以编程方式淡化颜色

Question

动机

我想找到一种方法来获取任意颜色并使其变亮一些阴影，这样我就可以通过编程创建一个从一种颜色到较浅版本的漂亮渐变。渐变将用作 UI 中的背景。

可能性1

显然，我可以将 RGB 值分开并单独增加一定数量。这真的是我想要的吗？

可能性2

我的第二个想法是将 RGB 转换为 HSV/HSB/HSL（色相、饱和度、值/亮度/亮度），稍微提高亮度，降低饱和度，然后再转换回 RGB。这一般会产生预期的效果吗？

Answer 1

作为Wedge said，您想要乘以使事物更亮，但这仅在其中一种颜色饱和（即达到 255 或更大）之前有效。那时，您可以将值限制为 255，但随着颜色变浅，您会巧妙地改变色调。要保持色调，您需要保持 (middle-lowest)/(highest-lowest) 的比率。

这里有两个 Python 函数。第一个实现了简单的方法，如果它们超过，它只会将 RGB 值钳制为 255。第二个重新分配多余的值以保持色调不变。

def clamp_rgb(r, g, b):
    return min(255, int(r)), min(255, int(g)), min(255, int(b))

def redistribute_rgb(r, g, b):
    threshold = 255.999
    m = max(r, g, b)
    if m <= threshold:
        return int(r), int(g), int(b)
    total = r + g + b
    if total >= 3 * threshold:
        return int(threshold), int(threshold), int(threshold)
    x = (3 * threshold - total) / (3 * m - total)
    gray = threshold - x * m
    return int(gray + x * r), int(gray + x * g), int(gray + x * b)

我创建了一个渐变，从 RGB 值 (224,128,0) 开始，然后将其乘以 1.0、1.1、1.2 等，直到 2.0。上半部分是使用clamp_rgb 的结果，下半部分是使用redistribute_rgb 的结果。我认为很容易看出重新分配溢出会产生更好的结果，而不必离开 RGB 颜色空间。

为了比较，这里是 HLS 和 HSV 颜色空间中的相同渐变，由 Python 的 colorsys 模块实现。仅修改了L 组件，并对生成的 RGB 值执行了钳位。结果相似，但需要对每个像素进行色彩空间转换。

Answer 2

我会选择第二个选项。一般来说，RGB 空间并不适合进行颜色处理（创建从一种颜色到另一种颜色的过渡，使颜色变亮/变暗等）。以下是我通过快速搜索找到的两个网站，可将 RGB 转换为 HSL 或从 HSL 转换为 RGB：

• from the "Fundamentals of Computer Graphics"
• some sourcecode in C# - 应该很容易适应其他编程语言。

Answer 3

在 C# 中：

public static Color Lighten(Color inColor, double inAmount)
{
  return Color.FromArgb(
    inColor.A,
    (int) Math.Min(255, inColor.R + 255 * inAmount),
    (int) Math.Min(255, inColor.G + 255 * inAmount),
    (int) Math.Min(255, inColor.B + 255 * inAmount) );
}

我到处都用过这个。

Answer 4

System.Windows.Forms 命名空间中的 ControlPaint 类具有静态方法 Light 和 Dark：

public static Color Dark(Color baseColor, float percOfDarkDark);

这些方法使用 HLSColor 的私有实现。我希望这个结构是公开的并且在 System.Drawing 中。

或者，您可以在 Color 结构上使用 GetHue、GetSaturation、GetBrightness 来获取 HSB 组件。不幸的是，我没有找到反向转换。

Answer 5

将其转换为 RGB 并在原始颜色和目标颜色（通常为白色）之间进行线性插值。所以，如果你想要两种颜色之间的 16 种色调，你可以这样做：

for(i = 0; i < 16; i++)
{
  colors[i].R = start.R + (i * (end.R - start.R)) / 15;
  colors[i].G = start.G + (i * (end.G - start.G)) / 15;
  colors[i].B = start.B + (i * (end.B - start.B)) / 15;
}

