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：

1. type
2. //与GDI+TBitmapData结构兼容的图像数据结构
3. TImageData=packedrecord
4. Width:LongWord;//图像宽度
5. Height:LongWord;//图像高度
6. Stride:LongWord;//图像扫描线字节长度
7. PixelFormat:LongWord;//未使用
8. Scan0:Pointer;//图像数据地址
9. Reserved:LongWord;//保留
10. end;
11. PImageData=^TImageData;
13. //获取TBitmap图像的TImageData数据结构，便于处理TBitmap图像
14. functionGetImageData(Bmp:TBitmap):TImageData;
15. begin
16. Bmp.PixelFormat:=pf32bit;
17. Result.Width:=Bmp.Width;
18. Result.Height:=Bmp.Height;
19. Result.Scan0:=Bmp.ScanLine[Bmp.Height-1];
20. Result.Stride:=Result.Widthshl2;
21. //Result.Stride:=(((32*Bmp.Width)+31)and$ffffffe0)shr3;
22. end;

过程代码：

1. //调整图象明度
2. procedurePSBrightness(Data:TImageData;Value:Integer);
3. asm
4. pushebp
5. pushesi
6. pushedi
7. pushebx
9. movedi,[eax+16]//edi=Data.Scan0
10. movebp,[eax+4]//edp=Data.Height*Data.Width
11. imulebp,[eax]
12. movesi,edx//esi=Value
13. movebx,255//ebx=255
14. cld
15. @PixelLoop://for(i=ebp;i>0;i--)
16. movecx,3//{
17. @vLoop://for(j=3;j>0;j--)
18. movzxeax,[edi]//{
19. pusheax
20. testesi,esi
21. js@@1
22. negeax//if(Value>0)
23. addeax,ebx//rgb=rgb+(255-rgb)*Value/255
24. @@1:
25. imuleax,esi//else
26. cdq//rgb=rgb+rgb*Value/255
27. idivebx
28. popedx
29. addeax,edx
30. jns@@2//rgb=max(0,min(255,rgb))
31. xoreax,eax
32. jmp@@3
33. @@2:
34. cmpeax,ebx
35. jle@@3
36. moveax,ebx
37. @@3:
38. stosb//*edi++=rgb
39. loop@vLoop//}
40. incedi//edi++
41. decebp
42. jnz@PixelLoop//}
44. popebx
45. popedi
46. popesi
47. popebp
48. end;
50. //调整GDI+图象明度
51. procedureGdipPSBrightness(Bmp:TGpBitmap;Value:Integer);
52. var
53. Data:TBitmapData;
54. begin
55. ifValue=0thenExit;
56. Data:=Bmp.LockBits(GpRect(0,0,Bmp.Width,Bmp.Height),[imRead,imWrite],pf32bppARGB);
57. try
58. PSBrightness(TImageData(Data),Value);
59. finally
60. Bmp.UnlockBits(Data);
61. end;
62. end;
64. //调整TBitmap图象明度
65. procedureBitmapPSBrightness(Bmp:TBitmap;Value:Integer);
66. begin
67. ifValue<>0then
68. HSLBrightness(GetImageData(Bmp),Value);
69. 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：

2. procedureTForm1.Button1Click(Sender:TObject);
3. var
4. Image:TGpBitmap;
5. g:TGpGraphics;
6. begin
7. Image:=TGpBitmap.Create('D:/VclLib/GdiplusDemo/Media/20041001.jpg');
8. g:=TGpGraphics.Create(Handle,False);
9. g.DrawImage(Image,10,10);
10. GdipPSBrightness(Image,30);
11. g.DrawImage(Image,10,220);
12. Image.Free;
13. g.Free;
14. end;
16. procedureTForm1.Button2Click(Sender:TObject);
17. var
18. Image:TBitmap;
19. begin
20. Image:=TBitmap.Create;
21. Image.LoadFromFile('D:/VclLib/GdiplusDemo/Media/20041001.bmp');
22. Canvas.Draw(10,10,Image);
23. BitmapPSBrightness(Image,-30);
24. Canvas.Draw(10,220,Image);
25. Image.Free;
26. end;

　　如有错误请来信指正：[e-mail]