GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 仿Photoshop的明度调整

这几天研究了一下Photoshop的色相/饱和度命令，也就是所谓的HSB颜色模式，没完全搞明白，网上搜索也没一点结果，看了一些介绍HSB算法的文章，其实讲的就是HSV或者HSL的算法。

关于PS色相/饱和度中的色相，就不用研究了，原理和HSV或者HSL的H都是一样的。

而饱和度在-100，0，+100这三点上的效果与HSL完全一样，其它范围就有区别了，特别是在0 -- +100范围，调整时比HSL的H调整要平坦，所以有效调整幅度较大，有些图片调整到+50%以上还不觉很大失真（这里的“失真”是针对颜色中难看的斑点来说的，并不是说整个图片不觉失真），而HSL的H的正向调整10%以上就很难看了；与HSV则没一点是相同的，可见PS的色相/饱和度算法应该是在HSL基础上改进的。

最令人困惑的是PS的明度调整，好像是“独立”于色相饱和度的。我们知道，要在程序中利用HSV或HSL模式调整V或者L，往往要先将RGB转换为HSV或HSL，或者至少要在其中将V或者L部分分离出来，修改后再转换为RGB模式（可参见我的文章《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 线性调整图像亮度 》分离HSL的L部分调整亮度），而PS的明度调整则不一样，完全不用转换RGB到所谓的HSB进行调整，直接写个函数就可以了，请看下面的Delphi过程及测试代码（分别用GDI+的TGpBitmap和Delphi的TBitmap测试），用于模仿PS明度调整（严格的说不叫模仿，而是实实在在的PS明度调整过程）：



说明：为了统一《GDI+ 在Delphi程序的应用》系列文章所用数据类型和图像处理格式，本文代码已作了修订，代码中所用Gdiplus单元下载地址及BUG更正见文章《GDI+ for VCL基础 -- GDI+ 与 VCL》。(2008.8.18记)


数据类型：

type
// 与GDI+ TBitmapData结构兼容的图像数据结构
TImageData = packed record
Width: LongWord; // 图像宽度
Height: LongWord; // 图像高度
Stride: LongWord; // 图像扫描线字节长度
PixelFormat: LongWord; // 未使用
Scan0: Pointer; // 图像数据地址
Reserved: LongWord; // 保留
end;
PImageData = ^TImageData;

// 获取TBitmap图像的TImageData数据结构，便于处理TBitmap图像
function GetImageData(Bmp: TBitmap): TImageData;
begin
Bmp.PixelFormat := pf32bit;
Result.Width := Bmp.Width;
Result.Height := Bmp.Height;
Result.Scan0 := Bmp.ScanLine[Bmp.Height - 1];
Result.Stride := Result.Width shl 2;
// Result.Stride := (((32 * Bmp.Width) + 31) and $ffffffe0) shr 3;
end;

过程代码：

// 调整图象明度

procedure PSBrightness(Data: TImageData; Value: Integer);

asm

push ebp

push esi

push edi

push ebx

mov edi, [eax + 16] // edi = Data.Scan0

mov ebp, [eax + 4] // edp = Data.Height * Data.Width

imul ebp, [eax]

mov esi, edx // esi = Value

mov ebx, 255 // ebx = 255

cld

@PixelLoop: // for (i = ebp; i > 0; i --)

mov ecx, 3 // {

@vLoop: // for (j = 3; j > 0; j --)

movzx eax, [edi] // {

push eax

test esi, esi

js @@1

neg eax // if (Value > 0)

add eax, ebx // rgb = rgb + (255 - rgb) * Value / 255

@@1:

imul eax, esi // else

cdq // rgb = rgb + rgb * Value / 255

idiv ebx

pop edx

add eax, edx

jns @@2 // rgb = max(0, min(255, rgb))

xor eax, eax

jmp @@3

@@2:

cmp eax, ebx

jle @@3

mov eax, ebx

@@3:

stosb // *edi ++ = rgb

loop @vLoop // }

inc edi // edi ++

dec ebp

jnz @PixelLoop // }

pop ebx

pop edi

pop esi

pop ebp

end;

// 调整GDI+图象明度

procedure GdipPSBrightness(Bmp: TGpBitmap; Value: Integer);

var

Data: TBitmapData;

begin

if Value = 0 then Exit;

