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目录

前言：

一、色相（Hue）

二、饱和度（Saturation）

三、明度（Lightness）

四、全代码实现

五、效果对比

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前言：

PS中的色相/饱和度调节界面可通过快捷键Ctrl+U快速打开，如下

 而饱和度和明度调整，PS中的处理并不像平常的单一图像处理，而是做了一些算法改变，接下来就是详细拆分这其中的原理。

一、色相（Hue）

色相的处理就没有那么多的弯弯绕绕了，只需要将RGB转化为HSV，根据值设置H的变化，在转化会RGB即可。原本PS中的色相/饱和度处理面板是对HSL空间的处理，照理说是需要转换到HSL空间的，但对于色相来说,HSV和HSL都是一致的，所以并不需要我们真正的转到HSL。

代码：

          // RGB转HSV/HSBhalf3 RGB2HSV(half3 c){half4 K = half4(0.0, -1.0 / 3.0, 2.0 / 3.0, -1.0);half4 P = lerp(half4(c.bg, K.wz), half4(c.gb, K.xy), step(c.b, c.g));half4 Q = lerp(half4(P.xyw, c.r), half4(c.r, P.yzx), step(P.x, c.r));half D = Q.x - min(Q.w, Q.y);half E = 1e-10;return half3(abs(Q.z + (Q.w - Q.y) / (6.0 * D + E)), D / (Q.x + E), Q.x);}// HSV/HSB转RGBhalf3 HSV2RGB(half3 c){half4 K = half4(1.0, 2.0 / 3.0, 1.0 / 3.0, 3.0);half3 P = abs(frac(c.xxx + K.xyz) * 6.0 - K.www);return c.z * lerp(K.xxx, saturate(P - K.xxx), c.y);}

                 //Huehalf3 hsv = RGB2HSV(color.rgb);hsv.x = frac(hsv.x + _Hue / 360.0);color.rgb = HSV2RGB(hsv);

二、饱和度（Saturation）

饱和度本身在图像处理中就是根据灰度来处理的，但在PS中却设置了许多其它条件，其算法原理如下操作：

（注意，以下原理只使用RGB颜色空间，Lab颜色将不适用此公式）

对每个像素点：

rgbMax=max(R,G,B);

rgbMin=min(R,G,B);

delta=(rgbMax-rgbMin)/255

如果delta=0，则此像素点不再进行处理，而是跳出，进行下一个像素点颜色操作

如果delta>0，则value=（rgbMax+rgbMin）/255

HSL中的L：L=value/2；

HSL中的S：如果L<0.5,S=delta/value;

                    如果L>=0.5,S=delta/(2-value)

percent = 饱和度调整参数/100【将其归一化到（-1，1）】

如果percent>=0，先求出alpha：

        如果percent+S>=1：alpha=S；

        否则：alpha=1-percent；

        alpha=1/alpha-1；

        final_rgb = RGB+(RGB-L*255)*alpha;

如果percent<0，alpha=percent

        final_rgb = L*255+(RGB-L*255)*(1+alpha);

解释：其中rgbMax是指传入颜色RGB中最大值

                rgbMin是指传入颜色RGB中最小值

                percent是指饱和度调整参数归一化后的值（参数在PS的范围是（-100，100））

                

 

Shader代码：

 half3 Saturation(half3 color, float saturation){half rgbMax = max(color.r, max(color.g, color.b));half rgbMin = min(color.r, min(color.g, color.b));half delta = rgbMax - rgbMin;if (delta > 0){half value = rgbMax + rgbMin;half L = value * 0.5;half S = lerp(delta / value, delta / (2.0 - value), step(0.5, delta));half percent = saturation * 0.01;half alpha = 0;half3 final_color = 0;if (percent >= 0){if (percent + S >= 1)alpha = S;elsealpha = 1 - percent;alpha = 1 / alpha - 1;final_color = color + (color - half3(L, L, L)) * alpha;}else{alpha = percent;final_color = L + (color - half3(L, L, L)) * (1 + alpha);}return final_color;}elsereturn color;}

优化算法：

  half3 Saturation(half3 color, float saturation){half rgbMax = max(color.r, max(color.g, color.b));half rgbMin = min(color.r, min(color.g, color.b));half delta = rgbMax - rgbMin;half value = rgbMax + rgbMin;half L = value * 0.5;half S = lerp(delta / value, delta / (2.0 - value), step(0.5, delta));half percent = saturation * 0.01;half3 final_color = lerp(L + (color - L.xxx) * (1 + percent),color + (color - L.xxx) * (1.0 / (lerp(1.0 - percent, S, step(1.0, percent + S))) - 1.0),step(0.0, percent));final_color = lerp(color, final_color, ceil(delta));return final_color;}

 函数调用

              //Saturationcolor.rgb = Saturation(color.rgb, _Saturation);

三、明度（Lightness）

PS的明度不是指代HSV中的Value和HSB中的Brightness，它也是不线性的单一乘法。实际上，PS的明度调整采用的是Alpha遮罩模式。明度正调整是以一张白色遮罩层进行操作，负调整则是黑色遮罩层。其公式如下：

（注意，以下原理只使用RGB颜色空间，Lab颜色将不适用此公式）

alpha=_Lightness/100【对alpha进行归一化，范围为（-1，1）】 

如果_Lightness>0:

        final_color = RGB*(1-alpha)+255*alpha;

