HSV

HSV (англ.: Hue, Saturation, Value — тон, насычанасць, значэнне) або HSB (англ.: Hue, Saturation, Brightness — адценне, насычанасць, яркасць) — колеравая мадэль, у якой каардынатамі колера з’яўляюцца:

Шкала адценняў — Hue

• Hue — колеравы тон, (напрыклад, чырвоны, зялёны ці сіне-блакітны). Вар’іруецца ў межах 0—360°, аднак часам прыводзіцца да дыяпазону 0—100 або 0—1.
• Saturation — насычанасць. Вар’іруецца ў межах 0—100 ці 0—1. Чым больш гэты параметр, тым «чысцей» колер, таму гэты параметр часам завуць чысцінёй колеру. А чым бліжэй гэты параметр да нуля, тым бліжэй колер да нейтральнага шэрага.
• Value (значэнне колеру) ці Brightness — яркасць. Таксама задаецца ў межах 0—100 і 0—1.

Мадэль была створана Элві Рэем Смітам, адным з заснавальнікаў Pixar, у 1978 годзе. Яна з’яўляецца нелінейным пераўтварэннем мадэлі RGB.

Колер, прадстаўлены ў HSV, залежыць ад прылады, на якую ён будзе выведзены, бо HSV — пераўтварэнне мадэлі RGB, якая таксама залежыць ад прылады. Для атрымання кода колеру, які не залежыць ад прылады, выкарыстоўваецца мадэль Lab.

Варта адзначыць, што HSV (HSB) і HSL — дзве розныя колеравыя мадэлі.

Трохмерныя візуалізацыі прасторы HSV

Цыліндр

Цыліндр

Найпрасцейшы спосаб адлюстраваць HSV у трохмерную прастору — скарыстацца цыліндрычнай сістэмай каардынат. Тут каардыната H вызначаецца палярным вуглом, S — радыус-вектарам, а V — Z-каардынатай. Гэта значыць, адценне змяняецца пры руху ўздоўж акружнасці цыліндру, насычанасць — уздоўж радыусу, а яркасць — уздоўж вышыні. Нягледзячы на «матэматычную» дакладнасць, у такой мадэлі ёсць істотны недахоп: на практыцы колькасць распазнаваных вокам узроўняў насычанасці і адценняў памяншаецца пры набліжэнні яркасці (V) да нулю (гэта значыць, на адценнях, блізкіх да чорнага). Таксама на малых S і V з’яўляюцца істотныя памылкі акруглення пры перакладзе RGB у HSV і наадварот. Таму часцей ужываецца канічная мадэль.

Конус

Канічнае ўяўленне мадэлі

Іншы спосаб візуалізацыі каляровай прасторы — конус. Як і ў цыліндры, адценне змяняецца па акружнасці конусу. Насычанасць колеру ўзрастае з аддаленнем ад восі конусу, а яркасць — з набліжэннем да яго падножжа. Часам замест конусу выкарыстоўваецца шасцікутная правільная піраміда.

Абодва гэтых спосабу з’яўляюцца зручнай трохмернай ілюстрацыяй прасторы HSV. Але з-за трохмернасці яны ў прыкладным ПА не ўжываюцца.

Візуалізацыя HSV у прыкладным ПА

Мадэль HSV часта выкарыстоўваецца ў праграмах камп’ютарнай графікі, бо зручная для чалавека. Ніжэй азначаны спосабы «разгортвання» трохмернай прасторы HSV на двухмерны экран камп’ютара.

Колеравы круг

Гэта візуалізацыя складаецца з колеравага кругу (гэта значыць, папярэчнага сячэння цыліндру) і рухавічка яркасці (вышыні цыліндру). Гэта візуалізацыя атрымала шырокую вядомасць па першых версіях ПА кампаніі Corel. На гэты момант ужываецца надзвычай рэдка, часцей выкарыстоўваюць кальцавую мадэль («а-ля Macromedia»)

Колеравае кальцо

Колеравае кальцо з восямі H, S і V

Кальцо з паваротам

Адценне падаецца ў выглядзе вясёлкавага кальца, а насычанасць і значэнне колеру выбіраюцца з дапамогай упісанага ў гэта кальцо трохвугольніку. Яго вертыкальная вось, як правіла, рэгулюе насычанасць, а гарызантальная дазваляе змяняць значэнне колеру. Такім чынам, для выбару колеру трэба спачатку паказаць адценне, а потым абраць патрэбны колер з трохвугольніка.

Змена аднаго кампанента

Тры ўзроўні яркасці пры якіх павялічваецца насычанасць

Тры ўзроўні насычанасці пры якіх павялічваецца яркасць

На гэтых дзвюх дыяграмах паказаны колеры, якія адрозніваюцца толькі адным кампанентам.

