canvas操作-修改图片亮度

图片亮度的概念

我们一般对图片的概念就是又很多像素点构成的一幅图片，一个像素点由RGBA四个值表示。

  • R：红色
  • G：绿色
  • B：蓝色
  • A：透明度

不过RGBA并不能直观的表现出像素点的亮度，它比较适合机器理解，给一个rgba的像素我们可以猜出它是偏什么颜色的，不过却不能理解它的亮度值。所以rgba并不是一个很好作为图片处理的格式，这里我们引入HSV（HSB）它的组成为：

  • H：色调代表的是颜色，在这个模型中，色调是从0度到360度。
  • S：饱和度表示颜色空间中的灰色范围。它的范围从0到100%(0~1)。当值为0时，颜色为灰色，当值为1时，颜色为原色。一个比较淡的颜色是由于饱和度较低，也就是颜色包含更多的灰色。
  • V(B)：值是颜色的亮度，并随颜色饱和度而变化。它的范围从0到100%，值为0时，颜色空间将全部变黑。随着数值的增加，色彩空间亮度增加并显示出各种颜色。

用下面这个圆柱体来表示 HSV 颜色空间，圆柱体的横截面可以看做是一个极坐标系 ，H 用极坐标的极角表示，S 用极坐标的极轴长度表示，V 用圆柱中轴的高度表示。

这里色调各个角度表示的颜色如下：

角度 颜色
0-60 红色
60-120 黄色
120-180 绿色
180-240 青色
240-300 蓝色
300-360 红紫色

下面用ps截图举一个例子：

下图的取到的点对应的HSV是（16,71,97）,而RGB是（248,120,73）这里通过HSV可以看出亮度是97，非常直观。

而下面这张图是通过滤镜给图片增加了一个50%透明黑色遮罩，就是降低了50%的亮度。通过HSV可以看出亮度为49。所以我们可以通过rgba和hsv之间的转换来调整图片的亮度。

调整图片亮度的方案

  1. 通过rgba和hsv之间的转换
  2. 通过在原图片的上层盖上一层具有一定透明度的黑色遮罩

这里方案2实施起来比较简单，不过在处理具备透明度的png图片时，会导致透明部分也被遮罩导致变得非透明。所以方案1会比较通用。

实现方案一

从RGB到HSV的转换

转换的公式

设 (r, g, b)分别是一个颜色的红、绿和蓝坐标，它们的值是在0到1之间的实数。设max等价于r, g和b中的最大者。设min等于这些值中的最小者。要找到在HSL空间中的 (h, s, l)值，这里的h ∈ [0, 360）度是角度的色相角，而s, l ∈ [0,1]是饱和度和亮度，计算为：

h的值通常规范化到位于0到360°之间。而h = 0用于max = min的（定义为灰色）时候而不是留下h未定义。

HSL和HSV有同样的色相定义，但是其他分量不同。HSV颜色的s和v的值定义如下：

javascript实现代码

// arr: rgb数组

function rgb2hsv (arr) {

    let rr;

    let gg;

    let bb;

    let r = arr[0] / 255;

    let g = arr[1] / 255;

    let b = arr[2] / 255;

    let h;

    let s;

    let v = Math.max(r, g, b);

    let diff = v - Math.min(r, g, b);

    let diffc = function (c) {

        return (v - c) / 6 / diff + 1 / 2;

    };

    if (diff === 0) {

        h = s = 0;

    } else {

        s = diff / v;

        rr = diffc(r);

        gg = diffc(g);

        bb = diffc(b);

        if (r === v) {

            h = bb - gg;

        } else if (g === v) {

            h = (1 / 3) + rr - bb;

        } else if (b === v) {

            h = (2 / 3) + gg - rr;

        }

        if (h < 0) {

            h += 1;

        } else if (h > 1) {

            h -= 1;

        }

    }

    return [Math.round(h * 360), Math.round(s * 100), Math.round(v * 100)]

}

从HSV到RGB的转换

转换的公式

给定在HSV中 (h, s, v)值定义的一个颜色，带有如上的变化于0到360之间的h，和分别表示饱和度和明度的变化于0到1之间的s和v，在RGB空间中对应的 (r, g, b)三原色可以计算为（R,G,B变化于0到1之间）：

javascript实现代码

function hsv2rgb (hsv) {

    let _l = hsv[0];

    let _m = hsv[1];

    let _n = hsv[2];

    let newR;

    let newG;

    let newB;

    if (_m === 0) {

        _l = _m = _n = Math.round(255 * _n / 100);

        newR = _l;

        newG = _m;

        newB = _n;

    } else {

        _m = _m / 100;

        _n = _n / 100;

        let p = Math.floor(_l / 60) % 6;

        let f = _l / 60 - p;

        let a = _n * (1 - _m);

        let b = _n * (1 - _m * f);

        let c = _n * (1 - _m * (1 - f));

        switch (p) {

            case 0:

                newR = _n; newG = c; newB = a;

                break;

            case 1:

                newR = b; newG = _n; newB = a;

                break;

            case 2:

                newR = a; newG = _n; newB = c;

                break;

            case 3:

                newR = a; newG = b; newB = _n;

                break;

            case 4:

                newR = c; newG = a; newB = _n;

                break;

            case 5:

                newR = _n; newG = a; newB = b;

                break;

        }

        newR = Math.round(255 * newR);

        newG = Math.round(255 * newG);

        newB = Math.round(255 * newB);

    }

    return [newR, newG, newB]

}

实现亮度的调整

下面的代码是实现降低图片50%亮度的实现

<body>

  <img src="./pic.jpg" id="pic">

  <canvas id="canvas" width="200" height="273"></canvas>

</body>


const pic = document.querySelector('#pic')

const canvas = document.querySelector('#canvas')

const ctx = canvas.getContext('2d')

ctx.drawImage(pic, 0, 0, 200, 273);

const imgData = ctx.getImageData(0, 0, 200, 273)

// 降低50%的亮度

ctx.putImageData(changeLuminance(imgData, -0.5), 0, 0)

// 修改图片亮度, imgdata为从canvas获取到的rgba数组，value为需要增加或减少的亮度值（0~1）

function changeLuminance (imgdata, value) {

    const data = imgdata.data

    for (let i = 0; i < data.length; i+=4) {

        const hsv = rgb2hsv([data[i], data[i + 1], data[i + 2]])

        hsv[2] *= (1 + value)

        const rgb = hsv2rgb([...hsv])

        data[i] = rgb[0];

        data[i + 1] = rgb[1];

        data[i + 2] = rgb[2];

    }

    return imgdata

}

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