python PS 亮度 ps的亮度

1.亮度

• PS里的亮度调整，主要是控制图片整体的亮度，可以弥补曝光过度和曝光补足需要补光的问题。
• 对RGB图像来说，亮度算法有很多种，最简单的一种就是直接整体提升或降低像素的RGB值。（RGB值为0到1，0纯黑，1纯白）
• 公式如下：

• 新RGB值 = 旧RGB值 + 亮度值
• 亮度值在-1到1之间
• 新RGB值需要控制范围0到1

使用OpenGL实现：

顶点着色器：

attribute vec2 a_position;
attribute vec2 a_texCoord;
varying vec2 texcoordOut;

void main()
{
    texcoordOut = a_texCoord;
    gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0);
}

片段着色器：
u_texture为原图，brightness为调整亮度值，变化范围-1到1

precision highp float;

uniform sampler2D u_texture;
varying vec2 texcoordOut;

uniform float brightness;

void main()
{
    vec4 srcColor = texture2D(u_texture, texcoordOut);
    gl_FragColor = vec4(clamp(srcColor.rgb + brightness, 0.0, 1.0), srcColor.a);
}

效果：

2.对比度

• PS里的对比度调整，可以增大图片明暗区别，两处更亮，暗处更暗，使得明暗更分明



• 对RGB图像来说，对比度算法依然有很多种，在不知道图像平均亮度的情况下，可以取0.5作为图像的平均亮度。超出0.5的像素做类似提亮的操作，低于0.5的像素做类似压暗的操作。（RGB值为0到1，0纯黑，1纯白）
• 公式如下：

• 新RGB值 = 旧RGB值 + （旧RGB值 - 0.5）× 对比度值
• 对比度值在0到1之间
• 新RGB值需要控制范围0到1

使用OpenGL实现：

顶点着色器：

attribute vec2 a_position;
attribute vec2 a_texCoord;
varying vec2 texcoordOut;

void main()
{
    texcoordOut = a_texCoord;
    gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0);
}

片段着色器：
u_texture为原图，contrast为调整对比度值，变化范围0到1

precision highp float;

uniform sampler2D u_texture;
varying vec2 texcoordOut;

uniform float contrast;

void main()
{
    vec4 srcColor = texture2D(u_texture, texcoordOut);
    vec3 contrastColor = srcColor.rgb + (srcColor.rgb - vec3(0.5)) * contrast;
    gl_FragColor = vec4(clamp(contrastColor, 0.0, 1.0), srcColor.a);
}

效果：

3.饱和度

• PS里的饱和度调整，可以使得颜色更饱满，更鲜艳。降低饱和度时，图片会越接近灰色（相当于失去了所有的色彩）



• 饱和度调整算法，需要先将RGB颜色转为HSV颜色，然后调整其S部分，最后再传唤回RGB颜色。从而达到线性调整饱和度的目的。（RGB值为0到1，0纯黑，1纯白）
• PS饱和度调整算法主要是利用HSL颜色空间进行饱和度S的上下限控制，对RGB空间进行补丁式调整。调整过程是在RGB空间进行，其原理简单的说就是判断每个像素点R/G/B值是否大于或小于平均值，大于加上调整值，小于则减去调整值，如何计算各个像素点的调整系数是关键。本算法主体思想就是利用HSL来计算各点的调整系数。
• 公式如下：



• 
  



• 
  

使用OpenGL实现：

顶点着色器：

attribute vec2 a_position;
attribute vec2 a_texCoord;
varying vec2 texcoordOut;

void main()
{
    texcoordOut = a_texCoord;
    gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0);
}

片段着色器：
u_texture为原图，saturation为调整饱和度值，变化范围-1到1

precision highp float;

uniform sampler2D u_texture;
varying vec2 texcoordOut;

uniform float saturation;

void main()
{
    vec4 srcColor = texture2D(u_texture, texcoordOut);
    
    float rgbMax = max(max(srcColor.r, srcColor.g), srcColor.g);
    float rgbMin = min(min(srcColor.r, srcColor.g), srcColor.g);
    
    float delta = rgbMax - rgbMin;
    
    float value = rgbMax + rgbMin;
    
    // HSL
    float L = value / 2.0;
    float S;
    if (L < 0.5) {
        S = delta / value;
    } else {
        S = delta / (2.0 - value);
    }
    
    float alpha;
    vec3 resultColor;
    if (saturation < 0.0) {
        alpha = saturation;
        resultColor = vec3(L) + (srcColor.rgb - vec3(L)) * (1.0 + alpha);
    } else {
        if (saturation + S >= 1.0) {
            alpha = S;
        } else {
            alpha = 1.0 - saturation;
        }
        alpha = 1.0 / alpha - 1.0;
        resultColor = srcColor.rgb + (srcColor.rgb - vec3(L)) * alpha;
    }
    
    gl_FragColor = vec4(clamp(resultColor, 0.0, 1.0), srcColor.a);
}

效果：

4.色阶

• 色阶是什么：色阶就是用直方图描述出的整张图片的明暗信息。
• 从左至右是从暗到亮的像素分布，黑色三角代表最暗地方（纯黑），白色三角代表最亮地方（纯白）。灰色三角代表中间调。

• 每一个色阶定义有两组值：

• 一组是输入色阶值，包含黑灰白三个值， 上图中：黑点值为0，灰点为1.0，白点为255
• 另一组是输入色阶值，包含黑白两个值，上图中：输出色阶黑为0，白为255

• 色阶调整的实现是：

• 当输入值<黑点值时，全部变为输出色阶的黑值。
• 当输入值>白点时，全部变为输出色阶的白值。
• 当输入值介于黑值与白值之间时，则结合灰度系数，按比例重新计算，变为一个新的值。

使用OpenGL实现：

顶点着色器：

attribute vec2 a_position;
attribute vec2 a_texCoord;
varying vec2 texcoordOut;

void main()
{
    texcoordOut = a_texCoord;
    gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0);
}

片段着色器：
u_texture为原图，highLight为白点值，变化范围0到1，shadow为黑点值，变化范围0到1，midtone为灰点值，变化范围0到1。 需要注意必须满足：shadow < midtone< highLight

precision highp float;

uniform sampler2D u_texture;
varying vec2 texcoordOut;

uniform float highLight;
uniform float shadow;
uniform float midtone;

void main()
{
    vec4 srcColor = texture2D(u_texture, texcoordOut);
    
    float diff = highLight - shadow;
    vec3 rgbDiff = max(srcColor.rgb - shadow, 0.0);
    
    gl_FragColor = vec4(clamp(pow(rgbDiff / diff, vec3(1.0 / midtone)), 0.0, 1.0), srcColor.a);
}

效果：

效果为黑点值0.1，白点值0.9，只移动灰点值的效果：