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rgbahsv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, gb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)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sv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sv,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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