HSL و HSV

يُعدّ كلٌّ من HSL و HSV أكثر تمثيلين شيوعًا للنقاط في نموذج ألوان RGB باستخدام الإحداثيات الأسطوانية . يُعيد هذان التمثيلان ترتيب هندسة RGB في محاولة لجعلهما أكثر سهولةً ووضوحًا من التمثيل الديكارتي (المكعب). طُوِّرت HSL وHSV في سبعينيات القرن الماضي لتطبيقات رسومات الحاسوب ، وتُستخدمان اليوم في أدوات اختيار الألوان ، وبرامج تحرير الصور ، وبشكل أقل شيوعًا في تحليل الصور ورؤية الحاسوب .

يرمز HSL إلى اللون والتشبع والإضاءة ، ويُشار إليه غالبًا باسم HLS . ويرمز HSV إلى اللون والتشبع والقيمة ، ويُشار إليه غالبًا باسم HSB ( حيث B تعني السطوع ). أما النموذج الثالث، الشائع في تطبيقات رؤية الحاسوب، فهو HSI ، الذي يرمز إلى اللون والتشبع والشدة . مع ذلك، ورغم اتساق هذه التعريفات عمومًا، إلا أنها غير موحدة، وقد يُستخدم أي من هذه الاختصارات للإشارة إلى أي من هذه النماذج الأسطوانية الثلاثة أو إلى نماذج أخرى ذات صلة. (للاطلاع على التعريفات الفنية لهذه المصطلحات، انظر أدناه ).

في كل أسطوانة، تُشير الزاوية حول المحور الرأسي المركزي إلى " اللون "، بينما تُشير المسافة من المحور إلى " التشبع "، وتُشير المسافة على طول المحور إلى " السطوع " أو "القيمة" أو " الإضاءة ". تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن "اللون" في نظامي HSL وHSV يُشير إلى نفس السمة، إلا أن تعريفات "التشبع" فيهما تختلف اختلافًا كبيرًا. ولأن نظامي HSL وHSV هما تحويلان بسيطان لنماذج RGB الخاصة بالجهاز، فإن الألوان الفيزيائية التي يُحددانها تعتمد على ألوان الأحمر والأخضر والأزرق الأساسية للجهاز أو لمساحة RGB المحددة، وعلى تصحيح جاما المُستخدم لتمثيل كميات هذه الألوان الأساسية. لذا، فإن لكل جهاز RGB مساحة HSL وHSV فريدة خاصة به، وتصف القيم العددية في HSL أو HSV لونًا مختلفًا لكل مساحة RGB أساسية. ^{[ 1 ]}

يُستخدم كلا التمثيلين على نطاق واسع في رسومات الحاسوب، وغالبًا ما يكون أحدهما أكثر ملاءمة من RGB، لكن كلاهما يُنتقد لعدم فصلهما بشكل كافٍ لخصائص تكوين الألوان، أو لافتقارهما إلى التجانس الإدراكي. ويُقال إن نماذج أخرى أكثر تعقيدًا من الناحية الحسابية، مثل CIELAB أو CIECAM02، تُحقق هذه الأهداف بشكل أفضل.

المبدأ الأساسي

الشكل 2أ: أسطوانة HSL

الشكل 2ب: أسطوانة HSV

يُعد كل من نظامي HSL وHSV شكلين هندسيين أسطوانيين ( الشكل 2 )، حيث يبدأ اللون، وهو بُعدهما الزاوي، من اللون الأحمر الأساسي عند 0°، مرورًا باللون الأخضر الأساسي عند 120°، ثم اللون الأزرق الأساسي عند 240°، ثم يعود إلى اللون الأحمر عند 360°. في كل شكل هندسي، يتألف المحور الرأسي المركزي من الألوان المحايدة أو اللا لونية أو الرمادية ، والتي تتراوح من الأعلى إلى الأسفل من الأبيض بدرجة سطوع 1 (قيمة 1) إلى الأسود بدرجة سطوع 0 (قيمة 0).

في كلا الشكلين الهندسيين، تُرتّب الألوان الأساسية والثانوية المضافة - الأحمر والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والأرجواني - والمزيجات الخطية بين أزواج متجاورة منها، والتي تُسمى أحيانًا بالألوان النقية ، حول الحافة الخارجية للأسطوانة بتشبع 1. تتميز هذه الألوان المشبعة بإضاءة 0.5 في نظام HSL، بينما تبلغ قيمتها 1 في نظام HSV. يؤدي مزج هذه الألوان النقية مع الأسود - مما ينتج عنه ما يُسمى بالظلال - إلى عدم تغيير التشبع. في نظام HSL، لا يتغير التشبع أيضًا عند التلوين بالأبيض، ولا يكون التشبع أقل من 1 إلا في المزيجات التي تحتوي على كل من الأسود والأبيض - والتي تُسمى بالنغمات . أما في نظام HSV، فإن التلوين وحده يُقلل التشبع.

الشكل 3أ-ب. إذا رسمنا اللون و(أ) سطوع HSL أو (ب) قيمة HSV مقابل التشبع اللوني ( نطاق قيم RGB) بدلاً من التشبع (التشبع اللوني مقسومًا على أقصى تشبع لوني لتلك الشريحة)، فإن الشكل الناتج يكون مخروطًا مزدوجًا أو مخروطًا ، على التوالي، وليس أسطوانة. غالبًا ما تدّعي هذه المخططات تمثيل HSL أو HSV مباشرةً، مع تسمية بُعد التشبع اللوني بشكل مُضلل بـ"التشبع".

نظرًا لأن هذه التعريفات للتشبع - حيث تُعتبر الألوان الداكنة جدًا (في كلا النموذجين) أو الفاتحة جدًا (في HSL) شبه المحايدة مشبعة تمامًا (على سبيل المثال، من أسفل اليمين في أسطوانة HSL المقطعة أو من أعلى اليمين) - تتعارض مع المفهوم البديهي لنقاء اللون، فغالبًا ما يُرسم جسم مخروطي أو ثنائي المخروط ( الشكل 3 )، مع ما يُطلق عليه في هذه المقالة اسم "التشبع اللوني" كبعد شعاعي له (يساوي نطاق قيم RGB)، بدلًا من التشبع (حيث يكون التشبع مساويًا للتشبع اللوني مقسومًا على أقصى تشبع لوني في تلك الشريحة من المخروط (ثنائي) المخروط). ومن المثير للارتباك أن هذه المخططات عادةً ما تُسمي هذا البعد الشعاعي "التشبع"، مما يُشوش أو يطمس التمييز بين التشبع والتشبع اللوني. ^{[ أ ]} كما هو موضح أدناه ، يُعد حساب التشبع اللوني خطوة مفيدة في اشتقاق كل نموذج. ولأن هذا النموذج الوسيط - بأبعاده من حيث اللون والتشبع وقيمة HSV أو سطوع HSL - يتخذ شكل مخروط أو مخروط مزدوج، يُطلق على HSV غالبًا اسم "نموذج المخروط السداسي" بينما يُطلق على HSL غالبًا اسم "نموذج المخروط السداسي المزدوج" ( الشكل 8 ). ^{[ ب ]}

تحفيز

الشكل 4: كان الرسامون يمزجون الألوان منذ القدم بدمج أصباغ زاهية نسبيًا مع الأسود والأبيض. تُسمى الخلطات التي تحتوي على الأبيض بالظلال ، والخلطات التي تحتوي على الأسود بالدرجات ، والخلطات التي تحتوي على كليهما بالدرجات اللونية . انظر: الظلال والدرجات . ^{[ 2 ]}

يمكن ترتيب عدة مصطلحات لخلط الألوان في شكل مثلث: يظهر اللون الأبيض في أعلى المثلث والأسود في أسفله، مع وجود اللون الرمادي بينهما، كلٌّ في شكل بيضاوي خاص به. يقع اللون النقي (في هذه الحالة، الأزرق المخضر الفاتح) في الزاوية اليمنى للمثلث. وعلى الحافة بين اللون النقي والأسود يوجد ظل (أزرق مخضر داكن)، وبين اللون النقي والأبيض يوجد لون فاتح (أزرق مخضر أفتح)، ويقع لون متوسط في منتصف المثلث (أزرق مخضر باهت).

الشكل 5: يُجسّد نموذج الألوان هذا، الذي وضعه الكيميائي الألماني فيلهلم أوستوالد عام 1916 ، منهج "المزج بالأبيض والأسود"، حيث يُنظّم 24 لونًا "نقيًا" في دائرة لونية ، وألوان كل درجة لونية في مثلث. وبذلك، يأخذ النموذج شكل مخروط مزدوج. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

الشكل 6أ: يمكن ترتيب نطاق ألوان RGB في مكعب.

الشكل 6ب: نفس الصورة، مع إزالة جزء منها لتوضيحها

على غرار طلبات براءات الاختراع التقليدية، يظهر هذا الرسم التخطيطي بالأبيض والأسود، مع اسم براءة الاختراع واسم المخترع ورقمها مُدرجة في الأعلى، ومظللة بخطوط متقاطعة. يُظهر هذا الرسم التخطيطي عرضًا ثلاثي الأبعاد لهندسة HSL ثنائية المخروط من شركة Tektronix، والمكونة من شرائح دائرية أفقية على طول محور رأسي مُوسّع لتسهيل الرؤية. داخل كل شريحة دائرية، يتدرج التشبع من الصفر في المركز إلى الواحد عند الحواف، بينما يُمثل اللون بُعدًا زاويًا، يبدأ من الأزرق ذي اللون الصفري، مرورًا بالأحمر ذي اللون 120 درجة، والأخضر ذي اللون 240 درجة، ثم يعود إلى الأزرق.

الشكل 7. استخدمت محطات الرسومات من شركة تيكترونيكس أول تطبيق تجاري لتقنية HSL، في عام 1979. يوضح هذا الرسم التخطيطي، المأخوذ من براءة اختراع مسجلة في عام 1983، هندسة المخروط المزدوج التي يقوم عليها النموذج. ^{[ 5 ]}

تُنتج معظم أجهزة التلفاز وشاشات الكمبيوتر وأجهزة العرض الألوان من خلال دمج الضوء الأحمر والأخضر والأزرق بدرجات متفاوتة من الشدة، وهي ما تُعرف بالألوان الأساسية المضافة RGB . ويمكن لهذه الخلطات في فضاء ألوان RGB أن تُعيد إنتاج مجموعة واسعة من الألوان (تُسمى نطاق الألوان )؛ ومع ذلك، فإن العلاقة بين كميات الضوء الأحمر والأخضر والأزرق المكونة للون الناتج غير بديهية، خاصةً للمستخدمين غير المتمرسين، وللمستخدمين المُلمين بمزج الألوان الطرحي للدهانات أو نماذج الفنانين التقليدية القائمة على التدرجات اللونية ( الشكل 4 ). علاوة على ذلك، لا تُحدد نماذج الألوان المضافة ولا الطرحية علاقات الألوان بنفس الطريقة التي تُحددها بها العين البشرية . ^[^ج^]

على سبيل المثال، تخيل أن لدينا شاشة RGB يتم التحكم في ألوانها بواسطة ثلاثة أشرطة تمرير تتراوح قيمها من 0 إلى 255 ، حيث يتحكم كل شريط في شدة كل لون من الألوان الأساسية: الأحمر والأخضر والأزرق. إذا بدأنا بلون برتقالي زاهي نسبيًا ، بقيم sRGB التالية: R = 217 ، G = 118 ، B = 33 ، وأردنا تقليل شدته إلى النصف ليصبح لونًا برتقاليًا أقل تشبعًا ، فسنحتاج إلى تحريك أشرطة التمرير لتقليل قيمة R بمقدار 31، وزيادة قيمة G بمقدار 24، وزيادة قيمة B بمقدار 59، كما هو موضح في الصورة أدناه.

ابتداءً من خمسينيات القرن العشرين، استخدمت البث التلفزيوني الملون نظام ألوان متوافق حيث تم ترميز إشارات " السطوع " و" اللون " بشكل منفصل، بحيث يمكن لأجهزة التلفزيون بالأبيض والأسود الموجودة وغير المعدلة استقبال البث الملون وعرض صورة أحادية اللون. ^{[ 9 ]}

في محاولةٍ لاستيعاب نماذج مزج الألوان التقليدية والبديهية، قدّم رواد رسومات الحاسوب في مركز أبحاث بالو ألتو (PARC) ومعهد نيويورك للتكنولوجيا (NYIT) نموذج HSV لتقنية عرض الحاسوب في منتصف سبعينيات القرن الماضي، والذي وصفه ألفي راي سميث ^{[ 10 ]} رسميًا في عدد أغسطس 1978 من مجلة رسومات الحاسوب . وفي العدد نفسه، وصف جوبلوف وغرينبيرغ ^{[ 11 ]} نموذج HSL - الذي أطلقوا على أبعاده اسم الصبغة ، والتشبع النسبي ، والشدة - وقارنوه بنموذج HSV ( الشكل 1 ). استند نموذجهم بشكلٍ أكبر على كيفية تنظيم الألوان وتصورها في الرؤية البشرية من حيث سمات تكوين الألوان الأخرى، مثل الصبغة، والسطوع، والتشبع؛ بالإضافة إلى طرق مزج الألوان التقليدية - كما في الرسم - التي تتضمن مزج أصباغ زاهية الألوان مع الأسود أو الأبيض للحصول على ألوان أفتح أو أغمق أو أقل سطوعًا.

في العام التالي، 1979، خلال مؤتمر SIGGRAPH ، قدمت شركة Tektronix محطات طرفية رسومية تستخدم نظام HSL لتحديد الألوان، وقد أوصت لجنة معايير رسومات الحاسوب بذلك في تقريرها السنوي ( الشكل 7 ). لم تكن هذه النماذج مفيدة فقط لكونها أكثر سهولة في الاستخدام من قيم RGB الخام، بل أيضاً لأن عمليات التحويل من وإلى RGB كانت سريعة للغاية: إذ كان بالإمكان تشغيلها في الوقت الفعلي على أجهزة السبعينيات. ونتيجة لذلك، أصبحت هذه النماذج وما شابهها شائعة الاستخدام في برامج تحرير الصور والرسومات منذ ذلك الحين. يرد وصف بعض استخداماتها أدناه . ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}

الاشتقاق الرسمي

يُظهر مخطط انسيابي اشتقاق نماذج HSL وHSV ونموذج الإضاءة/التشبع/اللون. في الأعلى، يوجد "مكعب ألوان" RGB، والذي يُمال في الخطوة الأولى على أحد أركانه بحيث يكون اللون الأسود في الأسفل والأبيض في الأعلى. في الخطوة التالية، تختلف النماذج الثلاثة، ويُحدد ارتفاع الأحمر والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والأرجواني بناءً على صيغة الإضاءة أو القيمة أو اللمعان: في نموذج HSV، توضع جميع هذه الألوان الستة في مستوى اللون الأبيض، مُشكلةً هرمًا سداسيًا مقلوبًا؛ في نموذج HSL، توضع جميعها في مستوى يقع في منتصف المسافة بين الأبيض والأسود، مُشكلةً هرمًا ثنائيًا؛ في نموذج الإضاءة/التشبع/اللون، يُحدد الارتفاع بالصيغة التقريبية: اللمعان يساوي 0.3 مضروبًا في الأحمر + 0.6 مضروبًا في الأخضر + 0.1 مضروبًا في الأزرق. في الخطوة التالية، يتم توسيع كل شريحة أفقية من HSL وHSV لتملأ منشورًا سداسيًا موحد العرض، بينما يتم تضمين نموذج الإضاءة/التشبع/الصبغة ببساطة في هذا المنشور دون تعديل. في الخطوة الأخيرة، يتم تحويل المنشورات السداسية للنماذج الثلاثة إلى أسطوانات، مما يعكس طبيعة تعريف الصبغة والتشبع أو التشبع اللوني. لمزيد من التفاصيل والصيغة الرياضية، اقرأ بقية هذا القسم. — الشكل 8. الاشتقاق الهندسي للتمثيلات الأسطوانية HSL و HSV لمكعب اللون RGB.