Answer 6

为了获得给定颜色的更亮或更暗版本，您应该修改其亮度。即使不将颜色转换为 HSL 或 HSB 颜色，您也可以轻松完成此操作。例如，要使颜色变浅，您可以使用以下代码：

float correctionFactor = 0.5f;
float red = (255 - color.R) * correctionFactor + color.R;
float green = (255 - color.G) * correctionFactor + color.G;
float blue = (255 - color.B) * correctionFactor + color.B;
Color lighterColor = Color.FromArgb(color.A, (int)red, (int)green, (int)blue);

如果您需要更多详细信息，请read the full story on my blog。

Answer 7

转换为 HS(LVB)、增加亮度然后再转换回 RGB 是可靠地使颜色变亮而不影响色调和饱和度值的唯一方法（即仅使颜色变亮而不以任何其他方式改变它） .

Answer 8

之前有人问过一个非常相似的问题，答案很有用： How do I determine darker or lighter color variant of a given color?

简答：如果您只需要“足够好”，请将 RGB 值乘以一个常数，如果您需要准确度，请转换为 HSV。

Answer 9

我使用 Andrew 的答案和 Mark 的答案制作了 this（截至 1/2013 没有 ff 的范围输入）。

function calcLightness(l, r, g, b) {
    var tmp_r = r;
    var tmp_g = g;
    var tmp_b = b;

    tmp_r = (255 - r) * l + r;
    tmp_g = (255 - g) * l + g;
    tmp_b = (255 - b) * l + b;

    if (tmp_r > 255 || tmp_g > 255 || tmp_b > 255) 
        return { r: r, g: g, b: b };
    else 
        return { r:parseInt(tmp_r), g:parseInt(tmp_g), b:parseInt(tmp_b) }
}

Answer 10

我已经做到了这两种方式 - 使用可能性 2 可以获得更好的结果。

您为可能性 1 构建的任何简单算法都可能仅适用于有限范围的起始饱和度。

如果 (1) 您可以限制使用的颜色和亮度，并且 (2) 您在渲染中执行了大量计算，则您可能需要查看 Poss 1。

为 UI 生成背景不需要太多的着色计算，所以我建议 Poss 2。

-阿尔。

Answer 11

如果您想产生渐变淡出效果，我建议进行以下优化：您应该只计算目标颜色，而不是为每种颜色执行 RGB->HSB->RGB。一旦知道了目标 RGB，就可以简单地计算 RGB 空间中的中间值，而无需来回转换。是否计算使用某种曲线的线性过渡取决于您。

Answer 12

方法一：RGB转HSL，调整HSL，转回RGB。

方法 2：Lerp RGB 颜色值 - http://en.wikipedia.org/wiki/Lerp_(computing)

有关方法 2 的 C# 实现，请参阅 my answer to this similar question。

Answer 13

假设您将 alpha 混合为白色：

oneMinus = 1.0 - amount
r = amount + oneMinus * r
g = amount + oneMinus * g
b = amount + oneMinus * b

其中amount 是从 0 到 1，0 返回原始颜色，1 返回白色。

如果您要点亮以显示禁用的内容，您可能希望与任何背景颜色混合：

oneMinus = 1.0 - amount
r = amount * dest_r + oneMinus * r
g = amount * dest_g + oneMinus * g
b = amount * dest_b + oneMinus * b

其中(dest_r, dest_g, dest_b) 是要混合的颜色，amount 是从 0 到 1，零返回 (r, g, b)，1 返回 (dest.r, dest.g, dest.b)

Answer 14

直到它成为与我原来的问题相关的问题之后，我才发现这个问题。

但是，利用这些出色答案的洞察力。我为此拼凑了一个不错的两线函数：

Programmatically Lighten or Darken a hex color (or rgb, and blend colors)

它是方法 1 的一个版本。但考虑到了过度饱和。就像基思在上面的回答中所说的那样；使用 Lerp 似乎解决了 Mark 提到的相同问题，但没有重新分配。 shadeColor2 的结果应该更接近于使用 HSL 的正确方式，但没有开销。