如果_Lightness<0:

        final_color = RGB+RGB*alpha;

解释：其中255代表白色，255*alpha就代表是白色遮罩层，明度越大，遮罩层alpha越大

           当alpha<0时则是已黑色遮罩层进行计算，alpha=-1时则是全黑

           当且仅当alpha=0时显示的是原图片

Shader代码：

                 //Valuehalf value = _Lightness * 0.01;if (value > 0)color.rgb = (1 - value) * color.rgb + half3(1.0, 1.0, 1.0) * value;else if (value < 0)color.rgb = color.rgb * (1.0 + value);

 优化算法：

 color.rgb = lerp(color.rgb * (1.0 + value), lerp(color.rgb, half3(1.0, 1.0, 1.0), value), step(0.0, _Lightness));

四、全代码实现

Shader "Background_Custom_HSV"
{Properties{_PatternTex ("贴图", 2D) = "black" { }[Header(BaseColor)][Space][HDR]_Color0 ("颜色", Color) = (1, 1, 1, 1)[Header(HSL)][Space]_Hue ("Hue", Range(-180, 180)) = 0.0_Saturation ("Saturation", Range(-100, 100)) = 0.0_Lightness ("Lightness", Range(-100, 100)) = 0.0}SubShader{Tags { "RenderType" = "Transparent" "Queue" = "Transparent" "RenderPipeline" = "UniversalPipeline" "IgnoreProjector" = "True" }Pass{Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlphaZWrite OffCull BackHLSLPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"TEXTURE2D(_PatternTex);SAMPLER(sampler_PatternTex);CBUFFER_START(UnityPerMaterial)half3 _Color0;float _Hue;float _Saturation;float _Lightness;CBUFFER_ENDstruct Attributes{float4 positionOS : POSITION;float2 texcoord : TEXCOORD0;};struct Varyings{float4 positionHS : SV_POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;};// RGB转HSV/HSBhalf3 RGB2HSV(half3 c){half4 K = half4(0.0, -1.0 / 3.0, 2.0 / 3.0, -1.0);half4 P = lerp(half4(c.bg, K.wz), half4(c.gb, K.xy), step(c.b, c.g));half4 Q = lerp(half4(P.xyw, c.r), half4(c.r, P.yzx), step(P.x, c.r));half D = Q.x - min(Q.w, Q.y);half E = 1e-10;return half3(abs(Q.z + (Q.w - Q.y) / (6.0 * D + E)), D / (Q.x + E), Q.x);}// HSV/HSB转RGBhalf3 HSV2RGB(half3 c){half4 K = half4(1.0, 2.0 / 3.0, 1.0 / 3.0, 3.0);half3 P = abs(frac(c.xxx + K.xyz) * 6.0 - K.www);return c.z * lerp(K.xxx, saturate(P - K.xxx), c.y);}half3 Saturation(half3 color, float saturation){half rgbMax = max(color.r, max(color.g, color.b));half rgbMin = min(color.r, min(color.g, color.b));half delta = rgbMax - rgbMin;// if (delta > 0)// {//     half value = rgbMax + rgbMin;//     half L = value * 0.5;//     half S = lerp(delta / value, delta / (2.0 - value), step(0.5, delta));//     half percent = saturation * 0.01;//     half alpha = 0;//     half3 final_color = 0;//     if (percent >= 0)//     {//         if (percent + S >= 1)//             alpha = S;//         else//             alpha = 1 - percent;//         alpha = 1 / alpha - 1;//         final_color = color + (color - half3(L, L, L)) * alpha;//     }//     else//     {//         alpha = percent;//         final_color = L + (color - half3(L, L, L)) * (1 + alpha);//     }//     return final_color;// }// else//     return color;half value = rgbMax + rgbMin;half L = value * 0.5;half S = lerp(delta / value, delta / (2.0 - value), step(0.5, delta));half percent = saturation * 0.01;half3 final_color = lerp(L + (color - L.xxx) * (1 + percent),color + (color - L.xxx) * (1.0 / (lerp(1.0 - percent, S, step(1.0, percent + S))) - 1.0),step(0.0, percent));final_color = lerp(color, final_color, ceil(delta));return final_color;}Varyings vert(Attributes v){Varyings o;o.positionHS = TransformObjectToHClip(v.positionOS.xyz);o.uv = v.texcoord;return o;}half4 frag(Varyings i) : SV_Target{half4 color = SAMPLE_TEXTURE2D(_PatternTex, sampler_PatternTex, i.uv);color.rgb *= _Color0.rgb;//Huehalf3 hsv = RGB2HSV(color.rgb);hsv.x = frac(hsv.x + _Hue / 360.0);color.rgb = HSV2RGB(hsv);//Saturationcolor.rgb = Saturation(color.rgb, _Saturation);//Valuehalf value = _Lightness * 0.01;// if (value > 0)//     color.rgb = (1 - value) * color.rgb + half3(1.0, 1.0, 1.0) * value;// else if (value < 0)//     color.rgb = color.rgb * (1.0 + value);color.rgb = lerp(color.rgb * (1.0 + value), lerp(color.rgb, half3(1.0, 1.0, 1.0), value), step(0.0, _Lightness));color.rgb = saturate(color.rgb);return color;}ENDHLSL}}FallBack "Hidden/Universal Render Pipeline/FallbackError"
}

五、效果对比

基础色：

 

 色相：

饱和度：

明度：