مقاطع فيديو توضح الاشتقاق الهندسي المذكور أعلاه لـ HSV (يسار) و HSL (يمين) كتشوهات مستمرة لمكعب RGB

خصائص تكوين اللون

أبعاد هندسة HSL وHSV - وهي تحويلات بسيطة لنموذج RGB غير القائم على الإدراك الحسي - لا ترتبط ارتباطًا مباشرًا بخصائص تكوين الألوان الضوئية التي تحمل نفس الأسماء، كما حددها علماء مثل CIE أو ASTM . ومع ذلك، يجدر مراجعة هذه التعريفات قبل الخوض في اشتقاق نماذجنا. ^{[ D ]} للاطلاع على تعريفات خصائص تكوين الألوان التالية، انظر: ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}^{[ 21 ]}

لون: [ ¹⁶ ]
الإشعاع ( L _e,Ω ): القدرة الإشعاعية للضوء الذي يمر عبر سطح معين لكل وحدة زاوية مجسمة لكل وحدة مساحة مسقطة، مقاسة بوحدات النظام الدولي للوحدات بالواط لكل ستراديان لكل متر مربع ( W·sr ⁻¹ ·m ⁻² ).
الإضاءة ( Y أو L _v,Ω ): الإشعاع مُرجّحًا بتأثير كل طول موجي على مُشاهد بشري نموذجي، ويُقاس بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI) بوحدة _{الكانديلا} لكل متر مربع ( cd/m² ⁾ . غالبًا ما يُستخدم مصطلح الإضاءة للإشارة إلى الإضاءة النسبية ، Y / Yn _، حيث Yn هي إضاءة النقطة البيضاء المرجعية .
لوما ( Y ′ ): المجموع المرجح لقيم R ′ و G ′ و B ′ المصححة بواسطة جاما ، والمستخدمة في Y ′ CbCr ، لضغط JPEG ونقل الفيديو.
السطوع (أو القيمة): ^[¹⁶^]
خفة: "السطوع بالنسبة لسطوع اللون الأبيض المضاء بشكل مماثل". ^{[ 16 ]}
ألوان زاهية: ^[¹⁶^]
كروما: "اللون بالنسبة لسطوع اللون الأبيض المضاء بشكل مماثل". ^{[ 16 ]}
التشبع: "لونية المحفز بالنسبة إلى سطوعه الخاص". ^{[ 16 ]}

يُعدّ السطوع والتلوين مقياسين مطلقين، يصفان عادةً التوزيع الطيفي للضوء الداخل إلى العين، بينما يُقاس كلٌّ من الإضاءة والتشبع اللوني نسبةً إلى نقطة بيضاء معينة، ولذا يُستخدمان غالبًا لوصف ألوان الأسطح، إذ يظلان ثابتين تقريبًا حتى مع تغير السطوع والتلوين اللوني باختلاف الإضاءة . ويمكن تعريف التشبع اللوني إما كنسبة التلوين اللوني إلى السطوع، أو كنسبة التشبع اللوني إلى الإضاءة.

النهج العام

يمكن اشتقاق نماذج HSL وHSV والنماذج ذات الصلة باستخدام استراتيجيات هندسية، أو يمكن اعتبارها حالات محددة من "نموذج LHS مُعمَّم". قام مُصمِّمو نماذج HSL وHSV بأخذ مكعب RGB - يحتوي على كميات مُكوِّنة من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق بلون يُرمز له بـ R و G و B ∈ [0, 1] ^{[ E ]} - وإمالته على أحد أركانه، بحيث يستقر اللون الأسود عند نقطة الأصل والأبيض فوقه مباشرةً على طول المحور الرأسي، ثم قاسوا درجة لون الألوان في المكعب من خلال زاويتها حول هذا المحور، بدءًا من اللون الأحمر عند 0°. بعد ذلك، توصلوا إلى توصيف للسطوع/القيمة/الإضاءة، وحددوا التشبع ليتراوح من 0 على طول المحور إلى 1 عند النقطة الأكثر وضوحًا لكل زوج من المعلمات الأخرى. ^{[ 2 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]} قد تستخدم برامج الاستخدام النهائي مقياسًا مختلفًا. على سبيل المثال، في برنامج Microsoft Paint ، تتراوح درجة اللون من 0 إلى 239 بدلاً من 0 إلى 360 درجة، وتتراوح درجة التشبع والسطوع (المسماة "Lum") من 0 إلى 240 بدلاً من 0 إلى 1.

اللون والتشبع

في كل نموذج من نماذجنا، نحسب كلاً من درجة اللون وما سنسميه في هذه المقالة "التشبع اللوني" (نسبةً إلى جوبلوف وغرينبيرغ، 1978) بنفس الطريقة - أي أن درجة لون أي لون لها نفس القيم العددية في جميع هذه النماذج، وكذلك تشبعه اللوني. إذا أخذنا مكعب RGB المائل، وأسقطناه على " مستوى اللونية " العمودي على المحور المحايد، فإن إسقاطنا يأخذ شكل سداسي، مع وجود الأحمر والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والأرجواني في زواياه ( الشكل 9 ). درجة اللون هي تقريبًا زاوية المتجه إلى نقطة في الإسقاط، حيث يكون الأحمر عند 0 درجة، بينما التشبع اللوني هو تقريبًا المسافة بين النقطة ونقطة الأصل. ^{[ F ]}^{[ G ]}

وبشكل أدق، يُعرَّف كلٌّ من اللون والتشبع في هذا النموذج بالنسبة للشكل السداسي للإسقاط. التشبع هو نسبة المسافة من نقطة الأصل إلى حافة الشكل السداسي. في الجزء السفلي من الرسم التخطيطي المجاور، يُمثِّل هذا النسبة بين طولَي OP / OP ′ ، أو بدلاً من ذلك، نسبة نصفَي قطرَي الشكلين السداسيين. هذه النسبة هي الفرق بين أكبر وأصغر قيم R أو G أو B في اللون. لتسهيل كتابة تعريفاتنا، سنُعرِّف قيم المكونات القصوى والدنيا والتشبع على التوالي بـ M و m و C. ^{[ H ]}

M=\max(R,G,B)

m=\min(R,G,B)

C=\operatorname {range} (R,G,B)=Mm

لا تتطلب هذه العمليات تطبيع قيم R و G و B إلى نطاق محدد (على سبيل المثال، يعمل نطاق 0-1 بنفس كفاءة نطاق 0-255).

لفهم سبب إمكانية كتابة التشبع اللوني على الصورة M − m ، لاحظ أن أي لون محايد، حيث R = G = B ، يُسقط على نقطة الأصل، وبالتالي يكون تشبعه اللوني صفرًا. لذا، إذا أضفنا أو طرحنا نفس المقدار من كل من R و G و B ، فإننا نتحرك عموديًا داخل المكعب المائل، ولا يتغير الإسقاط. لذلك، فإن أي لونين من ( R , G , B ) و ( R − m , G − m , B − m ) يُسقطان على نفس النقطة، ولهما نفس التشبع اللوني. تشبع اللون الذي يساوي أحد مكوناته صفرًا ( m = 0) هو ببساطة القيمة القصوى للمكونين الآخرين. هذا التشبع اللوني هو M في حالة اللون ذي المكون الصفري، و M − m بشكل عام.

اللون هو نسبة المسافة حول حافة الشكل السداسي التي تمر بالنقطة المسقطة، وكان يُقاس في الأصل على النطاق [ 0، 1]، ولكنه يُقاس الآن عادةً بالدرجات [0°، 360°] . بالنسبة للنقاط التي تسقط على نقطة الأصل في مستوى اللونية (أي درجات الرمادي)، يكون اللون غير مُعرَّف. رياضيًا، يُكتب تعريف اللون هذا على شكل أجزاء : ^{[ I ]}

H'={\begin{cases}\mathrm {undefined} ,&{\text{if }}C=0\\{\frac {GB}{C}}{\bmod {6}},&{\text{if }}M=R\\{\frac {BR}{C}}+2,&{\text{if }}M=G\\{\frac {RG}{C}}+4,&{\text{if }}M=B\end{cases}}

H=60^{\circ }\times H'

في بعض الأحيان، يتم تعيين درجة لون 0° للألوان المحايدة (أي التي يكون فيها C = 0 ) لتسهيل التمثيل.

يظهر في الصورة على اليسار الإسقاط السداسي الموضح سابقًا. أما على اليمين، فقد تم تحويل كل ضلع من أضلاع الشكل السداسي إلى قوس بزاوية 60 درجة من دائرة لها نفس نصف القطر. — *الشكل 10. إن* تعريفات *الصبغة* والتشبع في HSL و HSV لها تأثير تشويه الأشكال السداسية إلى دوائر.

تُشكل هذه التعريفات تحويلاً هندسياً للمضلعات السداسية إلى دوائر: حيث يُرسم كل ضلع من أضلاع المضلع السداسي خطياً على قوس من الدائرة بزاوية 60 درجة ( الشكل 10 ). بعد هذا التحويل، يُصبح اللون هو الزاوية حول نقطة الأصل، بينما تُصبح درجة اللون هي المسافة من نقطة الأصل: أي زاوية ومقدار المتجه الذي يُشير إلى اللون.

بدلاً من قياس درجة اللون والتشبع بالرجوع إلى الحافة السداسية لإسقاط مكعب RGB على المستوى العمودي على محوره المحايد، يمكننا تعريف إحداثيات اللونية ألفا وبيتا في المستوى - حيث تشير ألفا إلى اتجاه اللون الأحمر، وبيتا عمودية عليه - ثم تعريف درجة اللون H2 والتشبع C2 كإحداثيات قطبية لهاتين الإحداثيتين. أي أن ظل درجة اللون يساوي بيتا مقسومًا على ألفا، ومربع التشبع يساوي مربع ألفا زائد مربع بيتا. — الشكل 11. إن إنشاء إحداثيات اللونية المستطيلة α و β ، ثم تحويلها إلى صبغ H ₂ و chroma C ₂ ينتج عنه قيم مختلفة قليلاً عن حساب صبغ H السداسي و chroma C : قارن الأرقام في هذا الرسم التخطيطي بتلك الموجودة سابقًا في هذا القسم.

في بعض تطبيقات تحليل الصور، يُتجاوز تحويل الشكل السداسي إلى دائرة، ويُحدد اللون والتشبع ( سنرمز لهما بـ _H₂و C₂ ) باستخدام تحويلات الإحداثيات الديكارتية إلى القطبية المعتادة ( الشكل 11 ₎ . وأسهل طريقة لاستنتاجهما هي عبر زوج من إحداثيات اللونية الديكارتية التي سنسميها α و β : ^[²²^]^[²³^]^[²⁴^]

\alpha =RG\cdot \cos(60^{\circ })-B\cdot \cos(60^{\circ })={\tfrac {1}{2}}(2R-GB)

\beta =G\cdot \sin(60^{\circ })-B\cdot \sin(60^{\circ })={\tfrac {\sqrt {3}}{2}}(جيجابايت)

H_{2}=\operatorname {atan2} (\beta ,\alpha )

C_{2}=\operatorname {gmean} (\alpha ,\beta )={\sqrt {\alpha ^{2}+\beta ^{2}}}

( دالة atan2 ، وهي دالة "الظل العكسي ذو الوسيطين"، تحسب الزاوية من زوج إحداثيات ديكارتية.)

لاحظ أن هذين التعريفين للون ( _H و H₂ ) _{متطابقان} تقريبًا، مع فرق أقصى بينهما لأي لون يبلغ حوالي 1.12 درجة - وهو ما يحدث عند اثنتي عشرة درجة لونية محددة، على سبيل المثال H = 13.38 درجة ، H₂ = 12.26 درجة - ويكون H = H₂ لكل مضاعف من 30 درجة. أما تعريفا التشبع اللوني ( C و C₂ ) فيختلفان اختلافًا جوهريًا: فهما متساويان عند زوايا الشكل السداسي، ولكن عند النقاط _{الواقعة}_في منتصف المسافة بين زاويتين، مثل H = H₂ = 30 درجة _، يكون $C = 1$ ، ولكن ${\textstyle C_{2}={\sqrt {\frac {3}{4}}}\approx 0.866,}$ فرق بنسبة 13.4% تقريباً.