Пераўтварэнне колеравых кампанентаў паміж мадэлямі

RGB → HSV

Ілюстрацыя, якая дэманструе адносіны паміж RGB і HSV

Лічым, што:

${\displaystyle {\begin{aligned}H&\in \left[0,360\right)\\S,V,R,G,B&\in \left[0,1\right]\end{aligned}}}$

Няхай ${\displaystyle MAX}$ — максімальнае значэнне з ${\displaystyle R}$, ${\displaystyle G}$ і ${\displaystyle B}$, а ${\displaystyle MIN}$ — мінімальнае з іх.

${\displaystyle H={\begin{cases}\\\\\\\\\\\\\\\\\end{cases}}}$	${\displaystyle 0,}$ калі ${\displaystyle MAX=MIN}$
	${\displaystyle 60\times {\frac {G-B}{MAX-MIN}}+0,}$ калі ${\displaystyle MAX=R~}$ і ${\displaystyle G\geq B}$
	${\displaystyle 60\times {\frac {G-B}{MAX-MIN}}+360,}$ калі ${\displaystyle MAX=R~}$ і ${\displaystyle G<B}$
	${\displaystyle 60\times {\frac {B-R}{MAX-MIN}}+120,}$ калі ${\displaystyle MAX=G}$
	${\displaystyle 60\times {\frac {R-G}{MAX-MIN}}+240,}$ калі ${\displaystyle MAX=B}$

${\displaystyle S={\begin{cases}\\\\\end{cases}}}$	${\displaystyle 0,}$ калі ${\displaystyle MAX=0,}$
	иначе ${\displaystyle 1-{\frac {MIN}{MAX}}}$

${\displaystyle V=MAX\,}$

HSV → RGB

${\displaystyle H_{i}=}$	${\displaystyle \left\lfloor {H \over 60}\right\rfloor \mod 6}$
${\displaystyle f=}$	${\displaystyle {H \over 60}-\left\lfloor {H \over 60}\right\rfloor }$
${\displaystyle p=}$	${\displaystyle V(1-S)\,}$
${\displaystyle q=}$	${\displaystyle V(1-fS)\,}$
${\displaystyle t=}$	${\displaystyle V(1-(1-f)S)\,}$

калі ${\displaystyle H_{i}=0\rightarrow }$	${\displaystyle R=V,}$	${\displaystyle G=t,}$	${\displaystyle B=p}$
калі ${\displaystyle H_{i}=1\rightarrow }$	${\displaystyle R=q,}$	${\displaystyle G=V,}$	${\displaystyle B=p}$
калі ${\displaystyle H_{i}=2\rightarrow }$	${\displaystyle R=p,}$	${\displaystyle G=V,}$	${\displaystyle B=t}$
калі ${\displaystyle H_{i}=3\rightarrow }$	${\displaystyle R=p,}$	${\displaystyle G=q,}$	${\displaystyle B=V}$
калі ${\displaystyle H_{i}=4\rightarrow }$	${\displaystyle R=t,}$	${\displaystyle G=p,}$	${\displaystyle B=V}$
калі ${\displaystyle H_{i}=5\rightarrow }$	${\displaystyle R=V,}$	${\displaystyle G=p,}$	${\displaystyle B=q}$

У камп’ютарнай графіцы кампаненты S і V прынята ўяўляць цэлым лікам ад 0 да 255 (у вакне выбару колераў у Microsoft Windows — ад 0 да 240) замест рэчаіснага ад 0 да 1. Пры цэлалікавым кадзіраванні для кожнага колеру ў HSV ёсць адпаведны колер у RGB. Аднак адваротнае сцвярджэнне не з’яўляецца дакладным: некаторыя колеры ў RGB нельга выразіць у HSV так, каб значэнне кожнага кампанента было цэлым. Фактычна, пры такім кадзіраванні даступна толькі ${\displaystyle {\frac {1}{256}}}$ частка колеравай прасторы RGB.

Дадатковыя колеры

Асноўны артыкул: Дадатковыя колеры

Два колеры завуцца дадатковымі, калі пры змешванні іх у роўнай прапорцыі атрымліваецца чысты шэры колер. Калі зададзены адзін колер (${\displaystyle H}$, ${\displaystyle S}$, ${\displaystyle V}$), то абавязкова існуе дадатковы яму колер (${\displaystyle H'}$, ${\displaystyle S'}$, ${\displaystyle V'}$). Паколькі выніковы колер павінен быць шэрым, яго насычанасць (S) павінна быць роўная 0. Такім чынам,

${\displaystyle H^{\prime }=}$	${\displaystyle {\begin{cases}H-180,&{\mbox{if }}H\geq 180\\H+180,&{\mbox{if }}H<180\end{cases}}}$
${\displaystyle S^{\prime }=}$	${\displaystyle {VS \over V(S-1)+1}}$
${\displaystyle V^{\prime }=}$	${\displaystyle V(S-1)+1}$

Гл. таксама

• Колеравая прастора