规定声称“HSL 的优点是它对称于亮与暗（HSV 就不是这样）…”，这意味着：

• 在 HSL 中，饱和度分量总是从完全饱和色变化到等价的灰色（在 HSV 中，在极大值 V 的时候，饱和度从全饱和色变化到白色，这可以被认为是反直觉的）。
• 在 HSL 中，亮度跨越从黑色过选择的色相到白色的完整范围（在 HSV 中，V 分量只走一半行程，从黑到选择的色相）。

在软件中，通常以一个线性或圆形色相选择器和在其中为选定的色相选取饱和度和明度/亮度的一个二维区域（通常为方形或三角形）形式提供给用户基于色相的颜色模型（HSV 或 HSL）。通过这种表示，在 HSV 和 HSL 之间的区别就无关紧要了。但是很多程序还允许你通过线性滑块或数值录入框来选择颜色的明度/亮度，而对于这些控件通常使用要么 HSL 要么 HSV（而非二者）。HSV 传统上更常用。 ^[4]