خفة

بينما يُعد تعريف اللون غير مثير للجدل نسبيًا - فهو يُلبي تقريبًا معيار أن الألوان ذات اللون المُدرَك نفسه يجب أن يكون لها نفس القيمة العددية - فإن تعريف بُعد السطوع أو القيمة أقل وضوحًا: فهناك عدة احتمالات تعتمد على الغرض والأهداف من التمثيل. فيما يلي أربعة من أكثرها شيوعًا ( الشكل 12 ؛ ثلاثة منها موضحة أيضًا في الشكل 8 ):

أبسط تعريف هو المتوسط الحسابي ، أي المعدل، للمكونات الثلاثة، في نموذج HSI المسمى بالشدة ( الشكل 12أ ). وهو ببساطة إسقاط نقطة على المحور المحايد - الارتفاع الرأسي لنقطة في مكعبنا المائل. وتكمن الميزة في أن هذا التمثيل، إلى جانب حسابات المسافة الإقليدية للصبغة والتشبع، يحافظ على المسافات والزوايا من هندسة مكعب RGB. ^{[ 23 ]}^{[ 25 ]}
$I=\operatorname {avg} (R,G,B)={\tfrac {1}{3}}(R+G+B)$
في نموذج "المخروط السداسي" HSV، تُعرَّف القيمة بأنها أكبر مكون للون، وهو M المذكور أعلاه ( الشكل 12ب ). وهذا يضع الألوان الأساسية الثلاثة، بالإضافة إلى جميع "الألوان الثانوية" - السماوي والأصفر والأرجواني - في مستوى واحد مع اللون الأبيض، مُشكِّلاً هرمًا سداسيًا من مكعب RGB. ^{[ 10 ]}
$V=\max(R,G,B)=M$
في نموذج HSL "ثنائي المخروط السداسي"، يُعرَّف السطوع بأنه متوسط أكبر وأصغر مكونات اللون ( الشكل 12ج )، أي النطاق المتوسط لمكونات RGB. يضع هذا التعريف أيضًا الألوان الأساسية والثانوية في مستوى واحد، ولكنه مستوى يمر في منتصف المسافة بين الأبيض والأسود. ينتج عن ذلك مجسم لوني مزدوج المخروط، مشابه لمخروط أوستوالد الموضح أعلاه . ^{[ 11 ]}
$L=\operatorname {mid} (R,G,B)={\tfrac {1}{2}}(M+m)$
يُعد استخدام قيمة الإضاءة ( Y ′) كبعد للسطوع بديلاً أكثر ملاءمةً من الناحية الإدراكية ( الشكل 12د ). تُحسب الإضاءة (Y′) كمتوسط مرجح لقيم R و G و B المصححة غاما ، بناءً على مساهمتها في السطوع المُدرَك، وهي تُستخدم منذ زمن طويل كبعد أحادي اللون في البث التلفزيوني الملون. بالنسبة لـ sRGB ، تُنتج الألوان الأساسية في معيار Rec. 709 قيمة Y ′₇₀₉ ، بينما يستخدم نظام NTSC الرقمي قيمة Y ′₆₀₁ وفقًا لمعيار Rec. 601 ، كما تُستخدم بعض الألوان الأساسية الأخرى التي تُنتج معاملات مختلفة. ^{[ 26 ]}^{[ J ]}
$Y'_{\text{601}}=0.299\cdot R+0.587\cdot G+0.114\cdot B$ (SDTV)
$Y'_{\text{240}}=0.212\cdot R+0.701\cdot G+0.087\cdot B$ (أدوبي)
$Y'_{\text{709}}=0.2126\cdot R+0.7152\cdot G+0.0722\cdot B$ (تلفزيون عالي الوضوح)
$Y'_{\text{2020}}=0.2627\cdot R+0.6780\cdot G+0.0593\cdot B$ (تلفزيون فائق الوضوح، تقنية النطاق الديناميكي العالي)

لا تؤثر هذه الطرق الأربع على المحور المحايد. أي أنه بالنسبة للألوان التي تتساوى فيها قيم R و G و B ، فإن أيًا من هذه الطرق الأربع ينتج عنه درجة سطوع تساوي قيمة R أو G أو B.

للمقارنة الرسومية، انظر الشكل 13 أدناه .

التشبع

عند ترميز الألوان في نموذج الصبغة/السطوع/التشبع أو الصبغة/القيمة/التشبع (باستخدام التعريفات الواردة في القسمين السابقين)، لا تكون جميع تركيبات السطوع (أو القيمة) والتشبع ذات معنى: أي أن نصف الألوان التي يمكن تمثيلها باستخدام H ∈ [0°, 360°) و C ∈ [0, 1] و V ∈ [0, 1] تقع خارج نطاق ألوان RGB (الأجزاء الرمادية من الشرائح في الشكل 14). اعتبر مصممو هذه النماذج هذا الأمر مشكلة في بعض الاستخدامات. على سبيل المثال، في واجهة اختيار الألوان التي تحتوي على بُعدين في مستطيل والبُعد الثالث على شريط تمرير، يكون نصف هذا المستطيل عبارة عن مساحة غير مستخدمة. تخيل الآن أن لدينا شريط تمرير للسطوع: قد يكون قصد المستخدم عند ضبط هذا الشريط غامضًا: كيف ينبغي للبرنامج التعامل مع الألوان الخارجة عن نطاق الألوان؟ أو على العكس من ذلك، إذا اختار المستخدم لونًا بنفسجيًا داكنًا بأقصى درجة ممكنة من الألوان ، ثم قام بتحريك شريط تمرير السطوع لأعلى، فماذا ينبغي فعله: هل يفضل المستخدم رؤية لون بنفسجي أفتح لا يزال بنفس درجة اللون والسطوع المحددة ، أم لون بنفسجي أفتح بنفس درجة تشبع اللون الأصلي تمامًا ؟ ^{[ 11 ]}

لحل مشاكل كهذه، يقوم نموذجا HSL وHSV بتعديل قيمة التشبع اللوني بحيث تقع دائمًا ضمن النطاق [0، 1] لكل تركيبة من درجة اللون والسطوع أو القيمة، ويُطلق على السمة الجديدة اسم التشبع في كلتا الحالتين (الشكل 14). لحساب أي منهما، ما عليك سوى قسمة قيمة التشبع اللوني على أعلى قيمة تشبع لوني لتلك القيمة أو السطوع.

S_{V}={\begin{cases}0,&{\text{إذا كان }}V=0\\{\frac {C}{V}},&{\text{فيما عدا ذلك}}\end{cases}}

S_{L}={\begin{cases}0,&{\text{إذا كان }}L=1{\text{ أو }}L=0\\{\frac {C}{1-|2L-1|}},&{\text{فيما عدا ذلك}}\end{cases}}

لا يسعى نموذج HSI، الشائع استخدامه في مجال رؤية الحاسوب، والذي يعتمد على _H²كبعد للون ومتوسط المكون I (الشدة) كبعد للسطوع، إلى "ملء" أسطوانة وفقًا لتعريفه للتشبع. فبدلًا من عرض واجهات لاختيار الألوان أو تعديلها للمستخدمين، يهدف HSI إلى تسهيل فصل الأشكال في الصورة. ولذلك، يُعرَّف التشبع وفقًا للتعريف السيكومتري: نسبة التشبع اللوني إلى السطوع ( الشكل 15 ). انظر قسم "الاستخدام في تحليل الصور" من هذه المقالة. ^[²⁸^]

S_{I}={\begin{cases}0,&{\text{if }}I=0\\1-{\frac {m}{I}},&{\text{otherwise}}\end{cases}}

يؤدي استخدام نفس الاسم لهذه التعريفات الثلاثة المختلفة للتشبع إلى بعض الالتباس، حيث تصف هذه السمات الثلاث علاقات لونية مختلفة بشكل كبير؛ ففي نظامي HSV وHSI، يتطابق المصطلح تقريبًا مع التعريف السيكومتري، أي تشبع اللون بالنسبة إلى درجة سطوعه، بينما في نظام HSL لا يتطابق معه. والأسوأ من ذلك، أن كلمة " التشبع" تُستخدم أيضًا في كثير من الأحيان للإشارة إلى أحد القياسات التي نسميها "التشبع" أعلاه ( _Cأو C2 ) .

أمثلة

جميع قيم المعلمات الموضحة أدناه معطاة كقيم في الفترة [0، 1] ، باستثناء قيم H و H2 _، والتي تقع في الفترة [0°، 360°) . ^{[ K ]}

لون	R	جي	ب	ح	H ₂	ج	ج ₂	V	ل	أنا	Y ′₆₀₁	S _HSV	S _HSL	S _HSI
#FFFFFF	1.000	1.000	1.000	غير متوفر	غير متوفر	0.000	0.000	1.000	1.000	1.000	1.000	0.000	0.000	0.000
#808080	0.500	0.500	0.500	غير متوفر	غير متوفر	0.000	0.000	0.500	0.500	0.500	0.500	0.000	0.000	0.000
رقم 000000	0.000	0.000	0.000	غير متوفر	غير متوفر	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
#FF0000	1.000	0.000	0.000	0.0 درجة مئوية	0.0 درجة مئوية	1.000	1.000	1.000	0.500	0.333	0.299	1.000	1.000	1.000
DBFBF00	0.750	0.750	0.000	60.0 درجة	60.0 درجة	0.750	0.750	0.750	0.375	0.500	0.664	1.000	1.000	1.000
رقم 008000	0.000	0.500	0.000	120.0 درجة	120.0 درجة	0.500	0.500	0.500	0.250	0.167	0.293	1.000	1.000	1.000
#80FFFF	0.500	1.000	1.000	180.0 درجة	180.0 درجة	0.500	0.500	1.000	0.750	0.833	0.850	0.500	1.000	0.400
#8080FF	0.500	0.500	1.000	240.0 درجة	240.0 درجة	0.500	0.500	1.000	0.750	0.667	0.557	0.500	1.000	0.250
#BF40BF	0.750	0.250	0.750	300.0 درجة	300.0 درجة	0.500	0.500	0.750	0.500	0.583	0.457	0.667	0.500	0.571
C1A0A424	0.628	0.643	0.142	61.8 درجة	61.5 درجة	0.501	0.494	0.643	0.393	0.471	0.581	0.779	0.638	0.699
#411BEA	0.255	0.104	0.918	251.1 درجة	250.0 درجة	0.814	0.750	0.918	0.511	0.426	0.242	0.887	0.832	0.756
#1EAC41	0.116	0.675	0.255	134.9 درجة	133.8 درجة	0.559	0.504	0.675	0.396	0.349	0.460	0.828	0.707	0.667
F0C80E	0.941	0.785	0.053	49.5 درجة	50.5 درجة	0.888	0.821	0.941	0.497	0.593	0.748	0.944	0.893	0.911
B430E5	0.704	0.187	0.897	283.7 درجة	284.8 درجة	0.710	0.636	0.897	0.542	0.596	0.423	0.792	0.775	0.686
#ED7651	0.931	0.463	0.316	14.3 درجة	13.2 درجة	0.615	0.556	0.931	0.624	0.570	0.586	0.661	0.817	0.446
#FEF888	0.998	0.974	0.532	56.9 درجة	57.4 درجة	0.466	0.454	0.998	0.765	0.835	0.931	0.467	0.991	0.363
#19CB97	0.099	0.795	0.591	162.4 درجة	163.4 درجة	0.696	0.620	0.795	0.447	0.495	0.564	0.875	0.779	0.800
#362698	0.211	0.149	0.597	248.3 درجة	247.3 درجة	0.448	0.420	0.597	0.373	0.319	0.219	0.750	0.601	0.533
#7E7EB8	0.495	0.493	0.721	240.5 درجة	240.4 درجة	0.228	0.227	0.721	0.607	0.570	0.520	0.316	0.290	0.135

الاستخدام في برامج المستخدم النهائي

الشكل 16 أ - ز. بحلول تسعينيات القرن العشرين، أصبحت أدوات اختيار الألوان HSL وHSV شائعة الاستخدام. لقطات الشاشة أعلاه مأخوذة من:
SGI IRIX 5، حوالي عام 1995 ؛
أدوبي فوتوشوب ، حوالي عام 1990 ؛
نظام التشغيل IBM OS/2 Warp 3، حوالي عام 1994 ؛
نظام أبل ماكنتوش 7 ، حوالي عام 1996 ؛
رسام التصميم الكسري ، حوالي عام 1993 ؛
مايكروسوفت ويندوز 3.1 ، حوالي عام 1992 ؛
نيكست ستيب ، حوالي عام 1995 .
لا شك أن هذه الأمثلة تستند إلى أمثلة سابقة، تعود إلى مركز أبحاث بارك ومعهد نيويورك للتكنولوجيا في منتصف سبعينيات القرن الماضي. ^{[ L ]}

كان الغرض الأصلي من نماذج HSL وHSV وما شابهها، وتطبيقها الأكثر شيوعًا حاليًا، هو أدوات اختيار الألوان . في أبسط صورها، توفر بعض هذه الأدوات ثلاثة أشرطة تمرير، واحد لكل سمة. مع ذلك، يعرض معظمها مقطعًا ثنائي الأبعاد عبر النموذج، بالإضافة إلى شريط تمرير يتحكم في المقطع المعروض. يتميز هذا النوع الأخير من واجهات المستخدم الرسومية بتنوع كبير، نظرًا لخيارات الأسطوانات، والموشورات السداسية، والمخاريط/المخاريط المزدوجة التي تقترحها النماذج (انظر الرسم التوضيحي أعلى الصفحة ). تظهر على اليمين عدة أدوات لاختيار الألوان من تسعينيات القرن الماضي، والتي لم يطرأ عليها تغيير يُذكر خلال الفترة الماضية: فاليوم، تستخدم جميع أدوات اختيار الألوان الحاسوبية تقريبًا HSL أو HSV، على الأقل كخيار. صُممت بعض الإصدارات الأكثر تطورًا لاختيار مجموعات كاملة من الألوان، معتمدةً في اقتراحاتها للألوان المتوافقة على علاقات HSL أو HSV بينها. ^{[ M ]}

تعتمد معظم تطبيقات الويب التي تتطلب اختيار الألوان على نظامي HSL أو HSV، وتتوفر أدوات اختيار ألوان مفتوحة المصدر جاهزة للاستخدام في معظم أطر عمل تطوير واجهات المستخدم الرئيسية للويب . تسمح مواصفات CSS 3 لمطوري الويب بتحديد ألوان صفحاتهم مباشرةً باستخدام إحداثيات HSL. ^{[ N ]}^{[ 29 ]}

^{تُستخدم أنظمة HSL} وHSV أحيانًا لتحديد التدرجات اللونية لعرض البيانات ، كما هو الحال في الخرائط أو الصور الطبية. على سبيل المثال، كان برنامج نظم المعلومات الجغرافية الشهير ^ArcGIS يطبق تاريخيًا ^تدرجات لونية قابلة للتخصيص تعتمد على نظام HSV على البيانات الجغرافية الرقمية.

الشكل 17. مُعدِّل الألوان القائم على نظام HSV الخاص بـ xv .	الشكل 18. أداة تدرج اللون/التشبع في برنامج فوتوشوب 2.5، حوالي عام 1992.

تتضمن برامج تحرير الصور عادةً أدوات لضبط الألوان بالرجوع إلى إحداثيات HSL أو HSV، أو إلى إحداثيات في نموذج يعتمد على "الشدة" أو الإضاءة المحددة أعلاه . وعلى وجه الخصوص، تُعد الأدوات التي تحتوي على شريطين منزلقين "للصبغة" و"التشبع" شائعة، ويعود تاريخها إلى أواخر ثمانينيات القرن الماضي على الأقل، ولكن تم أيضًا تطبيق العديد من أدوات الألوان الأكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، سمح برنامج عرض الصور ومحرر الألوان xv لنظام Unix بتدوير وتغيير حجم ستة نطاقات صبغة ( H ) قابلة للتحديد من قِبل المستخدم، وتضمن عنصر تحكم يشبه القرص للتشبع ( S _HSV )، وواجهة تشبه المنحنيات للتحكم في القيمة ( V ) - انظر الشكل 17. يتضمن محرر الصور Picture Window Pro أداة "تصحيح الألوان" التي تتيح إعادة تعيين معقدة للنقاط في مستوى الصبغة/التشبع ^{بالنسبة} إلى فضاء HSL أو ^HSV^.

