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前端需要了解的颜色模型,RGB、HSL和HSV

颜色模型,是用来表示颜色的数学模型。比如最常见的 RGB模型,使用 红绿蓝 三色来表示颜色。
一般的颜色模型,可以按照如下分类:

面向硬件设备的颜色模型:RGB,CMYK,YCrCb。
面向视觉感知的颜色模型:HSL,HSV(B),HSI,Lab。

不同的颜色模型有不同的应用场景,而RGB模型适合于显示器这样的的设备。

其中,前端支持的是 RGBHSL,即在前端页面中只有这两种模型的颜色值可以有效展示出来。
而对于 HSV,则是我们在创建颜色选择器插件时所需要了解的一种模型。
目前,chrome 浏览器,实现 H5 的颜色色盘,就是基于 HSV 模型:
前端需要了解的颜色模型,RGB、HSL和HSV
注意:fixfore 浏览器支持的仍然是电脑系统色盘(如win系统下,与画图软件中编辑颜色的色盘一样)。

本文将主要介绍 RGBHSLHSV 这三种模型。

RGB模型

RGB 即常说的 红(R)、绿(G)、蓝(B) 三原色模型,是运用最广泛的颜色模型。
特别是在前端开发中,几乎都使用该模型处理颜色。如:rgb(0, 0, 255)#d3d3d3
该模型通过红绿蓝三个颜色通道的变化和相互之间的混合叠加,使用不同的强度,表现出不同的颜色。
它是一种加色混色模型,在叠加混合的过程中,亮度等于色彩亮度的综合,混合的越多亮度就越高。

根据三色的取值不同,一般有以下几种类型:

  • R5G5B5(A1):16位,各色都用5位表示,取值范围 0-31(2^5 - 1),剩余1位作Alpha通道或者不用。
  • R5G6B5:16位,R和B占用5位,取值范围 0-31(2^5);G占用6位,取值范围 0-63(2^6 - 1)
  • R8G8B8:24位,各色都用8位表示,取值范围为 0-255(2^8 - 1)
    最多能有 2^24 种颜色,从24位开始的颜色就是真彩色,基本达到人眼极限。
  • R8G8B8(A8):32位,各色都用8位表示,取值范围为 0-255(2^8 - 1),剩余8位作Alpha通道或者不用。

这其中,最常见的当然就是24位和32位的类型。
三色通道中每个颜色有256阶的亮度,为0时最暗,255时最亮。
如果三色的数值都相同时,就会产生不同灰度值的灰度色调,都为0时最暗黑色,都为255时最亮白色。

RGB颜色值

先看下 RGB 颜色值在前端的展现,如红色:

'rgb(255, 0, 0)' 'rgba(255, 0, 0, 1)' // 带透明度 '#ff0000' '#f00' // 缩写 'red' // 颜色名称 

描述RGB模型,使用的颜色值,有 rgbhex16 进制两种方式。

  • rgb(0,0,0) 表示法,一般情况下,红绿蓝三色分别取值范围 0-255,如果加上 alpha 透明通道,则为 rgba(0,0,0,1)
  • hex 16进制表示法,采用十六进制对24比特的一种展示方式,如 #000000,共6位,每两位分别对应红绿蓝,相同时可缩写为 #000
    hex 也可以使用 #00000000,后面加上透明度的十六进制数值。

此外,在前端开发中,还可以使用颜色名称如 redgreengray 等标识颜色。
实际上,这里的颜色名称仍然是对应的一个RGB颜色值,有一个规定的颜色名称与值的关系表。大部分的颜色单词基本都能使用。

上面两种表示法的简单转换关系,如下所示。

rgb 转 hex

function getHex (num) {   let val = num.toString(16)   val = (val.length === 1) ? ('0' + val) : val   return val } function rgbaToHexa (red, green, blue, alpha) {   red = getHex(red)   green = getHex(green)   blue = getHex(blue)   alpha = Math.round(alpha * 255)   alpha = getHex(alpha)   return '#' + red + green + blue + alpha } 

hex 转 rgb

function hexaToRgba (color) {   const value = color.slice(color.indexOf('#') + 1)   const isShort = value.length === 3 || value.length === 4   const hasAlpha = value.length === 4 || value.length === 8   const r = isShort ? (value.charAt(0) + value.charAt(0)) : value.substring(0, 2)   const g = isShort ? (value.charAt(1) + value.charAt(1)) : value.substring(2, 4)   const b = isShort ? (value.charAt(2) + value.charAt(2)) : value.substring(4, 6)   let a = hasAlpha ? (isShort ? (value.charAt(3) + value.charAt(3)) : value.substring(6, 8)) : 'FF'   a = parseFloat((parseInt(a, 16) / 255).toFixed(2))   return [parseInt(r, 16), parseInt(g, 16), parseInt(b, 16), a] } 

