unity shader 从RGB到HSV的互转(HSVToRGB)(RGBToHSV)

1.RGB

   RGB是从颜色发光的原理来设计定的,通俗点说它的颜色混合方式就好像有红、绿、蓝三盏灯,当它们的光相互叠合的时候,色彩相混,而亮度却等于两者亮度之总和,越混合亮度越高,即加法混合。

    红、绿、蓝三个颜色通道每种色各分为256阶亮度,在0时“灯”最弱——是关掉的,而在255时“灯”最亮。当三色灰度数值相同时,产生不同灰度值的灰色调,即三色灰度都为0时,是最暗的黑色调;三色灰度都为255时,是最亮的白色调。

    在电脑中,RGB的所谓“多少”就是指亮度,并使用整数来表示。通常情况下,RGB各有256级亮度,用数字表示为从0、1、2...直到255。注意虽然数字最高是255,但0也是数值之一,因此共256级。

unity shader 从RGB到HSV的互转(HSVToRGB)(RGBToHSV)_第1张图片
2.HSV

    HSV是一种比较直观的颜色模型,所以在许多图像编辑工具中应用比较广泛,这个模型中颜色的参数分别是:色调(H, Hue),饱和度(S,Saturation),明度(V, Value)。

色调H

    用角度度量,取值范围为0°~360°,从红色开始按逆时针方向计算,红色为0°,绿色为120°,蓝色为240°。它们的补色是:黄色为60°,青色为180°,品红为300°;

饱和度S

    饱和度S表示颜色接近光谱色的程度。一种颜色,可以看成是某种光谱色与白色混合的结果。其中光谱色所占的比例愈大,颜色接近光谱色的程度就愈高,颜色的饱和度也就愈高。饱和度高,颜色则深而艳。光谱色的白光成分为0,饱和度达到最高。通常取值范围为0%~100%,值越大,颜色越饱和。

明度V

    明度表示颜色明亮的程度,对于光源色,明度值与发光体的光亮度有关;对于物体色,此值和物体的透射比或反射比有关。通常取值范围为0%(黑)到100%(白)。

unity shader 从RGB到HSV的互转(HSVToRGB)(RGBToHSV)_第2张图片
3.RGB转HSV公式
unity shader 从RGB到HSV的互转(HSVToRGB)(RGBToHSV)_第3张图片
4:unity shader

    fixed3 HSVToRGB( fixed3 c)
	{
		float4 K = float4( 1.0, 2.0 / 3.0, 1.0 / 3.0, 3.0 );
		fixed3 p = abs( frac( c.xxx + K.xyz ) * 6.0 - K.www );
		return c.z * lerp( K.xxx, saturate( p - K.xxx ), c.y );
	}
    
	fixed3 RGBToHSV(fixed3 c)
	{
		float4 K = float4(0.0, -1.0 / 3.0, 2.0 / 3.0, -1.0);
		float4 p = lerp( float4( c.bg, K.wz ), float4( c.gb, K.xy ), step( c.b, c.g ) );
		float4 q = lerp( float4( p.xyw, c.r ), float4( c.r, p.yzx ), step( p.x, c.r ) );
		float d = q.x - min( q.w, q.y );
		float e = 1.0e-10;
		return fixed3( abs(q.z + (q.w - q.y) / (6.0 * d + e)), d / (q.x + e), q.x);
	}

unity shader 从RGB到HSV的互转(HSVToRGB)(RGBToHSV)_第4张图片

5,完整shader

Shader "Unlit/HSVShader"
{
	Properties
	{
		_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
		_Hue("色调", Range(-0.5,0.5)) = 0
        _Saturation("饱和度", Range(0,2)) = 1
        _Contrast("对比度", Range(0,2)) = 1
	}
	SubShader
	{
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		LOD 100

		Pass
		{
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			// make fog work
			#pragma multi_compile_fog
			
			#include "UnityCG.cginc"
		    fixed3 HSVToRGB( fixed3 c)
			{
				float4 K = float4( 1.0, 2.0 / 3.0, 1.0 / 3.0, 3.0 );
				fixed3 p = abs( frac( c.xxx + K.xyz ) * 6.0 - K.www );
				return c.z * lerp( K.xxx, saturate( p - K.xxx ), c.y );
			}
    
			fixed3 RGBToHSV(fixed3 c)
			{
				float4 K = float4(0.0, -1.0 / 3.0, 2.0 / 3.0, -1.0);
				float4 p = lerp( float4( c.bg, K.wz ), float4( c.gb, K.xy ), step( c.b, c.g ) );
				float4 q = lerp( float4( p.xyw, c.r ), float4( c.r, p.yzx ), step( p.x, c.r ) );
				float d = q.x - min( q.w, q.y );
				float e = 1.0e-10;
				return fixed3( abs(q.z + (q.w - q.y) / (6.0 * d + e)), d / (q.x + e), q.x);
			}
			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
				float2 uv : TEXCOORD0;
			};

			struct v2f
			{
				float2 uv : TEXCOORD0;
				UNITY_FOG_COORDS(1)
				float4 vertex : SV_POSITION;
			};

			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
		    half _Hue;
            half _Saturation;
            half _Contrast;
			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
				UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
				return o;
			}
			
			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				// sample the texture
				fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
				col.xyz = RGBToHSV(col.xyz);
				// apply fog
				UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
				col.rgb = lerp(fixed3(0,0,0),HSVToRGB(fixed3((col.r + _Hue)%360  ,   col.g * _Saturation   ,   col.b)),_Contrast);
				return col;
			}
			ENDCG
		}
	}
}

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