يستخدم محررو الفيديو هذه النماذج أيضًا. على سبيل المثال، يتضمن كل من برنامجي Avid و Final Cut Pro أدوات ألوان تعتمد على نظام HSL أو هندسة مشابهة لتعديل ألوان الفيديو. في أداة Avid، يختار المستخدمون متجهًا بالنقر على نقطة داخل دائرة التدرج اللوني/التشبع لتحريك جميع الألوان عند مستوى إضاءة معين (الظلال، والدرجات المتوسطة، والإضاءة) وفقًا لهذا المتجه.

منذ الإصدار 4.0، تستخدم أوضاع المزج "السطوع" و"اللون" و"التشبع" و"الصبغة" في برنامج Adobe Photoshop هندسة لونية تعتمد على الإضاءة/الصبغة/الصبغة لدمج الطبقات. وقد تم نسخ هذه الأوضاع على نطاق واسع، لكن العديد من البرامج المقلدة تستخدم هندسة HSL (مثل PhotoImpact و PaintShop Pro ) أو هندسة HSV بدلاً منها. ^{[ س ]}^{[ ص ]}

يُستخدم في تحليل الصور

تُستخدم نماذج HSL وHSV وHSI، أو النماذج المشابهة، بشكل شائع في مجال رؤية الحاسوب وتحليل الصور لاكتشاف الميزات أو تجزئة الصور . تشمل تطبيقات هذه الأدوات اكتشاف الأجسام، على سبيل المثال في رؤية الروبوتات ؛ والتعرف على الأجسام ، على سبيل المثال الوجوه أو النصوص أو لوحات السيارات ؛ واسترجاع الصور بناءً على المحتوى ؛ وتحليل الصور الطبية . ^{[ 28 ]}

في أغلب الأحيان، تُعدّ خوارزميات رؤية الحاسوب المستخدمة على الصور الملونة امتدادًا مباشرًا للخوارزميات المصممة للصور الرمادية ، مثل خوارزمية k-means أو التجميع الضبابي لألوان البكسل، أو خوارزمية كاني لاكتشاف الحواف . في أبسط صورها، يُمرَّر كل مكون لوني على حدة عبر الخوارزمية نفسها. لذا، من المهم أن تكون السمات المطلوبة قابلة للتمييز في أبعاد اللون المستخدمة. ولأن مكونات الأحمر والأخضر والأزرق (R و G و B) للون الجسم في الصورة الرقمية مرتبطة جميعها بكمية الضوء الساقط عليه، وبالتالي ببعضها البعض، فإن وصف الصورة باستخدام هذه المكونات يُصعِّب تمييز الأجسام. غالبًا ما تكون الأوصاف باستخدام درجة اللون/السطوع/التشبع أو درجة اللون/السطوع/التشبع أكثر ملاءمة. ^{[ 28 ]}

ابتداءً من أواخر سبعينيات القرن الماضي، استُخدمت تحويلات مثل HSV وHSI كحل وسط بين فعالية التجزئة والتعقيد الحسابي. يمكن اعتبارها مشابهة في النهج والهدف للمعالجة العصبية المستخدمة في رؤية الألوان البشرية، دون التطابق في التفاصيل: فإذا كان الهدف هو اكتشاف الأجسام، فإن الفصل التقريبي بين درجة اللون والسطوع والتشبع أو الصبغة يُعد فعالاً، ولكن ليس هناك سبب محدد لمحاكاة استجابة الألوان البشرية بدقة. اقترح جون كيندر نموذج HSI في أطروحته للماجستير عام 1976. في المقابل، استخدم أوتا وآخرون (1980) نموذجًا يتكون من أبعاد مشابهة لتلك التي أطلقنا عليها $I$ و α و β . في السنوات الأخيرة، استمر استخدام هذه النماذج على نطاق واسع، نظرًا لأن أداءها يُقارن بشكل إيجابي مع النماذج الأكثر تعقيدًا، وبساطتها الحسابية لا تزال جذابة. ^{[ S ]}^{[ 28 ]}^{[ 36 ]}^{[ 37 ]}^{[ 38 ]}

العيوب

الشكل 20أ: نطاق ألوان sRGB مُسقط على فضاء CIELAB. لاحظ أن الخطوط التي تشير إلى الألوان الأساسية الأحمر والأخضر والأزرق ليست متساوية التباعد حسب زاوية اللون ، كما أنها غير متساوية الطول. وتختلف قيم L * لهذه الألوان الأساسية أيضًا.

الشكل 20ب: نطاق ألوان Adobe RGB مُسقط على فضاء CIELAB. لاحظ أيضًا أن هذين الفضاءين RGB لهما نطاقات ألوان مختلفة، وبالتالي سيكون لهما تمثيلات HSL وHSV مختلفة.

على الرغم من أن أنظمة الألوان HSL وHSV وما شابهها تفي بالغرض، على سبيل المثال، لاختيار لون واحد، إلا أنها تتجاهل الكثير من تعقيد مظهر اللون. فهي في جوهرها تُضحّي بالأهمية الإدراكية مقابل سرعة الحساب، وذلك في حقبة من تاريخ الحوسبة (محطات العمل الرسومية المتطورة في سبعينيات القرن العشرين، أو أجهزة الكمبيوتر المكتبية للمستهلكين في منتصف تسعينيات القرن العشرين) حيث كانت النماذج الأكثر تطوراً مكلفة للغاية من ^{الناحية}^{الحسابية .}

يُعدّ كلٌّ من HSL وHSV تحويلين بسيطين لـ RGB يحافظان على التناظرات في مكعب RGB غير المرتبطة بالإدراك البشري، بحيث تكون زواياه الحمراء والخضراء والزرقاء متساوية البعد عن المحور المحايد ، ومتباعدة بالتساوي حوله. إذا رسمنا نطاق ألوان RGB في فضاء أكثر تجانسًا من الناحية الإدراكية، مثل CIELAB (انظر أدناه )، يتضح فورًا أن الألوان الأساسية الأحمر والأخضر والأزرق لا تتمتع بنفس درجة السطوع أو التشبع، أو بنفس التباعد بين الألوان. علاوة على ذلك، تستخدم شاشات RGB المختلفة ألوانًا أساسية مختلفة، وبالتالي لها نطاقات ألوان مختلفة. ولأن HSL وHSV مُعرّفان بالرجوع فقط إلى فضاء RGB، فهما ليسا فضاءات ألوان مطلقة : لتحديد لون بدقة، يتطلب الأمر ليس فقط الإبلاغ عن قيم HSL أو HSV، بل أيضًا خصائص فضاء RGB الذي تستند إليه، بما في ذلك تصحيح جاما المُستخدم.

إذا أخذنا صورة واستخرجنا مكونات اللون والتشبع والسطوع أو القيمة، ثم قارناها بالمكونات التي تحمل الاسم نفسه كما حددها علماء الألوان، فسنلاحظ الفرق بسرعة. على سبيل المثال، انظر إلى الصور التالية لشخص ينفث النار ( الشكل 13 ). الصورة الأصلية في فضاء ألوان sRGB. CIELAB L * هو مقياس سطوع لا لوني مُعرَّف من قِبل اللجنة الدولية للإضاءة (يعتمد فقط على الإضاءة اللا لونية Y ، وليس على المكونات اللونية المختلطة X أو Z ، لفضاء ألوان CIEXYZ الذي يُشتق منه فضاء ألوان sRGB نفسه)، ومن الواضح أن هذا يبدو مشابهًا في سطوعه المُدرَك للصورة الملونة الأصلية. تتشابه Luma تقريبًا، لكنها تختلف نوعًا ما عند درجات التشبع العالية، حيث تنحرف بشكل ملحوظ عن الاعتماد فقط على الإضاءة اللونية الحقيقية ( Y ، أو ما يعادلها L *)، وتتأثر بالتشبع اللوني ( x، y ، أو ما يعادلها a*، b* من CIELAB). في المقابل، يختلف كل من HSL L وHSV V اختلافًا كبيرًا عن السطوع المُدرَك.

الشكل 13أ: صورة ملونة (مساحة ألوان sRGB)

الشكل 13ب: CIELAB L * (تم تحويله لاحقًا إلى sRGB لعرض متسق)

الشكل 13ج: الاستقبال 601 لوما Y'

الشكل 13د: متوسط المكون: "الشدة" I

الشكل 13هـ: قيمة HSV V

الشكل 13f: درجة سطوع HSL L

الشكل 20ج: 12 نقطة على عجلة ألوان HSV في مستوى كروما CIELAB ، توضح عدم تجانس HSV في درجة اللون والتشبع.

على الرغم من أن أبعاد هذه المساحات لا تتطابق مع نظائرها الإدراكية، إلا أن قيمة HSV وتشبع HSL يمثلان خللاً واضحاً. ففي HSV، يُفترض أن اللون الأزرق الأساسي والأبيض لهما نفس القيمة، مع أن سطوع اللون الأزرق الأساسي يبلغ حوالي 10% من سطوع الأبيض (وتعتمد النسبة الدقيقة على الألوان الأساسية RGB المستخدمة). أما في HSL، فيُفترض أن مزيجاً من 100% أحمر، و100% أخضر، و90% أزرق - أي لون أصفر فاتح جداً - له نفس تشبع اللون الأخضر الأساسي ، مع أن اللون الأول يكاد يخلو من التشبع وفقاً للتعريفات السيكومترية التقليدية. وقد دفعت هذه التناقضات سينثيا بروير، الخبيرة في اختيار أنظمة الألوان للخرائط وشاشات العرض، إلى إخبار الجمعية الإحصائية الأمريكية بما يلي :

يُقدّم علم الحاسوب بعض البدائل الأقل دقة لهذه المساحات الإدراكية، والتي قد تظهر أيضًا في واجهة برنامجك، مثل HSV وHLS. هي تحويلات رياضية بسيطة لنظام RGB، وتبدو كأنظمة إدراكية لأنها تستخدم مصطلحات الصبغة والسطوع/القيمة والتشبع. لكن تفحّصها جيدًا؛ لا تنخدع. أبعاد اللون الإدراكية غير دقيقة بسبب مواصفات الألوان المُقدّمة في هذه الأنظمة وبعض الأنظمة الأخرى. على سبيل المثال، يختلط التشبع والسطوع، لذا قد يحتوي مقياس التشبع على نطاق واسع من درجات السطوع (على سبيل المثال، قد يتدرج من الأبيض إلى الأخضر، وهو مزيج من السطوع والتشبع). وبالمثل، يختلط الصبغة والسطوع، لذا، على سبيل المثال، قد يُصنّف اللون الأصفر المشبع والأزرق المشبع على أنهما نفس "السطوع"، لكنهما يختلفان اختلافًا كبيرًا في السطوع المُدرَك. هذه العيوب تجعل من الصعب استخدام هذه الأنظمة للتحكم في مظهر نظام الألوان بطريقة منهجية. إذا تطلب الأمر الكثير من التعديلات لتحقيق التأثير المطلوب، فإن النظام لا يقدم فائدة تذكر مقارنة بالتعامل مع المواصفات الخام في RGB أو CMY. ^{[ 39 ]}

إذا كانت هذه المشكلات تجعل نظامي HSL وHSV غير مناسبين لاختيار الألوان أو أنظمة الألوان، فإنها تجعلهما أسوأ بكثير لتعديل الصور. كما ذكر بروير، يُشوش نظاما HSL وHSV خصائص تكوين الألوان الإدراكية، بحيث يؤدي تغيير أي بُعد إلى تغييرات غير متجانسة في الأبعاد الإدراكية الثلاثة، ويُشوه جميع علاقات الألوان في الصورة. على سبيل المثال، سيؤدي تدوير درجة لون أزرق داكن نقي نحو الأخضر إلى تقليل تشبعه المُدرك، وزيادة سطوعه المُدرك (يصبح اللون الأخير رماديًا وأفتح)، ولكن سيكون لتدوير الدرجة نفسه تأثير معاكس على سطوع وتشبع لون أزرق مخضر فاتح ( يصبح اللون الأخير أكثر حيوية وأغمق قليلًا). في المثال أدناه ( الشكل 21 )، الصورة (أ) هي الصورة الأصلية لسلحفاة خضراء . في الصورة (ب)، قمنا بتدوير درجة اللون ( H ) لكل لون بمقدار -30 درجة ، مع الحفاظ على قيمة HSV والتشبع أو سطوع وتشبع HSL ثابتين. في الصورة على اليمين (ج)، نُجري نفس التدوير على درجة لون HSL/HSV لكل لون، ثم نُجبر سطوع CIELAB ( L *، وهو تقريب جيد للسطوع المُدرَك) على البقاء ثابتًا. لاحظ كيف أن النسخة الوسطى المُعدّلة اللون، بدون هذا التصحيح، تُغيّر بشكلٍ كبير علاقات السطوع المُدرَك بين الألوان في الصورة. على وجه الخصوص، صدفة السلحفاة أغمق بكثير وأقل تباينًا، بينما ماء الخلفية أفتح بكثير. تستخدم الصورة (د) CIELAB لتغيير اللون؛ ويُظهر الفرق عن (ج) الأخطاء في اللون والتشبع.

الشكل 21أ: صورة ملونة

الشكل 21ب: درجة لون HSL/HSV لكل لون مُزاحة بمقدار -30 درجة

الشكل 21ج: تم تغيير درجة اللون ولكن تم الحفاظ على درجة سطوع CIELAB ( L *) كما هي في الأصل

الشكل 21د: انزياح اللون في فضاء ألوان CIELch(ab) بمقدار -30 درجة

نظرًا لأن اللون كمية دائرية، ممثلة عدديًا بانقطاع عند 360 درجة، يصعب استخدامه في الحسابات الإحصائية أو المقارنات الكمية: يتطلب التحليل استخدام الإحصاءات الدائرية . ^{[ 40 ]} علاوة على ذلك ، يُعرَّف اللون بشكل مجزأ، في أجزاء 60 درجة، حيث تعتمد علاقة السطوع والقيمة والتشبع بالأحمر والأخضر والأزرق على جزء اللون المعني. يُدخل هذا التعريف انقطاعات، زوايا يمكن رؤيتها بوضوح في الشرائح الأفقية لـ HSL أو HSV. ^[⁴¹^]

يسرد تشارلز بوينتون، خبير الفيديو الرقمي، المشاكل المذكورة أعلاه المتعلقة بنظامي HSL وHSV في قسم الأسئلة الشائعة حول الألوان ، ويخلص إلى ما يلي:

طُوِّرت أنظمة HSB وHLS لتحديد قيم رقمية للصبغة والتشبع والسطوع (أو الصبغة والإضاءة والتشبع) في عصر كان فيه على المستخدمين تحديد الألوان رقميًا. إلا أن الصيغ المعتادة لأنظمة HSB وHLS تعاني من قصور فيما يتعلق بخصائص رؤية الألوان. والآن، مع إمكانية اختيار المستخدمين للألوان بصريًا، أو اختيار ألوان مرتبطة بوسائط أخرى (مثل نظام بانتون )، أو استخدام أنظمة تعتمد على الإدراك الحسي مثل L*u*v* و L*a*b* ، ينبغي التخلي عن أنظمة HSB وHLS. ^{[ 42 ]}

نماذج ألوان أخرى تعتمد على الإحداثيات الأسطوانية

لم يكن مبتكرو نظامي HSL وHSV أول من تخيل الألوان تتلاءم مع الأشكال المخروطية أو الكروية، حيث تتدرج الألوان المحايدة من الأسود إلى الأبيض على محور مركزي، وتتوافق الألوان الداكنة مع الزوايا حول هذا المحور. تعود ترتيبات مماثلة إلى القرن الثامن عشر، ولا تزال تُطوَّر في أحدث النماذج العلمية.