Data := Bmp.LockBits(GpRect(0, 0, Bmp.Width, Bmp.Height), [imRead, imWrite], pf32bppARGB);

try

PSBrightness(TImageData(Data), Value);

finally

Bmp.UnlockBits(Data);

end;

end;

// 调整TBitmap图象明度

procedure BitmapPSBrightness(Bmp: TBitmap; Value: Integer);

begin

if Value <> 0 then

HSLBrightness(GetImageData(Bmp), Value);

end;

可以看出，上面的PSBrightness过程没有依赖任何颜色模式转换，而是采用了下面这个伪代码公式：

if (value >= 0)
RGB = RGB + (255 - RGB) * value / 255;
else
RGB = RGB + RGB * value / 255;
其中RGB分别表示颜色的R、G、B，value为明度值。那么这个公式的含义是什么的，其实就是HSL转换为RGB的L部分的公式变形，我在《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 线性调整图像亮度 》中采用的公式和它形式是一样的，只是计算基数不同 ：

L = L - 128;
if (L >= 0)
RGB = RGB + (255 - RGB) * L / 128;
else
RGB = RGB + RGB * L / 128;
前者使用的是value的全范围255或者100%（公式后的/255改为/100），而后者采用的是L的1/2，也就是128或者50%（就这点区别，效果可就大相径庭了），而且要利用L调整亮度，必须从HSL空间中获取L再加上调整值，而PS明度调整则不需要从HSB的得到原来的B，这就意味着B在HSB中始终为“0”！虽然PS的明度调整是和色相/饱和度调整放在一起的，但完全不依赖于色相/饱和度，这就是我感觉其好像是“独立”的原因，也是研究PS饱和度算法不果的重要原因（一个B=0的HSB模式，光靠HS部分怎样正确转换为R、G、B？要知道HSV的V和HSL中的L在正确转换为RGB模式中至关重要！）。

假如我的感觉是正确的，那么PS“独立”的明度调整又是什么原理呢？我们知道，一般的非线性RGB亮度调整只是在原有R、G、B值基础上增加和减少一定量来实现的，而PS的明度调整原理还得从前面那个公式上去找。我们将正向明度调整公式：RGB = RGB + (255 - RGB) * value / 255转换为RGB = (RGB * (255 - value) + 255 * value) / 255，如果value用１表示最大值２５５，则为RGB = RGB * (1 - value) + 255 * value，可以看出什么呢？凡是知道图像合成的人都知道这个公式，其实PS的明度调整是采用Alpha合成方式，这里的value就是Alpha，公式前面部分RGB * (1 - value)的是图像部分，后面的255 * value部分则是一个白色遮照层，明度越大，遮照层的Alpha越大，图像就越谈，反之亦然。而明度的负调整则是以一个黑色遮照层来完成的。负１００％就全黑了。只有遮照层Alpha=0，也就是明度值为０时，才是完完全全的图片显示。要验证上面的说法很简单，一是运行我的测试代码，而是在PS中，用一个全白或全黑图层覆盖在一张图片上，调整这个层的不透明度，可以看出和明度调整效果完全一样！

其实，我只是对PS的饱和度调整感兴趣，原因前面已经说了，比HSV和HSL的饱和度调整效果要好，范围要大，饱和度算法没研究出来，到搞了个明度调整过程。希望知道PS饱和度算法的朋友不吝赐教，本人不甚感激！



测试代码：

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

Image: TGpBitmap;

g: TGpGraphics;

begin

Image := TGpBitmap.Create('D:/VclLib/GdiplusDemo/Media/20041001.jpg');

g := TGpGraphics.Create(Handle, False);

g.DrawImage(Image, 10, 10);

GdipPSBrightness(Image, 30);

g.DrawImage(Image, 10, 220);

Image.Free;

g.Free;

end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

var

Image: TBitmap;

begin

Image := TBitmap.Create;

Image.LoadFromFile('D:/VclLib/GdiplusDemo/Media/20041001.bmp');

Canvas.Draw(10, 10, Image);

BitmapPSBrightness(Image, -30);

Canvas.Draw(10, 220, Image);

Image.Free;

end;

　　如有错误请来信指正：maozefa@hotmail.com