应用HSV到RGB的转换关系于室内色彩设计

翟华明

（佛山市顺德区碧桂园物业发展有限公司，广东佛山528312）

应用HSV到RGB的转换关系于室内色彩设计

翟华明

（佛山市顺德区碧桂园物业发展有限公司，广东佛山528312）

针对RGB颜色模型与画家配色的实际差异，提出了利用HSV模型与RGB模型之间的转换关系来定制室内颜色设计的方案，给出了基于插值法的颜色选择规划，该规划基于画家配色习惯以及HSV模型，将颜色分为12个主值，通过线性插值实现配色。所提方法在实际应用中能够使设计者与用户实现有效沟通。

室内设计；配色；RGB；HSV

颜色的协调性是室内设计最重要的一个要素。随着世界物质文化因素的不断丰富、发展，人们对色彩的感受和理解也越来越丰富，这就对室内设计人员提出了新的要求［1-4］。目前，设计人员主要采用各种计算机辅助设计的软件如Photoshop、3Dmax等进行设计，这些软件能够帮助设计人员快速将其设计意图展示出来，提高工作效率，但是也普遍存在一个问题：颜色处理不尽如人意。

目前平面设计软件都采用RGB模型来生产颜色［5-6］。RGB模型是将红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色按不同的比例相加混合而成。从理论上讲，它可以表示任何自然光，适合计算机表示彩色图像，但是并不适应人的视觉特点，这是因为人的视觉颜色变化存在一种模糊的理解。例如，人类所说的深红、粉红、桔黄、金黄、深绿、浅绿等都是模糊的色彩值［7-8］。

鉴于这种RGB理论与人类感受实际之间的差别，需要通过二者之间的转换关系来优化色彩设计，以提供业主满意的方案。幸运的是，在计算机颜色模型中，除了人们熟知的RGB模型以外，还有一个HSV模型。HSV模型是基于传统典型颜色组合的模型，与人类对颜色的理解比较接近。因此，将RGB数值转换为HSV数值就能够接近现实需求。笔者在从事室内设计过程中，采用了这种方法，较好地解决了一些现实问题。

1 RGB颜色空间与HSV颜色空间

1.1 RGB与HSV模型

RGB颜色空间即红、绿、蓝三基色颜色空间，它将R、G、B视为基色，采用笛卡尔直角坐标系中的一个立方体来表示颜色值，该立方体的边长为255单位，如图1所示。在RGB坐标系中，R、G、B这3个基色作为3个坐标轴的单位矢量。因此，任意光F都可以看成该坐标系下的一个矢量，即

这里，（r，g，b）是F在三个坐标轴上的分量，且0≤r，g，b≤255。

将（255，255，255）视作（1，1，1），RGB模型规定了白（0，0，0）、黑（1，1，1）、红（0，1，1）、黄（0，0，1）、绿（1，0，1）、蓝（1，1，0）、青（1，0，0）、品红（0，1，0）8种颜色为立方体的8个角点，认为这是常见的8种颜色。显然这种约定与人类对颜色的实际感受存在差距。

HSV（hue，saturation，value）颜色空间的模型采用圆柱坐标系中的一个圆锥形子集来表示颜色，如图2所示。圆锥顶面对应于V=1，它包含RGB模型中R=1、G=1、B=1三个面，所代表的颜色较亮；色彩H由绕V轴的旋转角给定，红色对应于0°，绿色对应于120°，蓝色对应于240°。在HSV颜色模型中，每一种颜色和它的补色相差180°；饱和度S取值从0到1，所以圆锥顶面的半径为1。HSV模型中的V轴对应于RGB颜色空间中的主对角线。在圆锥顶面圆周上的颜色，V=1，S=1，这种颜色是纯色。HSV模型对应于画家配色的方法，与现实生活中人们对颜色的感受基本一致。

图1 RGB颜色空间示意图

图2 HSV颜色空间模型

1.2 RGB与HSV的转换

鉴于HSV更加接近现实生活的颜色感受，而平面设计软件都采用RGB颜色描述，将HSV转换为RGB能够帮助我们解决现实生活的模糊与RGB精确描述之间的矛盾。根据文献［9-10］的结果，HSV到RGB模型的转换步骤如下所示。

第1步：先计算hi、f、p、q、t，即

第2步：根据hi、f、p、q、t以及v的值计算RGB，即

2 基于转换关系的应用

有了两种模型之间的转换，就易于在人们的颜色感受与计算机软件的颜色表示之间建立关联。笔

者在现实设计中采用如下方法来实现。

首先根据画家配色法，定义12种常见颜色作为主颜色，分别是黑、紫蓝、紫色、紫红（品红）、红、橘红（黄红）、白、黄、黄绿、绿、蓝绿（青）、黑。将这12种颜色绘制成标准色彩板，如表1所示。为便于用HSV参数表示，表1里增加了各种色值对应的HSV参数，其中默认S=1。