صيغ تحويل الألوان

لتحويل الألوان من HSL أو HSV إلى RGB، نعكس الخطوات المذكورة أعلاه (كما في السابق، $R و G و B \in [0, 1]$ ). أولًا، نحسب التشبع اللوني بضرب التشبع بأقصى قيمة للتشبع اللوني عند درجة سطوع أو قيمة معينة. ثانيًا، نجد النقطة على أحد الأوجه الثلاثة السفلية لمكعب RGB التي لها نفس درجة اللون والتشبع اللوني للوننا (وبالتالي تقع على نفس النقطة في مستوى اللونية). أخيرًا، نضيف كميات متساوية من ^R و G و B للوصول إلى درجة السطوع أو القيمة ^{المطلوبة}^.

إلى RGB

تحويل HSL إلى RGB

بالنظر إلى لون ذي درجة لون $H \in [0°, 360°)$ ، وتشبع $S L \in [0, 1]$ ، وإضاءة $L \in [0, 1]$ ، فإننا نجد أولاً درجة اللون:

C=(1-\left\vert 2L-1\right\vert )\times S_{L}

ثم يمكننا إيجاد نقطة $(R1 ، G1 ، B1) على طول$ الوجوه الثلاثة السفلية لمكعب RGB، بنفس درجة اللون والتشبع مثل لوننا (باستخدام القيمة المتوسطة $X$ $للمكون$ الثاني الأكبر لهذا اللون) :

H^{\prime }={\frac {H}{60^{\circ }}}

X=C\times (1-|H^{\prime }\;{\bmod {2}}-1|)

في المعادلة أعلاه، الرمز $H^{\prime }\;{\bmod {2}}$ يشير إلى الجزء المتبقي من التقسيم الإقليدي لـ $H^{\prime }$ بمقدار 2. $H^{\prime }$ ليس بالضرورة أن يكون عددًا صحيحًا.

(R_{1},G_{1},B_{1})={\begin{cases}(C,X,0)&{\text{if }}0\leq H^{\prime }<1\\(X,C,0)&{\text{if }}1\leq H^{\prime }<2\\(0,C,X)&{\text{if }}2\leq H^{\prime }<3\\(0,X,C)&{\text{if }}3\leq H^{\prime }<4\\(X,0,C)&{\text{if }}4\leq H^{\prime }<5\\(C,0,X)&{\text{if }}5\leq H^{\prime }<6\end{cases}}

متى $H^{\prime }$ إذا كان عددًا صحيحًا، فإن صيغة "الجوار" ستعطي نفس النتيجة، كما $X=0$ أو $X=C$ ، حسب الاقتضاء.

وأخيرًا، يمكننا إيجاد قيم R و G و B عن طريق إضافة نفس المقدار إلى كل مكون، لمطابقة درجة السطوع:

m=L-{\frac {C}{2}}

(R,G,B)=(R_{1}+m,G_{1}+m,B_{1}+m)

بديل HSL إلى RGB

يمكن تبسيط الدوال المضلعة متعددة الأجزاء إلى حد ما من خلال الاستخدام الذكي للقيم الدنيا والقصوى بالإضافة إلى عملية الباقي.

لون ذو درجة لونية $H\in [0^{\circ },360^{\circ }]$ ، التشبع $S=S_{L}\in [0,1]$ وخفة $L\in [0,1]$ ، نبدأ أولاً بتعريف الدالة:

f(n)=L-a\max(-1,\min(k-3,9-k,1))

أين $k,n\in \mathbb {R} _{\geq 0}$ و:

k=\left(n+{\frac {H}{30^{\circ }}}\right){\bmod {1}}2

a=S_{L}\min(L,1-L)

وإخراج قيم R و G و B (من $[0,1]^{3}$ ) نكون:

(R,G,B)=(f(0),f(8),f(4))

تسمح الصيغ البديلة المذكورة أعلاه بتنفيذات أقصر. في الصيغ المذكورة أعلاه $a{\bmod {b}}$ تُعيد العملية أيضًا الجزء الكسري من الوحدة، على سبيل المثال $7.4{\bmod {6}}=1.4$ ، و $k\in [0,12)$ .

الشكل الأساسي $T(k)=t(n,H)=\max(\min(k-3,9-k,1),-1)$ يتم بناؤها على النحو التالي: $t_{1}=\min(k-3,9-k)$ هو "مثلث" تبدأ فيه القيم الأكبر من أو تساوي -1 من k=2 وتنتهي عند k=10، وأعلى نقطة فيه عند k=6. ثم بواسطة $t_{2}=\min(t_{1},1)=\min(k-3,9-k,1)$ نقوم بتغيير القيم الأكبر من 1 لتصبح مساوية لـ 1. ثم بواسطة $t=\max(t_{2},-1)$ نُغيّر القيم الأقل من -1 لتساوي -1. عند هذه النقطة، نحصل على شكل مشابه للشكل الأحمر في الشكل 24 بعد قلبه رأسيًا (حيث تكون القيمة القصوى 1 والقيمة الدنيا -1). تستخدم دوال R وG وB في $H$ هذا الشكل بعد تحويله بالطريقة التالية: إزاحة معيارية على $المحور X$ (بمقدار $n$ ) (بشكل مختلف بالنسبة لـ R وG وB)، وتغيير مقياسه على المحور $Y$ (بمقدار n). $-a$ ) وتم تحريكها على المحور $Y$ (بمقدار $L$ ).

نلاحظ خصائص الشكل التالية (يمكن أن يساعد الشكل 24 في الحصول على فكرة عنها):

t(n,H)=-t(n+6,H)

\min \ (t(n,H),t(n+4,H),t(n+8,H))=-1

\max \ (t(n,H),t(n+4,H),t(n+8,H))=+1

تحويل HSV إلى RGB

الشكل 24. تمثيل بياني لإحداثيات RGB بمعلومية قيم HSV. هذه المعادلة $V(1-S)=V-VS$ يوضح أصل قيم المحور الرأسي المحددة.

{\displaystyle V(1-S)=V-VS} — الشكل 24. تمثيل بياني لإحداثيات RGB بمعلومية قيم HSV. هذه المعادلة $V(1-S)=V-VS$ يوضح أصل قيم المحور الرأسي المحددة.

بفرض لون HSV ذي درجة لون $H \in [0°, 360°)$ ، وتشبع $S V \in [0, 1]$ ، وقيمة $V \in [0, 1]$ ، يمكننا استخدام نفس الاستراتيجية. أولاً، نجد درجة اللون (chroma):

C=V\times S_{V}

ثم يمكننا، مرة أخرى، إيجاد نقطة $(R1،$ $G1$ $،$ $B1) على طول الوجوه الثلاثة السفلية$ لمكعب RGB، بنفس درجة اللون والتشبع مثل لوننا (باستخدام القيمة المتوسطة X للمكون الثاني الأكبر لهذا اللون):

H^{\prime }={\frac {H}{60^{\circ }}}

X=C\times (1-|H^{\prime }{\bmod {2}}-1|)

(R_{1},G_{1},B_{1})={\begin{cases}(C,X,0)&{\text{if }}0\leq H^{\prime }<1\\(X,C,0)&{\text{if }}1\leq H^{\prime }<2\\(0,C,X)&{\text{if }}2\leq H^{\prime }<3\\(0,X,C)&{\text{if }}3\leq H^{\prime }<4\\(X,0,C)&{\text{if }}4\leq H^{\prime }<5\\(C,0,X)&{\text{if }}5\leq H^{\prime }<6\end{cases}}

كما كان الحال من قبل، عندما $H^{\prime }$ إذا كان عددًا صحيحًا، فإن الصيغ "المجاورة" ستعطي نفس النتيجة.

وأخيرًا، يمكننا إيجاد قيم R و G و B عن طريق إضافة نفس المقدار إلى كل مكون، لمطابقة القيمة:

m=V-C

(R,G,B)=(R_{1}+m,G_{1}+m,B_{1}+m)

بديل HSV إلى RGB

لون ذو درجة لونية $H\in [0^{\circ },360^{\circ }]$ ، التشبع $S=S_{V}\in [0,1]$ ، والقيمة $V\in [0,1]$ ، أولاً نقوم بتعريف الدالة :

f(n)=V-VS\max(0,\min(k,4-k,1))

أين $k,n\in \mathbb {R} _{\geq 0}$ و:

k=\left(n+{\frac {H}{60^{\circ }}}\right){\bmod {6}}

وإخراج قيم R و G و B (من $[0,1]^{3}$ ) نكون:

(R,G,B)=(f(5),f(3),f(1))

تسمح الصيغ البديلة المكافئة المذكورة أعلاه بتنفيذ أقصر. في الصيغ المذكورة أعلاه $a{\bmod {b}}$ كما تُرجع أيضًا الجزء الكسري من الوحدة، على سبيل المثال الصيغة $7.4{\bmod {6}}=1.4$ قيم $k\in \mathbb {R} \land k\in [0,6)$ الشكل الأساسي

t(n,H)=T(k)=\max(0,\min(k,4-k,1))

يتم بناؤها على النحو التالي: $t_{1}=\min(k,4-k)$ إذا كانت "المثلث" الذي تبدأ قيمه غير السالبة من k=0، وأعلى نقطة عند k=2، و"تنتهي" عند k=4، فإننا نغير القيم الأكبر من واحد إلى واحد بواسطة $t_{2}=\min(t_{1},1)=\min(k,4-k,1)$ ثم قم بتحويل القيم السالبة إلى صفر بواسطة $t=\max(t2,0)$ – ونحصل (لـ $n=0$ ) شكل مشابه للشكل الأخضر في الشكل 24 (قيمته القصوى 1 وقيمته الدنيا 0). تستخدم دوال R وG وB في $H$ هذا الشكل بعد تحويله بالطريقة التالية: إزاحته على $المحور X$ (بمقدار $n$ ) (بشكل مختلف بالنسبة لـ R وG وB)، وتغيير حجمه على المحور $Y$ (بمقدار $-VS$ ) وتم إزاحتها على $المحور Y$ (بمقدار $V$ ). نلاحظ خصائص الشكل التالية (يمكن أن يساعد الشكل 24 في فهم ذلك):

t(n,H)=1-t(n+3,H)

\min(t(n,H),t(n+2,H),t(n+4,H))=0

\max(t(n,H),t(n+2,H),t(n+4,H))=1

تحويل HSI إلى RGB

بالنظر إلى لون HSI ذي درجة لون $H \in [0°, 360°)$ ، وتشبع $S I \in [0, 1]$ ، وشدة $I \in [0, 1]$ ، يمكننا استخدام نفس الاستراتيجية، بترتيب مختلف قليلاً:

H^{\prime }={\frac {H}{60^{\circ }}}

Z=1-|H^{\prime }\;{\bmod {2}}-1|

C={\frac {3\cdot I\cdot S_{I}}{1+Z}}

X=C\cdot Z

أين $C$ اللون هو اللون.

ثم يمكننا، مرة أخرى، إيجاد نقطة $(R1،$ $G1$ $،$ $B1) على طول الوجوه الثلاثة السفلية$ لمكعب RGB، بنفس درجة اللون والتشبع مثل لوننا (باستخدام القيمة المتوسطة X للمكون الثاني الأكبر لهذا اللون):

(R_{1},G_{1},B_{1})={\begin{cases}(0,0,0)&{\text{if }}H{\text{ is undefined}}\\(C,X,0)&{\text{if }}0\leq H^{\prime }\leq 1\\(X,C,0)&{\text{if }}1\leq H^{\prime }\leq 2\\(0,C,X)&{\text{if }}2\leq H^{\prime }\leq 3\\(0,X,C)&{\text{if }}3\leq H^{\prime }\leq 4\\(X,0,C)&{\text{if }}4\leq H^{\prime }\leq 5\\(C,0,X)&{\text{if }}5\leq H^{\prime }<6\end{cases}}

التداخل (عندما $H^{\prime }$ (عدد صحيح) يحدث ذلك لأن طريقتين لحساب القيمة متكافئتان: $X=0$ أو $X=C$ ، حسب الاقتضاء.

وأخيرًا، يمكننا إيجاد قيم R و G و B عن طريق إضافة نفس المقدار إلى كل مكون، لمطابقة درجة السطوع:

m=I\cdot (1-S_{I})

(R,G,B)=(R_{1}+m,G_{1}+m,B_{1}+m)

تحويل الإضاءة واللون والصبغة إلى RGB

بفرض وجود لون ذي درجة لون $H \in [0°, 360°)$ ، ودرجة تشبع $C \in [0, 1]$ ، ودرجة إضاءة $Y \in [0, 1]$ $،$ [ ^{U ] ،} $يمكننا$ استخدام نفس الاستراتيجية. بما أننا نمتلك بالفعل قيمتي $H$ و C ، يمكننا مباشرةً إيجاد النقطة $(R1, G1, B1) على$ طول الأوجه الثلاثة السفلية لمكعب RGB.

{\begin{aligned}H^{\prime }&={\frac {H}{60^{\circ }}}\\X&=C\times (1-|H^{\prime }{\bmod {2}}-1|)\end{aligned}}

(R_{1},G_{1},B_{1})={\begin{cases}(0,0,0)&{\text{if }}H{\text{ is undefined}}\\(C,X,0)&{\text{if }}0\leq H^{\prime }\leq 1\\(X,C,0)&{\text{if }}1\leq H^{\prime }\leq 2\\(0,C,X)&{\text{if }}2\leq H^{\prime }\leq 3\\(0,X,C)&{\text{if }}3\leq H^{\prime }\leq 4\\(X,0,C)&{\text{if }}4\leq H^{\prime }\leq 5\\(C,0,X)&{\text{if }}5\leq H^{\prime }<6\end{cases}}

التداخل (عندما $H^{\prime }$ (عدد صحيح) يحدث ذلك لأن طريقتين لحساب القيمة متكافئتان: $X=0$ أو $X=C$ ، حسب الاقتضاء.