Answer 15

派对有点晚了，但如果你使用javascript 或nodejs，你可以使用tinycolor library，并按照你想要的方式操纵颜色：

tinycolor("red").lighten().desaturate().toHexString() // "#f53d3d" 

Answer 16

我会先尝试 #1，但 #2 听起来不错。尝试自己做，看看您对结果是否满意，听起来您可能需要 10 分钟才能完成测试。

Answer 17

从技术上讲，我认为两者都不正确，但我相信您想要选项 #2 的变体。问题在于采用 RGB 990000 并“点亮”它实际上只会添加到红色通道（值、亮度、亮度），直到你到达 FF。之后（纯红色），它会降低 饱和度 一直到纯白色。

转换变得烦人，特别是因为您不能直接往返于 RGB 和 Lab，但我认为您确实想要分离色度和亮度值，只需修改亮度以真正实现您想要的。

Answer 18

这是一个在 Python 中使 RGB 颜色变亮的示例：

def lighten(hex, amount):
    """ Lighten an RGB color by an amount (between 0 and 1),

    e.g. lighten('#4290e5', .5) = #C1FFFF
    """
    hex = hex.replace('#','')
    red = min(255, int(hex[0:2], 16) + 255 * amount)
    green = min(255, int(hex[2:4], 16) + 255 * amount)
    blue = min(255, int(hex[4:6], 16) + 255 * amount)
    return "#%X%X%X" % (int(red), int(green), int(blue))

Answer 19

这是基于 Mark Ransom 的 answer。

clampRGB 函数试图保持色调，但是它错误地计算了缩放以保持相同的亮度。这是因为计算直接使用了非线性的 sRGB 值。

这是一个与 clampRGB 相同的 Java 版本（尽管其值介于 0 到 1 之间），也能保持亮度：

private static Color convertToDesiredLuminance(Color input, double desiredLuminance) {
  if(desiredLuminance > 1.0) {
    return Color.WHITE;
  }
  if(desiredLuminance < 0.0) {
    return Color.BLACK;
  }

  double ratio = desiredLuminance / luminance(input);
  double r = Double.isInfinite(ratio) ? desiredLuminance : toLinear(input.getRed()) * ratio;
  double g = Double.isInfinite(ratio) ? desiredLuminance : toLinear(input.getGreen()) * ratio;
  double b = Double.isInfinite(ratio) ? desiredLuminance : toLinear(input.getBlue()) * ratio;

  if(r > 1.0 || g > 1.0 || b > 1.0) {  // anything outside range?
    double br = Math.min(r, 1.0);  // base values
    double bg = Math.min(g, 1.0);
    double bb = Math.min(b, 1.0);
    double rr = 1.0 - br;  // ratios between RGB components to maintain
    double rg = 1.0 - bg;
    double rb = 1.0 - bb;

    double x = (desiredLuminance - luminance(br, bg, bb)) / luminance(rr, rg, rb);

    r = 0.0001 * Math.round(10000.0 * (br + rr * x));
    g = 0.0001 * Math.round(10000.0 * (bg + rg * x));
    b = 0.0001 * Math.round(10000.0 * (bb + rb * x));
  }

  return Color.color(toGamma(r), toGamma(g), toGamma(b));
}

及配套功能：

private static double toLinear(double v) {  // inverse is #toGamma
  return v <= 0.04045 ? v / 12.92 : Math.pow((v + 0.055) / 1.055, 2.4);
}

private static double toGamma(double v) {  // inverse is #toLinear
  return v <= 0.0031308 ? v * 12.92 : 1.055 * Math.pow(v, 1.0 / 2.4) - 0.055;
}

private static double luminance(Color c) {
  return luminance(toLinear(c.getRed()), toLinear(c.getGreen()), toLinear(c.getBlue()));
}

private static double luminance(double r, double g, double b) {
  return r * 0.2126 + g * 0.7152 + b * 0.0722;
}