HSV (цветовая модель)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

HSV (англ. Hue, Saturation, Valueтон, насыщенность, значение) или HSB (англ. Hue, Saturation, Brightnessтон, насыщенность, яркость) — цветовая модель, в которой координатами цвета являются:

Шкала оттенков — Hue
  • Hue — цветовой тон, (например, красный, зелёный или сине-голубой). Варьируется в пределах 0—360°, однако иногда приводится к диапазону 0—100 или 0—1.
  • Saturation — насыщенность. Варьируется в пределах 0—100 или 0—1. Чем больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому.
  • Value (значение цвета) или Brightness — яркость. Также задаётся в пределах 0—100 или 0—1.

Модель была создана Элви Реем Смитом, одним из основателей Pixar, в 1978 году. Она является нелинейным преобразованием модели RGB.

Цвет, представленный в HSV, зависит от устройства, на которое он будет выведен, так как HSV — преобразование модели RGB, которая тоже зависит от устройства. Для получения кода цвета, не зависящего от устройства, используется модель Lab.

Следует отметить, что HSV (HSB) и HSL — две разные цветовые модели.

Трёхмерные визуализации пространства HSV[править | править вики-текст]

Цилиндр[править | править вики-текст]

Цилиндр
HSV cyclinder.gif

Простейший способ отобразить HSV в трёхмерное пространство — воспользоваться цилиндрической системой координат. Здесь координата H определяется полярным углом, S — радиус-вектором, а VZ-координатой. То есть, оттенок изменяется при движении вдоль окружности цилиндра, насыщенность — вдоль радиуса, а яркость — вдоль высоты. Несмотря на «математическую» точность, у такой модели есть существенный недостаток: на практике количество различимых глазом уровней насыщенности и оттенков уменьшается при приближении яркости (V) к нулю (то есть, на оттенках, близких к чёрному). Также на малых S и V появляются существенные ошибки округления при переводе RGB в HSV и наоборот. Поэтому чаще применяется коническая модель.

Конус[править | править вики-текст]

Коническое представление модели
HSV cone.gif

Другой способ визуализации цветового пространства — конус. Как и в цилиндре, оттенок изменяется по окружности конуса. Насыщенность цвета возрастает с отдалением от оси конуса, а яркость — с приближением к его основанию. Иногда вместо конуса используется шестиугольная правильная пирамида.

Оба этих способа являются удобной трёхмерной иллюстрацией пространства HSV. Но из-за трёхмерности они в прикладном ПО не применяются.

Визуализация HSV в прикладном ПО[править | править вики-текст]

Модель HSV часто используется в программах компьютерной графики, так как она удобна для человека. Ниже указаны способы «разворачивания» трёхмерного пространства HSV на двухмерный экран компьютера.

Цветовой круг[править | править вики-текст]

Цветовой круг в прикладном ПО

Эта визуализация состоит из цветового круга (то есть, поперечного сечения цилиндра) и движка яркости (высоты цилиндра). Эта визуализация получила широкую известность по первым версиям ПО компании Corel. На данный момент применяется чрезвычайно редко, чаще используют кольцевую модель («а-ля Macromedia»)

Цветовое кольцо[править | править вики-текст]

Цветовое кольцо с осями H, S и V
Поворачивающееся кольцо

Оттенок представляется в виде радужного кольца, а насыщенность и значение цвета выбираются при помощи вписанного в это кольцо треугольника. Его вертикальная ось, как правило, регулирует насыщенность, а горизонтальная позволяет изменять значение цвета. Таким образом, для выбора цвета нужно сначала указать оттенок, а потом выбрать нужный цвет из треугольника.

Изменение одного компонента[править | править вики-текст]

Три уровня яркости при неизменной насыщенности
Три уровня насыщенности при неизменной яркости

На этих двух диаграммах показываются цвета, различающиеся только одним компонентом.

Матрица соседних оттенков[править | править вики-текст]

3×3×3

Различие близких цветов можно отобразить другим путём — показать рядом несколько цветов, ненамного отличающихся своими компонентами. На рисунке справа показано 27 близких оттенков оранжевого, отсортированных по яркости и располагающихся по спирали. Квадратики в центре показывают те же цвета, но отсортированные в более линейном порядке.

HSV и восприятие цвета[править | править вики-текст]

Изображение и его отдельные компоненты — H, S, V. На разных участках изображения можно проследить изменения компонент

Часто художники предпочитают использовать HSV вместо других моделей, таких как RGB и CMYK, потому что они считают, что устройство HSV ближе к человеческому восприятию цветов. RGB и CMYK определяют цвет как комбинацию основных цветов (красного, зелёного и синего или жёлтого, пурпурного, голубого и чёрного соответственно), в то время как компоненты цвета в HSV отображают информацию о цвете в более привычной человеку форме: Что это за цвет? Насколько он насыщенный? Насколько он светлый или тёмный? Цветовое пространство HSL представляет цвет похожим и даже, возможно, более интуитивно понятным образом, чем HSV.

Преобразования цветовых компонентов между моделями[править | править вики-текст]

RGB → HSV[править | править вики-текст]

Иллюстрация, демонстрирующая отношение между RGB и HSV

Считаем, что:

Пусть — максимальное значение из , и , а — минимальное из них.

если
если и
если и
если
если
если
иначе

HSV → RGB[править | править вики-текст]

Для любых оттенков , насыщенности и яркости :

R G B
0
1
2
3
4
5

Полученные значения красного, зелёного и синего каналов RGB исчисляются в процентах. Чтобы привести их в соответствие распространённому представлению COLORREF необходимо умножить каждое из них на .

При целочисленном кодировании для каждого цвета в HSV есть соответствующий цвет в RGB. Однако обратное утверждение не является верным: некоторые цвета в RGB нельзя выразить в HSV так, чтобы значение каждого компонента было целым. Фактически, при таком кодировании доступна только часть цветового пространства RGB.

Дополнительные цвета[править | править вики-текст]

Два цвета называются дополнительными, если при смешивании их в равной пропорции получается чистый серый цвет. Если задан один цвет , то обязательно существует дополнительный ему цвет . Поскольку результирующий цвет должен быть серым, его насыщенность (S) должна быть равна 0. Таким образом,

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]