ثم يمكننا إيجاد قيم R و G و B عن طريق إضافة نفس المقدار إلى كل مكون، لمطابقة الإضاءة:

m=Y_{601}^{\prime }-(0.30R_{1}+0.59G_{1}+0.11B_{1})

(R,G,B)=(R_{1}+m,G_{1}+m,B_{1}+m)

التحويل المتبادل

HSV إلى HSL

لون ذو درجة لونية $H_{V}\in [0^{\circ },360^{\circ })$ ، التشبع $S_{V}\in [0,1]$ ، والقيمة $V\in [0,1]$ ،

H_{L}=H_{V}

S_{L}={\begin{cases}0&{\text{if }}L=0{\text{ or }}L=1\\{\frac {V-L}{\min(L,1-L)}}&{\text{otherwise}}\\\end{cases}}

L=V\left(1-{\frac {S_{V}}{2}}\right)

HSL إلى HSV

لون ذو درجة لونية $H_{L}\in [0^{\circ },360^{\circ })$ ، التشبع $S_{L}\in [0,1]$ والإضاءة $L\in [0,1]$ ،

H_{V}=H_{L}

S_{V}={\begin{cases}0&{\text{if }}V=0\\2\left(1-{\frac {L}{V}}\right)&{\text{otherwise}}\\\end{cases}}

V=L+S_{L}\min(L,1-L)

من RGB

هذا تكرار للتحويل السابق.

يجب أن تكون القيمة ضمن النطاق $R,G,B\in [0,1]$ .

مع أعلى مكون (أي قيمة)

X_{\text{max}}:=\max(R,G,B)=:V

والمكون الأدنى

X_{\text{min}}:=\min(R,G,B)=V-C

،

النطاق (أي اللون)

C:=X_{\text{max}}-X_{\text{min}}=2(V-L)

ومتوسطة المدى (أي خفيفة)

L:=\operatorname {mid} (R,G,B)={\frac {X_{\text{max}}+X_{\text{min}}}{2}}=V-{\frac {C}{2}}

،

نحصل على لون مشترك:

H:={\begin{cases}0,&{\text{if }}C=0\\60^{\circ }\cdot \left({\frac {G-B}{C}}\mod 6\right),&{\text{if }}V=R\\60^{\circ }\cdot \left({\frac {B-R}{C}}+2\right),&{\text{if }}V=G\\60^{\circ }\cdot \left({\frac {R-G}{C}}+4\right),&{\text{if }}V=B\end{cases}}

وتشبعات مميزة:

S_{V}:={\begin{cases}0,&{\text{if }}V=0\\{\frac {C}{V}},&{\text{otherwise}}\end{cases}}

S_{L}:={\begin{cases}0,&{\text{if }}L=0{\text{ or }}L=1\\{\frac {C}{1-\left\vert 2V-C-1\right\vert }}={\frac {2(V-L)}{1-\left\vert 2L-1\right\vert }}={\frac {V-L}{\min(L,1-L)}},&{\text{otherwise}}\end{cases}}

عينات

مرر مؤشر الماوس فوق العينات أدناه لرؤية قيم R و G و B لكل عينة في تلميح الأدوات .

HSL

	H = 180°					H = 0°
$\textstyle {\bcancel {\!{}_{\boldsymbol {L}}\ \ {}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 210°					H = 30°
$\textstyle {\bcancel {\!{}_{\boldsymbol {L}}\ \ {}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 240°					H = 60°
$\textstyle {\bcancel {\!{}_{\boldsymbol {L}}\ \ {}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 270°					H = 90°
$\textstyle {\bcancel {\!{}_{\boldsymbol {L}}\ \ {}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 300°					H = 120°
$\textstyle {\bcancel {\!{}_{\boldsymbol {L}}\ \ {}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 330°					H = 150°
$\textstyle {\bcancel {\!{}_{\boldsymbol {L}}\ \ {}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

فيروس الهربس البسيط

	H = 180°					H = 0°
$\textstyle {\bcancel {\!\!{}_{\boldsymbol {V}}\ \ ~\!{}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 210°					H = 30°
$\textstyle {\bcancel {\!\!{}_{\boldsymbol {V}}\ \ ~\!{}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 240°					H = 60°
$\textstyle {\bcancel {\!\!{}_{\boldsymbol {V}}\ \ ~\!{}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 270°					H = 90°
$\textstyle {\bcancel {\!\!{}_{\boldsymbol {V}}\ \ ~\!{}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 300°					H = 120°
$\textstyle {\bcancel {\!\!{}_{\boldsymbol {V}}\ \ ~\!{}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

	H = 330°					H = 150°
$\textstyle {\bcancel {\!\!{}_{\boldsymbol {V}}\ \ ~\!{}^{\boldsymbol {S}}\!\!}}$	1	3/4	نصف	ربع	0	ربع	نصف	3/4	1
1
7 ⁄ 8
3/4
٥/٨
نصف
3/8
ربع
1/8
0

انظر أيضاً

ملحوظات

في ورقة جوبلوف وغرينبيرغ (1978) التي قدمت نظام HSL لأول مرة، أطلقوا على سطوع HSL اسم "الشدة"، وعلى تشبع HSL اسم "اللون النسبي"، وعلى تشبع HSV اسم "التشبع"، وعلى قيمة HSV اسم "القيمة". وقد وصفوا وقارنوا بدقة ووضوح ثلاثة نماذج: الصبغة/اللون/الشدة، والصبغة/اللون النسبي/الشدة، والصبغة/القيمة/التشبع. لسوء الحظ، لم يكن المؤلفون اللاحقون دقيقين بما فيه الكفاية، وأصبح الاستخدام الحالي لهذه المصطلحات غير متسق ومضللاً في كثير من الأحيان.
↑ تم صياغة اسم hexcone للهرم السداسي في سميث (1978) ، وظل هذا الاسم شائعًا.
على سبيل المثال ، وجدت دراسة أجراها بيرك وآخرون عام ١٩٨٢ أن المستخدمين كانوا أكثر قدرة على وصف الألوان باستخدام إحداثيات HSL مقارنةً بإحداثيات RGB، بعد تدريبهم على كلا النظامين، لكنهم كانوا أكثر كفاءةً في وصفها باستخدام نموذج CNS للغة الطبيعية (الذي يستخدم أسماءً مثل "أصفر مخضر رمادي داكن جدًا" أو "بنفسجي مزرق متوسط القوة"). مع ذلك، لا ينبغي اعتبار هذه النتائج قاعدةً مطلقة: فقد وجدت دراسة أجراها شوارتز وآخرون عام ١٩٨٧ أن المستخدمين استطاعوا مطابقة الألوان باستخدام عناصر تحكم RGB بشكل أسرع من عناصر تحكم HSL؛ كما وجدت دراسة أجراها دوغلاس وكيركباتريك عام ١٩٩٩ أن التغذية البصرية الراجعة في واجهة المستخدم كانت أكثر أهمية من نموذج الألوان المستخدم تحديدًا، بالنسبة لسرعة مطابقة المستخدم.^{[ ٦ ]}^{[ ٧ ]}^{[ ٨ ]}
↑ "من الواضح أنه إذا كان من المقرر وصف مظهر اللون بطريقة منهجية ورياضية، فإن تعريفات الظواهر التي يتم وصفها يجب أن تكون دقيقة ومتفق عليها عالميًا."^{[ 16 ]}
فيصياغة ليفكوفيتز وهيرمان ، تُمثل R و G و B الفولتية على مدافع شاشة CRT، والتي قد يكون لها قيم عظمى مختلفة، وبالتالي يمكن أن يكون نطاقها الديكارتي مربعًا بأي أبعاد غير متساوية. تستخدم تعريفات أخرى عادةً قيمًا صحيحة في النطاق [ 0، 255] ، حيث تُخزن قيمة كل مكون في بايت واحد . نُعرّف نطاق RGB على أنه مكعب وحدة تسهيلًا للأمر لأنه يُبسط ويُوضح العمليات الحسابية. أيضًا، بشكل عام، يتم حساب HSL و HSV اليوم مباشرةً من R ′ و G ′ و B ′ المصححة غاما - على سبيل المثال في فضاء sRGB - ولكن، عند تطوير النماذج، ربما كانت تحويلات لفضاء RGB خطي. لم يتناول المؤلفون الأوائل تصحيح غاما على الإطلاق، باستثناء ألفي راي سميث ^[¹⁰^] الذي ذكر بوضوح أنه "سنفترض أن شاشة RGB هي جهاز خطي"، وبالتالي صمم HSV باستخدام RGB خطي. سنقوم بإسقاط الأعداد الأولية، ويجب اعتبار التسميات R و G و B بمثابة السمات الثلاث لمساحة RGB الأصلية، سواء تم تصحيحها غاما أم لا.
↑ إن استخدام مصطلح "التشبع اللوني" هنا لا يتوافق فقط مع ورقة جوبلوف وغرينبيرغ الأصلية، بل يتماشى أيضًا مع التعريف القياسي النفسي الصحيح لهذا المصطلح. تُطلق بعض النماذج على هذه السمة اسم " التشبع " - على سبيل المثال، وضع المزج "التشبع" في برنامج أدوبي فوتوشوب - لكن هذا الاستخدام أكثر إرباكًا من استخدام المصطلح في نظامي HSL أو HSV، خاصةً عند استخدام تعريفين مختلفين تمامًا جنبًا إلى جنب.
معظم الأبحاث والكتب في مجال رسومات الحاسوب التي تتناول HSL أو HSV تتضمن صيغة أو خوارزمية تصفها بشكل رسمي. أما الصيغ التي سنوردها فيما يلي فهي مزيج من تلك الصيغ. انظر، على سبيل المثال، أغوستون (2005) أو فولي (1995).
↑ بذل هانبري وسيرا (2002) جهدًا كبيرًا في شرح سببإمكانية كتابة ما نسميه هنا "التشبع اللوني" على النحو التالي: max( R , G , B ) − min( R , G , B )، وبيان أن هذه القيمة هي شبه معيار . وقد خصصا مصطلح "التشبع اللوني" للمعيار الإقليدي في مستوى اللونية ( C2 لدينا )، وأطلقا على هذا التشبع في المسافة السداسية اسم "تشبع المسافة السداسية _" بدلاً من ذلك، كجزء من نموذج IHLS الخاص بهما.
↑ فيما يلي، يمكن اعتبار ضرب اللون في 60 درجة - أي 360 درجة / 6 - بمثابة النظير الهندسي السداسي للتحويل من الراديان إلى الدرجات، وهو الضرب في 360 درجة / 2 π : محيط دائرة الوحدة هو 2 π ؛ محيط سداسي الوحدة هو 6.
↑ لمزيد من التفاصيل حول مصطلح "لوما" ، انظر تشارلز بوينتون (2008) . انظر أيضًا قسم "مواصفات مساحة ألوان RGB ". يستخدم برنامج فوتوشوب حصريًا معاملات NTSC لوضع المزج "السطوع" بغض النظر عن مساحة ألوان RGB المستخدمة.^{[ 27 ]}
↑ تم اختيار الألوان التسعة الأولى في هذا الجدول يدويًا، وتم اختيار الألوان العشرة الأخيرة عشوائيًا.
↑ انظر سميث (1978) . تم أخذ العديد من لقطات الشاشة هذه من دليل واجهة المستخدم الرسومية ، وتم جمع الباقي من نتائج البحث عن الصور.
على سبيل المثال، تتيح أداة في برنامج Illustrator CS4، وأداة Kuler التابعة لشركة Adobe، للمستخدمين تحديد أنظمة ألوان بناءً على علاقات HSV، ولكن مع تعديل دائرة الألوان لتتوافق بشكل أفضل مع نموذج RYB المستخدم تقليديًا من قبل الرسامين. وتختار أدوات الويب ColorJack و Color Wizard و ColorBlender أنظمة الألوان بالرجوع إلى HSL أو HSV.
↑ جرب البحث على الويب عن " [اسم الإطار] منتقي الألوان" للحصول على أمثلة لإطار عمل معين، أو " منتقي ألوان جافا سكريبت " للحصول على نتائج عامة.
↑ يُطلق برنامج ArcGIS على تدرجات رموز الخريطة اسم "منحدرات الألوان". ويمكن للإصدارات الحالية من ArcGIS استخدام CIELAB بدلاً من ذلك لتعريفها.^{[ 30 ]}
↑ على سبيل المثال، احتوت النسخة الأولى من برنامج فوتوشوب على أداة تعتمد على نظام HSL؛ انظر "تدرج اللون/التشبع في فوتوشوب" في دليل واجهة المستخدم الرسومية للاطلاع على لقطات الشاشة.^{[ 31 ]}^{[ 32 ]}
↑ توضح وثائق برنامج فوتوشوب ذلك، على سبيل المثال، "السطوع: يُنشئ لونًا نهائيًا بدرجة اللون وتشبع اللون الأساسي وسطوع لون المزج."^{[ 33 ]}
↑ تم توحيد نمط HSL (مع إضاءة Rec. 601) أيضًا في CSS من خلال وثائق مقدمة من Adobe وCanon.^{[ 34 ]} انتقل برنامج GIMP 2.10 إلى LCH(ab) من هندسة HSV القديمة.^{[ 35 ]}
↑ يحتوي نموذج أوتا وآخرون على المعاملات التالية: $I1$ $= (R + G + B)/3$ $، I2$ = $(R - B) /2$ $، I3$ = $(2G - R - B) /4$ . $I1$ هو نفسه I لدينا $،$ $و$ I2 $و$ I3 $مشابهان$ لـ β و α لدينا على التوالي، باستثناء أن (أ) α يشير إلى اتجاه R في "مستوى اللونية"، $و$ $I3$ $يشير$ إلى اتجاه G ، و( $ب$ ) للمعاملات مقياس خطي مختلف يتجنب √3 الموجود في β لدينا.
↑ معظم العيوب المذكورة أدناه مدرجة في بوينتون (1997) ، وإن كانت مجرد عبارات، بدون أمثلة.
↑ بعض النقاط في هذه الأسطوانة تقع خارج النطاق .