表1中这12种颜色既是人们基于视觉最能表达的颜色，也是HSV空间的12个关键色位。有了这个标准色板，用户可以第一时间大体确认他/她所需要的颜色范围。笔者的设计团队在实践中称这种方法为“12区法”。

由于现实生活中色彩的丰富性，12区法显然不能满足客户的更多需求。因此，需要对它进行细化。笔者采用在12区相邻两个颜色之间进行线性插值的方法，用滑动条拖动色条确定插值参数，最终将其映射到RGB压缩空间的点位上，具体方法是：设A、B是12区中两个相邻的主颜色，X是客户在A、B之间选定的颜色，那么X占A、B的成分x、y必然满足

表1 画家配色的12种标准颜色

即通过这个关系，利用简单的计算机编程，可以利用一个颜色滑动条来调节x的值，如图3所示。

实用过程中，设计师用鼠标拖动滑动条，不断变化x的值，用户通过肉眼观察。一旦用户确定了所需要的颜色值，最终的x就确定了。将这个最终x记录为xu，对应的颜色记为Xu，那么

现在根据HSV的锥形模型将Xu转换成HSV的参数值。例如，当A=2，B=3，xu=0.5时，得到的颜色模组为这个颜色值属于冷色，转换成RGB后为（75，89，116）。

图3 颜色滑动定制条

经过上述转换，设计师就能够迅速找到用户配置颜色与设计软件RGB色值的对应，据此再做细致调整，经过反复润色，最终能够设计出用户满意的效果。

3 结语

计算机辅助设计软件系统采用的RGB颜色模型与画家配色以及一般人群对颜色的感觉之间存在差异，前者是便于数字化，属于数字量；后者是模糊感觉，属于模拟量。室内设计中用户需求常常以模拟量的形式表现，这就需要建立两个量之间的转换关系并且给出一套行之有效的法则。本文介绍的12区法可将用户模糊的色彩表示，通过程序设计产生的颜色滑动条选择颜色后转换为RGB格式，12区法能够接近用户的感受程度，减少设计人员与用户沟通的障碍，实践证明有相当不错的效果。当然，限于笔者的水平，这种方法尚属于经验型。

［1］张军.室内设计色彩运用浅析［J］.美术教育研究,2012（1）:78.

［2］李海燕.室内设计色彩协同与风格异同研究［D］.合肥:合肥工业大学,2013.

［3］王励涵.浅析室内设计色彩之构成创意［J］.农业科技与信息,2011（7）:22-24.

［4］刘津,陈奇,俞瑞钊.计算机颜色科学的发展［J］.计算机工程,1997,23（2）:47-51.

［5］温泉,林永兴,刘海霞.显示设备颜色管理系统的应用［J］.硅谷,2012（1）:162.

［6］张东升,殷建民,张羽宏.图像颜色管理在排版软件中的应用［J］.2011,24（1）:86-88.

［7］徐萌,卢颖洁.浅谈室内设计色彩的运用［J］.美术教育研究,2012（20）:91.

［8］刘翔.颜色在传递中的统一——谈颜色管理与生成一致的颜色［J］.天津美术学院学报,2011（3）:71-73.

［9］袁奋杰,周晓,丁军,等.基于FPGA的RGB和HSV色空间转换算法实现［J］.电子器件,2010,33（4）:493-497.

［10］石美红,申亮,龙世忠,等.从RGB到HSV色彩空间转换公式的修正［J］.纺织高校基础科学学报,2008,21（3）: 351-356.

［11］王兴波.地板函数性质的几个补遗及应用［J］.高师理科学刊,2014,34（3）:7-10.

【责任编辑：王桂珍foshanwgzh@163.com】

Applying HSV-RGB transformation to room color design

ZHAI Hua- ming

（Guangdong Country Garden Property Services Corporation Ltd.,Foshan 528312,China）

According to the difference between the RGB color model and painters' color design style,the paper puts forwards a scheme to room color design according to transformation from HSV model to RGB model.The scheme is based on color interpolation,which is derived from the HSV model and the painters' color design style by selecting 12 principal colors and calculating amid-color through linear interpolation.The method proposed in the paper can effectively enhance a communication between designers and customers.

room design;color design;RGB;HSV

TU238.23

A

1008-0171（2015）05-0044-04

2015-04-08

翟华明（1979-），男，广东茂名人，佛山市顺德区碧桂园物业发展有限公司装修设计师。