HSL模型

前端在颜色的处理上,除了支持 RGB 模型外,另外支持的就只有 HSL 模型,所以我们需要了下解该模型。

HSL 颜色值表示,红色:

hsl(0, 100%, 50%) hsla(0, 100%, 50%, 1) // 带透明度 

HSL 是对色相H(hue)饱和度S(saturation)亮度L(lightness)的处理得到颜色的一种模型。

  • 色相(H):
    色相、色调,代表人眼所能看到的不同的颜色,本质就是一种颜色。与 HSV(B) 模型中的 H 概念相同。
    色相的定义中,许多的颜色分布在一个圆环上,取值范围则是 0-360度,每个角度代表着一种颜色。
    在HSL和HSV的模型中,色相是以六大主色为基础,他们分别按 60 度的间隔排列在圆环上。这六大主色分别是:360°/0°红、60°黄、120°绿、180°青、240°蓝、300°洋红。
    而在前端进行处理时,常常把圆环处理成长方形的色块,通过颜色的线性渐变方式进行分段处理,角度换算成一定的比例,如下所示:
    前端需要了解的颜色模型,RGB、HSL和HSV

    linear-gradient(90deg, #f00, #ff0 17%, #0f0 33%, #0ff 50%, #00f 67%, #f0f 83%, #f00); 
  • 饱和度(S):
    饱和度是指颜色的强度或纯度,使用 0 ~ 100% 的百分比来度量。
    表示色相中颜色成分所占的比例,数值越大,颜色中的灰色越少,颜色越鲜艳,呈现的是一种从灰色到色相颜色的变化。

  • 亮度(L):
    表现颜色的明暗程度,使用 0 ~ 100% 的百分比来度量。
    反映色彩中混入的黑白两色,50% 处只有纯色,小于 50% 时,数值越小混入的黑色越多,越接近于黑色;大于 50% 时,数值越大混入的白色越多,越接近于白色。
    L最大时必为白色,L最小时必为黑色。
    体现的是从黑色到色相(H)选择颜色再到白色的过渡。

HSV(B)模型

HSV 颜色值表示,红色:

// 前端不支持 hsv(0, 100%, 100%) hsva(0, 100%, 100%, 1) // 带透明度 

HSV 采用色相H(hue)饱和度S(saturation)明度V(Value)3个参数来表示颜色的一种方式。
HSVHSL 两个模型都是更偏向于视觉上直观的感觉。
HSVHSB 的内容基本是一样的,可以理解为两种不同写法而已,其中 B( brightness )。

  • 色相(H):
    HSL 模型中的 H 色相。

  • 饱和度(S):
    饱和度是指颜色的强度或纯度,使用 0 ~ 100% 的百分比来度量。
    HSV 中更多的是反映色相的颜色中混入白色的值,值越大白色越少色相颜色越纯,值越小白色越多色相颜色越淡。

  • 明度(V):
    表现颜色的明暗程度,使用 0 ~ 100% 的百分比来度量。
    反映色相的颜色中混入的黑色的值,值越小黑色越多颜色更暗(黑),值越大黑色越少颜色更纯(亮)。
    体现的是从黑色到色相(H)选择颜色的过渡。

RGB 与 HSL 的转换

下面是常用的 rgb 颜色值与 hsl 之间互相转换的代码。
注意:
这两个过程中,由于取整去除了小数位,并不是完全可逆的,可能存在个别个位数的差值。
虽有些微差别,但在页面颜色显示上基本没分别,因为人眼分辨不出来。

rgb 转 hsl

function rgbToHsl (red, green, blue) {   red = red / 255   green = green / 255   blue = blue / 255    let hue = saturation = lightness = 0   const max = Math.max(red, green, blue)   const min = Math.min(red, green, blue)   const diff = max - min   const sum = max + min    lightness = sum / 2      if (diff) {     saturation = lightness > 0.5 ? diff / (2 - sum) : diff / sum     switch (max) {       case red:         hue = (green - blue) / diff + (green < blue ? 6 : 0)         break       case green:         hue = (blue - red) / diff + 2         break       case blue:         hue = (red - green) / diff + 4         break     }     hue = hue / 6   }    hue = Math.round(hue * 360)   saturation = Math.round(saturation * 100)   lightness = Math.round(lightness * 100)   return [hue, saturation, lightness] } 

hsl 转 rgb

function hslToRgb(hue, saturation, lightness) {   hue = hue / 360   saturation = saturation / 100   lightness = lightness / 100   let red, green, blue    const hue2rgb = (val1, val2, vH) => {     vH = vH < 0 ? (vH + 1) : vH > 1 ? (vH - 1) : vH      if (vH < 1 / 6) {       return val1 + (val2 - val1) * 6 * vH     }     if (vH < 1 / 2) {       return val2     }     if (vH < 2 / 3) {       return val1 + (val2 - val1) * (2 / 3 - vH) * 6     }     return val1   }    if (saturation === 0) {     red = green = blue = lightness;   } else {     const val2 = lightness <= 0.5 ? lightness * (saturation + 1) : (lightness + saturation) - (lightness * saturation)     const val1 = lightness * 2 - val2      red = hue2rgb(val1, val2, hue + 1 / 3)     green = hue2rgb(val1, val2, hue)     blue = hue2rgb(val1, val2, hue - 1 / 3)   }    red = Math.round(red * 255)   green = Math.round(green * 255)   blue = Math.round(blue * 255)   return [red, green, blue] } 
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