مراجع

↑ انظر إلى فضاء اللون المطلق .
1 2 ليفكوفيتز وهيرمان (1993)
^ فيلهلم أوستوالد (1916). يموت فاربنفيبل . لايبزيغ.
^ فيلهلم أوستوالد (1918). يموت هارموني دير فاربن . لايبزيغ.
↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 4694286 ، بيرغستيدت، غار أ.، "جهاز وطريقة لتعديل الصور الملونة المعروضة"، نُشرت في 15 سبتمبر 1987، مُسجلة باسم شركة تيكترونيكس.
↑ توبي بيرك؛ آري كوفمان؛ لي براونستون (أغسطس 1982). "دراسة العوامل البشرية لأنظمة تدوين الألوان في رسومات الحاسوب" . مجلة اتصالات رابطة مكائن الحوسبة . 25 (8): 547-550 . doi : 10.1145/358589.358606 . S2CID 14838329 .
↑ مايكل دبليو. شوارتز؛ ويليام بي. كوان؛ جون سي. بيتي (أبريل 1987). "مقارنة تجريبية بين نماذج ألوان RGB وYIQ وLAB وHSV ونماذج الألوان المتضادة" . معاملات ACM في الرسومات . 6 (2): 123-158 . doi : 10.1145/31336.31338 . S2CID 17287484 .
↑ سارة أ. دوغلاس؛ آرثر إي. كيركباتريك (أبريل 1999). "النموذج والتمثيل: تأثير التغذية الراجعة البصرية على الأداء البشري في واجهة منتقي الألوان" . معاملات ACM في الرسومات . 18 (2): 96-127 . doi : 10.1145/318009.318011 . S2CID 14678328 .
↑ براءة الاختراع الأصلية لهذه الفكرة كانت من نصيب جورج فالنسي في عام 1938:
براءة اختراع FR رقم 841335 ، فالنسي، جورج، "Procédé de télévision en couleurs"، نُشرت بتاريخ 17-05-1939، وصدرت بتاريخ 06-02-1939
براءة الاختراع الأمريكية رقم 2375966 ، فالنسي، جورج، "نظام تلفزيوني ملون"، نُشرت في 15 مايو 1945
1 2 3 4 سميث (1978)
1 2 3 4 جوبلوف وجرينبيرج (1978)
↑ مورين سي. ستون (أغسطس 2001). "دراسة استقصائية للألوان في رسومات الحاسوب" . دورة في مؤتمر SIGGRAPH 2001.
↑ وير مايرز (يوليو 1979). "الرسومات الحاسوبية التفاعلية: التحليق عالياً - الجزء الأول" . مجلة الحاسوب . 12 (7): 8-17 . doi : 10.1109/MC.1979.1658808 . S2CID 15344162. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 أبريل 2021.
↑ ن. ماغنيتات-ثالمان؛ ن. شوروت؛ د. ثالمان (مارس 1984). "تدرج الألوان والتظليل والملمس باستخدام طرفية محدودة". منتدى رسومات الحاسوب . 3 : 83-90 . doi : 10.1111/j.1467-8659.1984.tb00092.x . S2CID 29541525 .
↑ فريق عمل رسومات الحاسوب (أغسطس 1979). "تقرير حالة لجنة تخطيط معايير الرسومات". ACM SIGGRAPH رسومات الحاسوب . 13 (3): 1-10 . doi : 10.1145/988497.988498 . S2CID 43687764 .
1 2 3 4 5 6 7 8 فيرتشايلد (2005) ، الصفحات 83-93
↑ كوهني (2003)
↑ المصطلحات القياسية للمظهر E284 . ASTM . 2009.
↑ معجم الإضاءة الدولي (الطبعة الرابعة ). اللجنة الدولية للإضاءة واللجنة الكهروتقنية الدولية . 1987. رقم ISBN 978-3-900734-07-7أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 27 فبراير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 فبراير 2010 .
↑ بوينتون (1997)
↑ شارما، ج. (2003). دليل التصوير الرقمي الملون . بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-0-8493-0900-7.
↑ هانبري وسيرا (2002)
1 2 هانبري (2008)
↑ باتريك لامبرت؛ تييري كارون (1999). "دمج رمزي لخصائص الإضاءة واللون والتشبع لتقسيم المناطق". التعرف على الأنماط . 32 (11): 1857. Bibcode : 1999PatRe..32.1857L . doi : 10.1016/S0031-3203(99)00010-2 .
↑ رافائيل سي. غونزاليس وريتشارد يوجين وودز (2008). معالجة الصور الرقمية ، الطبعة الثالثة. أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: برنتيس هول. ISBN 0-13-168728-Xالصفحات 407-413 .
↑ بوينتون (1997) . "ما هو وزن اللون الأحمر والأخضر والأزرق الذي يتوافق مع السطوع؟"
↑ بروس ليندبلوم (25-09-2001). http://lists.apple.com/archives/colorsync-users/2001/Sep/msg00488.html مؤرشف بتاريخ 07-07-2011 في أرشيف الإنترنت "ردًا على: قناة الإضاءة...".
1 2 3 4 تشنغ وآخرون (2001)
↑ تانتك تشيليك، كريس ليلي، و ل. ديفيد بارون (يوليو 2008). "وحدة ألوان CSS3 المستوى 3" .
↑ "العمل مع تدرجات الألوان" . معهد أبحاث الأنظمة البيئية . يناير 2008. تم الاطلاع عليه في 30 أغسطس 2017 .
↑ برادلي، جون (1994). "أدوات تعديل HSV" . عالم جون XV وأشياء رائعة أخرى .
↑ سينكل، كيريل (يناير 2010). "دليل المستخدم لبرنامج Picture Window و Picture Window Pro Digital Light & Color" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 12 مايو 2014.
↑ "أوضاع المزج" . دليل مستخدم فوتوشوب . شركة أدوبي سيستمز. 15 فبراير 2017.
↑ "التركيب والمزج - المستوى 1" . www.w3.org .
↑ "أوضاع مزج LCH في برنامج GIMP" . تسع درجات تحت الصفر .
↑ جون كيندر (1976). "التشبع، والصبغة، واللون المعياري". جامعة كارنيجي ميلون، قسم علوم الحاسوب، بيتسبرغ، بنسلفانيا.
↑ يو-إيتشي أوتا؛ تاكيو كانادي؛ توشيوكي ساكاي (1980). "معلومات اللون لتقسيم المناطق". رسومات الحاسوب ومعالجة الصور . 13 (3): 222. doi : 10.1016/0146-664X(80)90047-7 .
↑ فرانك بيريز؛ كريستوف كوخ (1994). "نحو تجزئة الصور الملونة في الدوائر المتكاملة التناظرية واسعة النطاق: الخوارزمية والأجهزة" (ملف PDF) . المجلة الدولية لرؤية الحاسوب . 12 : 17-42 . doi : 10.1007/BF01420983 . S2CID 6140819 .
↑ بروير، سينثيا أ. (1999). "إرشادات استخدام الألوان لتمثيل البيانات" . وقائع قسم الرسومات الإحصائية . الإسكندرية، فرجينيا: الجمعية الإحصائية الأمريكية. ص 55-60 . مؤرشف من الأصل بتاريخ 7 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 فبراير 2010 .
↑ فيشر، نيكولاس (1993). التحليل الإحصائي للبيانات الدائرية . مطبعة جامعة كامبريدج. doi : 10.1017/CBO9780511564345 . ISBN 978-0-521-35018-1.
↑ هانبري، آلان (2003). الإحصاءات الدائرية المطبقة على الصور الملونة . ورشة العمل الشتوية الثامنة لرؤية الحاسوب. CiteSeerX 10.1.1.4.1381 .
↑ بوينتون (1997) . "ما هما HSB و HLS؟"

فهرس

أغوستون، ماكس ك. (2005). رسومات الحاسوب والنمذجة الهندسية: التنفيذ والخوارزميات . لندن: سبرينغر. ص 300-306 . ISBN 978-1-85233-818-3.يحتوي كتاب أغوستون على وصف لـ HSV و HSL، وخوارزميات في شبه كود للتحويل إلى كل منهما من RGB، والعكس مرة أخرى.
تشنغ، هنغ دا؛ جيانغ، شيهوا؛ صن، أنجيلا؛ وانغ، جينجلي (2001). “تجزئة الصور الملونة: التقدم والآفاق”. التعرف على الأنماط . 34 (12): 2259. بيب كود : 2001باتري..34.2259 C . سيتيسيركس 10.1.1.119.2886 . دوى : 10.1016/S0031-3203(00)00149-7 . S2CID 205904573 . يقدم هذا الاستعراض الأدبي لرؤية الحاسوب ملخصًا موجزًا للأبحاث في مجال تجزئة الصور الملونة، بما في ذلك تلك التي تستخدم تمثيلات HSV وHSI.
فيرتشايلد، مارك د. (2005). نماذج مظهر اللون ( الطبعة الثانية). أديسون-ويسلي.لا يتناول هذا الكتاب نظامي HSL أو HSV على وجه التحديد، ولكنه أحد أكثر الموارد سهولة في القراءة ودقة حول علم الألوان الحالي.
فولي، جيه دي ؛ وآخرون (1995). رسومات الحاسوب: المبادئ والتطبيق ( الطبعة الثانية). ريدوود سيتي، كاليفورنيا: أديسون-ويسلي. ISBN 978-0-201-84840-3.يحتوي هذا المجلد، وهو كتاب قياسي في مجال رسومات الحاسوب في التسعينيات، على فصل كامل من الخوارزميات للتحويل بين نماذج الألوان، في لغة C.
هانبري، آلان؛ سيرا، جان (ديسمبر 2002). تمثيل لوني ثلاثي الأبعاد بإحداثيات قطبية مناسب لتحليل الصور . فيينا، النمسا: جامعة فيينا للتكنولوجيا.{{cite book}}تم |work=تجاهله ( مساعدة )
هانبري، آلان (2008). "بناء فضاءات لونية إحداثية أسطوانية" (ملف PDF) . رسائل التعرف على الأنماط . 29 (4): 494-500 . Bibcode : 2008PaReL..29..494H . CiteSeerX 10.1.1.211.6425 . doi : 10.1016/j.patrec.2007.11.002 .
جوبلوف، جورج هـ.؛ جرينبيرج، دونالد (أغسطس 1978). "مساحات الألوان لرسومات الحاسوب" (ملف PDF) . رسومات الحاسوب . 12 (3): 20-25 . doi : 10.1145/965139.807362 .كانت ورقة جوبلوف وجرينبيرج هي الأولى التي تصف نموذج HSL، والذي تقارنه بنموذج HSV.
كوهني، رولف ج. (2003). فضاء اللون وتقسيماته: نظام اللون من العصور القديمة إلى الوقت الحاضر . نيويورك: وايلي. ISBN 978-0-471-32670-0.لا يذكر هذا الكتاب سوى HSL وHSV بإيجاز، ولكنه وصف شامل لأنظمة ترتيب الألوان عبر التاريخ.
ليفكوفيتز، حاييم؛ هيرمان، غابور ت. (1993). "GLHS: نموذج لوني عام للسطوع والصبغة والتشبع". CVGIP: النماذج الرسومية ومعالجة الصور . 55 (4): 271-285 . doi : 10.1006/cgip.1993.1019 .تشرح هذه الورقة البحثية كيف يمكن اعتبار كل من HSL وHSV، بالإضافة إلى نماذج أخرى مماثلة، بمثابة متغيرات محددة لنموذج "GLHS" الأكثر عمومية. ويقدم ليفكوفيتز وهيرمان رمزًا زائفًا للتحويل من RGB إلى GLHS والعكس.
ماك إيفوي، بروس (يناير 2010). "رؤية الألوان" . handprint.com .وخاصةً الأقسام المتعلقة بـ "نماذج الألوان الحديثة" و "نظرية الألوان الحديثة" . يُعد موقع ماك إيفوي الشامل حول علم الألوان ومزج الدهانات من أفضل المصادر على الإنترنت. في هذه الصفحة، يشرح خصائص تكوين الألوان، والأهداف العامة وتاريخ أنظمة ترتيب الألوان - بما في ذلك HSL وHSV - وأهميتها العملية للرسامين.
بوينتون، تشارلز (1997). "أسئلة متكررة حول اللون" . poynton.com .توضح صفحة الأسئلة الشائعة المنشورة ذاتيًا، والتي قام بنشرها خبير الفيديو الرقمي تشارلز بوينتون، من بين أمور أخرى، لماذا تعتبر هذه النماذج في رأيه "غير مجدية لتحديد اللون بدقة"، ويجب التخلي عنها لصالح نماذج أكثر ملاءمة من الناحية النفسية.
بوينتون، تشارلز (2008). " الأشعة فوق البنفسجية YUV والإضاءة تُعتبر ضارة" . poynton.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أغسطس 2017 .
سميث، ألفي راي (أغسطس 1978). "أزواج تحويل نطاق الألوان" . رسومات الحاسوب . 12 (3): 12-19 . doi : 10.1145/965139.807361 .هذه هي الورقة البحثية الأصلية التي تصف نموذج "المخروط السداسي"، HSV. كان سميث باحثًا في مختبر رسومات الحاسوب التابع لمعهد نيويورك للتكنولوجيا . ويصف استخدام HSV في برنامج مبكر للرسم الرقمي .

روابط خارجية

تطبيق توضيحي لتحويل الألوان
ألوان HSV من تصميم هيكتور زينيل، مشروع عروض وولفرام .
تحويل HSV إلى RGB بواسطة CodeBeautify.

[2] في ورقة جوبلوف وغرينبيرغ (1978) التي قدمت نظام HSL لأول مرة، أطلقوا على سطوع HSL اسم "الشدة"، وعلى تشبع HSL اسم "اللون النسبي"، وعلى تشبع HSV اسم "التشبع"، وعلى قيمة HSV اسم "القيمة". وقد وصفوا وقارنوا بدقة ووضوح ثلاثة نماذج: الصبغة/اللون/الشدة، والصبغة/اللون النسبي/الشدة، والصبغة/القيمة/التشبع. لسوء الحظ، لم يكن المؤلفون اللاحقون دقيقين بما فيه الكفاية، وأصبح الاستخدام الحالي لهذه المصطلحات غير متسق ومضللاً في كثير من الأحيان.

[3] تم صياغة اسم hexcone للهرم السداسي في سميث (1978) ، وظل هذا الاسم شائعًا.

[11] على سبيل المثال ، وجدت دراسة أجراها بيرك وآخرون عام ١٩٨٢ أن المستخدمين كانوا أكثر قدرة على وصف الألوان باستخدام إحداثيات HSL مقارنةً بإحداثيات RGB، بعد تدريبهم على كلا النظامين، لكنهم كانوا أكثر كفاءةً في وصفها باستخدام نموذج CNS للغة الطبيعية (الذي يستخدم أسماءً مثل "أصفر مخضر رمادي داكن جدًا" أو "بنفسجي مزرق متوسط القوة"). مع ذلك، لا ينبغي اعتبار هذه النتائج قاعدةً مطلقة: فقد وجدت دراسة أجراها شوارتز وآخرون عام ١٩٨٧ أن المستخدمين استطاعوا مطابقة الألوان باستخدام عناصر تحكم RGB بشكل أسرع من عناصر تحكم HSL؛ كما وجدت دراسة أجراها دوغلاس وكيركباتريك عام ١٩٩٩ أن التغذية البصرية الراجعة في واجهة المستخدم كانت أكثر أهمية من نموذج الألوان المستخدم تحديدًا، بالنسبة لسرعة مطابقة المستخدم.^{[ ٦ ]}^{[ ٧ ]}^{[ ٨ ]}

[20] "من الواضح أنه إذا كان من المقرر وصف مظهر اللون بطريقة منهجية ورياضية، فإن تعريفات الظواهر التي يتم وصفها يجب أن تكون دقيقة ومتفق عليها عالميًا."^{[ 16 ]}

[26] فيصياغة ليفكوفيتز وهيرمان ، تُمثل R و G و B الفولتية على مدافع شاشة CRT، والتي قد يكون لها قيم عظمى مختلفة، وبالتالي يمكن أن يكون نطاقها الديكارتي مربعًا بأي أبعاد غير متساوية. تستخدم تعريفات أخرى عادةً قيمًا صحيحة في النطاق [ 0، 255] ، حيث تُخزن قيمة كل مكون في بايت واحد . نُعرّف نطاق RGB على أنه مكعب وحدة تسهيلًا للأمر لأنه يُبسط ويُوضح العمليات الحسابية. أيضًا، بشكل عام، يتم حساب HSL و HSV اليوم مباشرةً من R ′ و G ′ و B ′ المصححة غاما - على سبيل المثال في فضاء sRGB - ولكن، عند تطوير النماذج، ربما كانت تحويلات لفضاء RGB خطي. لم يتناول المؤلفون الأوائل تصحيح غاما على الإطلاق، باستثناء ألفي راي سميث ^[¹⁰^] الذي ذكر بوضوح أنه "سنفترض أن شاشة RGB هي جهاز خطي"، وبالتالي صمم HSV باستخدام RGB خطي. سنقوم بإسقاط الأعداد الأولية، ويجب اعتبار التسميات R و G و B بمثابة السمات الثلاث لمساحة RGB الأصلية، سواء تم تصحيحها غاما أم لا.

