C ++：调整图像的HSL而不进行裁剪

Question

我正在尝试为图像（在 C++ 中）编写一个色相/饱和度/亮度滤镜。 RGB->HSL 转换工作正常，但是当考虑到每个像素具有不同的初始饱和度和亮度这一事实时，我的问题就出现了。

对于每个像素，我计算了源 HSL，并将 HSL 值作为过滤器输入（在 [0, 1] 范围内）。我想将 0.5 设为所有默认值（输出与输入相同），饱和度 0.0 表示灰度或完全黑色表示亮度，1.0 表示完全饱和或完全白色。与饱和度和亮度不同，色调部分很简单：只需在 [0, 1] 范围内添加和换行即可。

那么接下来的任务是：我们如何根据过滤器输入来转换每个像素的饱和度和亮度值？

想到的一个解决方案：

Out.H = Wrap(In.H + Filter.H - 0.5f, 0.0f, 1.0f);
Out.S = std::clamp(In.S * Filter.S * 2.0f, 0.0f, 1.0f);
Out.L = std::clamp(In.L * Filter.L * 2.0f, 0.0f, 1.0f);

其中Out 是输出，In 是源图像，Filter 是过滤器设置。但是，如果源图像与它有很大的对比度，图像剪辑的最初较亮的部分会很快（被固定到实心 1.0f），丢失细节，而较暗的部分可能仍然几乎看不到。因此，相反，我认为可能会有一些曲线可以应用于它，以防止这种剪裁，同时仍然让 0.5f 返回原始值。我想到了使用幂函数并计算所需的功率。我想出了：

f(x) = x ^ log_1/2(a)

其中a 是输入像素处的值（函数在 x = 0.5f 处的值）。例如：

这个函数，f(x) = x ^ log_1/2(0.2)，通过 (0,0)、(0.5, 0.2) 和 (1, 1)。因此，如果输入像素的饱和度是 0.2f 并且来自用户的过滤器的饱和度输入是 x，那么通过这个函数运行它就可以了。您需要将函数中的 0.2 替换为输入像素的饱和度。据说，同样的事情也可以用于轻盈。因此，代码变为：

Out.H = Wrap(In.H + Filer.H - 0.5f, 0.0f, 1.0f);
Out.S = pow(In.S, log(Filter.S) / log(0.5f));
Out.L = pow(In.L, log(Filter.L) / log(0.5f));

这适用于具有中等饱和度和亮度的图像。但是，如果它最初非常高或非常低，这种方法可能意味着函数的下降非常接近 0 或 1。例如，如果饱和度最初为 0.97，则函数如下所示：

（点在 (0.5, 0.97)，我忘记标记了）。

这意味着您必须先将饱和度降低到 0.001 左右，然后才能开始看到任何实际差异。我在这个测试图像中遇到了这个问题：

原始（饱和度 = 0.5）：

饱和度 = 0.001

饱和度 = 0.0

此时我被卡住了。 有没有办法在不丢失细节或剪裁的情况下调整饱和度和亮度？也许还有另一种可以使用的弯曲方法？有没有我找不到的标准方法？ 提前致谢。

使用Desmos 在线图形计算器制作的图表。

Answer 1

好吧，我仍然不知道有什么“标准”的方法来实现这一点，但我发现即使对于高度饱和的图像，三角曲线也能相对较好地工作。

使用a*sin(x*PI) where {0 <= x <= 0.5}和1+(a-1)*sin(x*PI) where {.5 < x <= 1.0}这两个函数，可以创建如下曲线：

初始饱和度 (a) = 0.2：

初始饱和度 = 0.97：

代码：

Out.H = Wrap(In.H + Filter.H - 0.5f, 0.0f, 1.0f);
Out.S = (Filter.S <= 0.5f) ? (In.S * sin(Filter.S * PI)) : (1.0f - (1.0f - In.S) * sin(Filter.S * PI));
Out.L = (Filter.L <= 0.5f) ? (In.L * sin(Filter.L * PI)) : (1.0f - (1.0f - In.L) * sin(Filter.L * PI));

显然这并不完美，但目前看来已经足够了，并且可以比电源功能更清晰地调整图像。这也意味着不同的像素以不同的速率丢失和获得饱和度，这可能与大多数 HSL 调整过滤器不同。如果有人碰巧知道“标准”或通常的处理方式，请分享！