[27] إن استخدام مصطلح "التشبع اللوني" هنا لا يتوافق فقط مع ورقة جوبلوف وغرينبيرغ الأصلية، بل يتماشى أيضًا مع التعريف القياسي النفسي الصحيح لهذا المصطلح. تُطلق بعض النماذج على هذه السمة اسم " التشبع " - على سبيل المثال، وضع المزج "التشبع" في برنامج أدوبي فوتوشوب - لكن هذا الاستخدام أكثر إرباكًا من استخدام المصطلح في نظامي HSL أو HSV، خاصةً عند استخدام تعريفين مختلفين تمامًا جنبًا إلى جنب.

[formulasources-28] معظم الأبحاث والكتب في مجال رسومات الحاسوب التي تتناول HSL أو HSV تتضمن صيغة أو خوارزمية تصفها بشكل رسمي. أما الصيغ التي سنوردها فيما يلي فهي مزيج من تلك الصيغ. انظر، على سبيل المثال، أغوستون (2005) أو فولي (1995).

[29] بذل هانبري وسيرا (2002) جهدًا كبيرًا في شرح سببإمكانية كتابة ما نسميه هنا "التشبع اللوني" على النحو التالي: max( R , G , B ) − min( R , G , B )، وبيان أن هذه القيمة هي شبه معيار . وقد خصصا مصطلح "التشبع اللوني" للمعيار الإقليدي في مستوى اللونية ( C2 لدينا )، وأطلقا على هذا التشبع في المسافة السداسية اسم "تشبع المسافة السداسية _" بدلاً من ذلك، كجزء من نموذج IHLS الخاص بهما.

[30] فيما يلي، يمكن اعتبار ضرب اللون في 60 درجة - أي 360 درجة / 6 - بمثابة النظير الهندسي السداسي للتحويل من الراديان إلى الدرجات، وهو الضرب في 360 درجة / 2 π : محيط دائرة الوحدة هو 2 π ؛ محيط سداسي الوحدة هو 6.

[37] لمزيد من التفاصيل حول مصطلح "لوما" ، انظر تشارلز بوينتون (2008) . انظر أيضًا قسم "مواصفات مساحة ألوان RGB ". يستخدم برنامج فوتوشوب حصريًا معاملات NTSC لوضع المزج "السطوع" بغض النظر عن مساحة ألوان RGB المستخدمة.^{[ 27 ]}

[39] تم اختيار الألوان التسعة الأولى في هذا الجدول يدويًا، وتم اختيار الألوان العشرة الأخيرة عشوائيًا.

[40] انظر سميث (1978) . تم أخذ العديد من لقطات الشاشة هذه من دليل واجهة المستخدم الرسومية ، وتم جمع الباقي من نتائج البحث عن الصور.

[41] على سبيل المثال، تتيح أداة في برنامج Illustrator CS4، وأداة Kuler التابعة لشركة Adobe، للمستخدمين تحديد أنظمة ألوان بناءً على علاقات HSV، ولكن مع تعديل دائرة الألوان لتتوافق بشكل أفضل مع نموذج RYB المستخدم تقليديًا من قبل الرسامين. وتختار أدوات الويب ColorJack و Color Wizard و ColorBlender أنظمة الألوان بالرجوع إلى HSL أو HSV.

[42] جرب البحث على الويب عن " [اسم الإطار] منتقي الألوان" للحصول على أمثلة لإطار عمل معين، أو " منتقي ألوان جافا سكريبت " للحصول على نتائج عامة.

[45] يُطلق برنامج ArcGIS على تدرجات رموز الخريطة اسم "منحدرات الألوان". ويمكن للإصدارات الحالية من ArcGIS استخدام CIELAB بدلاً من ذلك لتعريفها.^{[ 30 ]}

[48] على سبيل المثال، احتوت النسخة الأولى من برنامج فوتوشوب على أداة تعتمد على نظام HSL؛ انظر "تدرج اللون/التشبع في فوتوشوب" في دليل واجهة المستخدم الرسومية للاطلاع على لقطات الشاشة.^{[ 31 ]}^{[ 32 ]}

[50] توضح وثائق برنامج فوتوشوب ذلك، على سبيل المثال، "السطوع: يُنشئ لونًا نهائيًا بدرجة اللون وتشبع اللون الأساسي وسطوع لون المزج."^{[ 33 ]}

[53] تم توحيد نمط HSL (مع إضاءة Rec. 601) أيضًا في CSS من خلال وثائق مقدمة من Adobe وCanon.^{[ 34 ]} انتقل برنامج GIMP 2.10 إلى LCH(ab) من هندسة HSV القديمة.^{[ 35 ]}

[54] يحتوي نموذج أوتا وآخرون على المعاملات التالية: $I1$ $= (R + G + B)/3$ $، I2$ = $(R - B) /2$ $، I3$ = $(2G - R - B) /4$ . $I1$ هو نفسه I لدينا $،$ $و$ I2 $و$ I3 $مشابهان$ لـ β و α لدينا على التوالي، باستثناء أن (أ) α يشير إلى اتجاه R في "مستوى اللونية"، $و$ $I3$ $يشير$ إلى اتجاه G ، و( $ب$ ) للمعاملات مقياس خطي مختلف يتجنب √3 الموجود في β لدينا.

[58] معظم العيوب المذكورة أدناه مدرجة في بوينتون (1997) ، وإن كانت مجرد عبارات، بدون أمثلة.

[63] بعض النقاط في هذه الأسطوانة تقع خارج النطاق .

[1] انظر إلى فضاء اللون المطلق .

[Levkowitz-4] 1 2 ليفكوفيتز وهيرمان (1993)

[5] فيلهلم أوستوالد (1916). يموت فاربنفيبل . لايبزيغ.

[6] فيلهلم أوستوالد (1918). يموت هارموني دير فاربن . لايبزيغ.

[7] براءة الاختراع الأمريكية رقم 4694286 ، بيرغستيدت، غار أ.، "جهاز وطريقة لتعديل الصور الملونة المعروضة"، نُشرت في 15 سبتمبر 1987، مُسجلة باسم شركة تيكترونيكس.

[8] توبي بيرك؛ آري كوفمان؛ لي براونستون (أغسطس 1982). "دراسة العوامل البشرية لأنظمة تدوين الألوان في رسومات الحاسوب" . مجلة اتصالات رابطة مكائن الحوسبة . 25 (8): 547-550 . doi : 10.1145/358589.358606 . S2CID 14838329 .

[9] مايكل دبليو. شوارتز؛ ويليام بي. كوان؛ جون سي. بيتي (أبريل 1987). "مقارنة تجريبية بين نماذج ألوان RGB وYIQ وLAB وHSV ونماذج الألوان المتضادة" . معاملات ACM في الرسومات . 6 (2): 123-158 . doi : 10.1145/31336.31338 . S2CID 17287484 .

[10] سارة أ. دوغلاس؛ آرثر إي. كيركباتريك (أبريل 1999). "النموذج والتمثيل: تأثير التغذية الراجعة البصرية على الأداء البشري في واجهة منتقي الألوان" . معاملات ACM في الرسومات . 18 (2): 96-127 . doi : 10.1145/318009.318011 . S2CID 14678328 .

[12] براءة الاختراع الأصلية لهذه الفكرة كانت من نصيب جورج فالنسي في عام 1938:
براءة اختراع FR رقم 841335 ، فالنسي، جورج، "Procédé de télévision en couleurs"، نُشرت بتاريخ 17-05-1939، وصدرت بتاريخ 06-02-1939
براءة الاختراع الأمريكية رقم 2375966 ، فالنسي، جورج، "نظام تلفزيوني ملون"، نُشرت في 15 مايو 1945

[Smith-13] 1 2 3 4 سميث (1978)

[Joblove-14] 1 2 3 4 جوبلوف وجرينبيرج (1978)

[15] مورين سي. ستون (أغسطس 2001). "دراسة استقصائية للألوان في رسومات الحاسوب" . دورة في مؤتمر SIGGRAPH 2001.

[16] وير مايرز (يوليو 1979). "الرسومات الحاسوبية التفاعلية: التحليق عالياً - الجزء الأول" . مجلة الحاسوب . 12 (7): 8-17 . doi : 10.1109/MC.1979.1658808 . S2CID 15344162. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 أبريل 2021.

[17] ن. ماغنيتات-ثالمان؛ ن. شوروت؛ د. ثالمان (مارس 1984). "تدرج الألوان والتظليل والملمس باستخدام طرفية محدودة". منتدى رسومات الحاسوب . 3 : 83-90 . doi : 10.1111/j.1467-8659.1984.tb00092.x . S2CID 29541525 .

[18] فريق عمل رسومات الحاسوب (أغسطس 1979). "تقرير حالة لجنة تخطيط معايير الرسومات". ACM SIGGRAPH رسومات الحاسوب . 13 (3): 1-10 . doi : 10.1145/988497.988498 . S2CID 43687764 .

[Fairchild-term-19] 1 2 3 4 5 6 7 8 فيرتشايلد (2005) ، الصفحات 83-93

[Kuehni-21] كوهني (2003)

[22] المصطلحات القياسية للمظهر E284 . ASTM . 2009.

[23] معجم الإضاءة الدولي (الطبعة الرابعة ). اللجنة الدولية للإضاءة واللجنة الكهروتقنية الدولية . 1987. رقم ISBN 978-3-900734-07-7أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 27 فبراير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 فبراير 2010 .

[Poynton-24] بوينتون (1997)

[25] شارما، ج. (2003). دليل التصوير الرقمي الملون . بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-0-8493-0900-7.

[Hanbury2002-31] هانبري وسيرا (2002)

[Hanbury2008-32] 1 2 هانبري (2008)

[33] باتريك لامبرت؛ تييري كارون (1999). "دمج رمزي لخصائص الإضاءة واللون والتشبع لتقسيم المناطق". التعرف على الأنماط . 32 (11): 1857. Bibcode : 1999PatRe..32.1857L . doi : 10.1016/S0031-3203(99)00010-2 .

[34] رافائيل سي. غونزاليس وريتشارد يوجين وودز (2008). معالجة الصور الرقمية ، الطبعة الثالثة. أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: برنتيس هول. ISBN 0-13-168728-Xالصفحات 407-413 .

[35] بوينتون (1997) . "ما هو وزن اللون الأحمر والأخضر والأزرق الذي يتوافق مع السطوع؟"

[36] بروس ليندبلوم (25-09-2001). http://lists.apple.com/archives/colorsync-users/2001/Sep/msg00488.html مؤرشف بتاريخ 07-07-2011 في أرشيف الإنترنت "ردًا على: قناة الإضاءة...".

[Cheng-38] 1 2 3 4 تشنغ وآخرون (2001)

[43] تانتك تشيليك، كريس ليلي، و ل. ديفيد بارون (يوليو 2008). "وحدة ألوان CSS3 المستوى 3" .

[44] "العمل مع تدرجات الألوان" . معهد أبحاث الأنظمة البيئية . يناير 2008. تم الاطلاع عليه في 30 أغسطس 2017 .

[46] برادلي، جون (1994). "أدوات تعديل HSV" . عالم جون XV وأشياء رائعة أخرى .

[47] سينكل، كيريل (يناير 2010). "دليل المستخدم لبرنامج Picture Window و Picture Window Pro Digital Light & Color" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 12 مايو 2014.

[49] "أوضاع المزج" . دليل مستخدم فوتوشوب . شركة أدوبي سيستمز. 15 فبراير 2017.

[51] "التركيب والمزج - المستوى 1" . www.w3.org .

[52] "أوضاع مزج LCH في برنامج GIMP" . تسع درجات تحت الصفر .

[55] جون كيندر (1976). "التشبع، والصبغة، واللون المعياري". جامعة كارنيجي ميلون، قسم علوم الحاسوب، بيتسبرغ، بنسلفانيا.

[56] يو-إيتشي أوتا؛ تاكيو كانادي؛ توشيوكي ساكاي (1980). "معلومات اللون لتقسيم المناطق". رسومات الحاسوب ومعالجة الصور . 13 (3): 222. doi : 10.1016/0146-664X(80)90047-7 .

[57] فرانك بيريز؛ كريستوف كوخ (1994). "نحو تجزئة الصور الملونة في الدوائر المتكاملة التناظرية واسعة النطاق: الخوارزمية والأجهزة" (ملف PDF) . المجلة الدولية لرؤية الحاسوب . 12 : 17-42 . doi : 10.1007/BF01420983 . S2CID 6140819 .

[59] بروير، سينثيا أ. (1999). "إرشادات استخدام الألوان لتمثيل البيانات" . وقائع قسم الرسومات الإحصائية . الإسكندرية، فرجينيا: الجمعية الإحصائية الأمريكية. ص 55-60 . مؤرشف من الأصل بتاريخ 7 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 فبراير 2010 .

[60] فيشر، نيكولاس (1993). التحليل الإحصائي للبيانات الدائرية . مطبعة جامعة كامبريدج. doi : 10.1017/CBO9780511564345 . ISBN 978-0-521-35018-1.

[61] هانبري، آلان (2003). الإحصاءات الدائرية المطبقة على الصور الملونة . ورشة العمل الشتوية الثامنة لرؤية الحاسوب. CiteSeerX 10.1.1.4.1381 .

[62] بوينتون (1997) . "ما هما HSB و HLS؟"

[ 1 ]

[ أ ]

[ ب ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ D ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ E ]

[ F ]

[ G ]

[ H ]

[ I ]

[

[

[

[ 25 ]

[ 26 ]

[ J ]

[

[ K ]

[ L ]

[ M ]

[ N ]

[ 29 ]

تُستخدم أنظمة HSL

بالنسبة

[ س ]

[ ص ]

[ S ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

الناحية

[ 39 ]

[ 40 ]

[

[ 42 ]

U ] ،

[ ٦ ]

[ ٧ ]

[ ٨ ]

[ 27 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