在 PHP 中生成 RGB 分级颜色的算法

Question

我对在两种给定颜色之间生成“n”种分级颜色的算法很感兴趣，这些颜色在每种颜色之间生成平滑的过渡。

我尝试让两个通道静态，例如 R 和 G，并增量改变 B，但有时两种颜色之间的差异比相邻颜色更难。

我想检查不同的算法并分析它们的弱点和优点。

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我编写了这段代码，看起来很合乎逻辑，但是某些颜色之间的转换比其他颜色之间的转换更难（例如，0 和 1 之间比 1 和 2 之间更难）：

<?php
$c1 = array(128,175,27); // Color 1
$c2 = array(255,255,140); // Color 2
$nc = 5; // Number of colors to display.
$dc = array(($c2[0]-$c1[0])/($nc-1),($c2[1]-$c1[1])/($nc-1),($c2[2]-$c1[2])/($nc-1)); // Step between colors

for ($i=0;$i<$nc;$i++){
    echo '<div style="width:200px;height:50px;background-color:rgb('.round($c1[0]+$dc[0]*$i).','.round($c1[1]+$dc[1]*$i).','.round($c1[2]+$dc[2]*$i).');">'.$i.'</div>'; // Output
}
?>

是否有更好的算法来做到这一点？

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我举一个例子：在上面的代码中我使用了 $c1=array(192,5,248); 和 $c2 = array(142,175,240); 和 $nc = 10; 并获得此图像：

的 RGB 值0,1,8 和 9 是：

• 0 = 192,5,248
• 1 = 186,24,247
• 8 = 148,156,241
• 9 = 142,175,240

如果你观察一下，相邻颜色 6,19,1 之间存在差异。但 0 和 1 之间的视觉过渡比 8 和 9 之间的过渡更柔和。对于 HSV 来说也是一样。它是具有某些颜色的东西，其过渡更硬或更软。

Answer 1

在 HSV 中，生成 n 种颜色，其色调从第一种颜色到第二种颜色线性变化。将每个 HSV 值转换为 RGB。

Answer 2

在下图中，您可以看到我编写的一段代码的输出，该代码用于使用 RGB 和 HSV 分割以相等大小的步长来比较两种颜色之间的过渡：

我发现使用 HSV 的过渡受色调影响，并且取决于颜色之间的距离。如果您选择具有相同色调的两种颜色，很有趣的是，HSV 过渡比 RGB 更清晰，因为您只使用饱和度和明度（黑色），而没有像 RGB 那样添加颜色。

<?php
// Configuration.
$nc = 6; // Number of colors.
$w = 300; // Width of divs.
$a = 50; // Height of divs.

// Colors
/* In RGB */
$c1 = array(rand(0,255),rand(0,255),rand(0,255));
$c2 = array(rand(0,255),rand(0,255),rand(0,255)); 
//$c1 = array(128,175,27); // Color 1: Whit these colors is not change.
//$c2 = array(255,255,140); // Color 2: Whit these colors is not change.
// $c1 = array(0,0,0); // Color 1: White.
// $c2 = array(255,255,255); // Color 2: Black.
/* In HSV */
$h3 = array(rand(0,360),rand(0,100),rand(0,100)); 
$h4 = array(rand(0,360),rand(0,100),rand(0,100)); 
//$h3 = array(145,50,50); // Color 3: To see the influence of Hue.
//$h4 = array(145,0,100); // Color 4: To see the influence of Hue.

// HTML
$html .= '<div style="margin:auto;width:'.($w*2).'px;">';
// RGB to RGB split
$c = graduateRGB($c1,$c2,$nc);
$html .= customHTML($w,$a,$c,'RGB->RGBs');
// RGB to HSV split
$h1 = RGBtoHSV($c1);
$h2 = RGBtoHSV($c2);
$h = graduateHSV($h1,$h2,$nc);
$html .= customHTML($w,$a,$h,'RGB->HSVs');
// HSV to HSV split
$h = graduateHSV($h3,$h4,$nc);
$html .= customHTML($w,$a,$h,'HSV->HSVs');
// HSV to RGB split
$c3 = HSVtoRGB($h3);
$c4 = HSVtoRGB($h4);
$c = graduateRGB($c3,$c4,$nc);
$html .= customHTML($w,$a,$c,'HSV->RGBs');
// Output
$html .= '</div>';
echo $html;

/* FUNCIONES DE GRADUACIÓN */
// Dados dos colores RGB (0-255,0-255,0-255) y un número de colores deseados, regresa un array con todos los colores de la gradación.   
function graduateRGB($c1,$c2,$nc){
    $c = array();
    $dc = array(($c2[0]-$c1[0])/($nc-1),($c2[1]-$c1[1])/($nc-1),($c2[2]-$c1[2])/($nc-1));
    for ($i=0;$i<$nc;$i++){
        $c[$i][0]= round($c1[0]+$dc[0]*$i);
        $c[$i][1]= round($c1[1]+$dc[1]*$i);
        $c[$i][2]= round($c1[2]+$dc[2]*$i);
    }
    return $c;
}
// Dados dos colores HSV (0-360,0-100,0-100) y un número de colores deseados, regresa un array con todos los colores de la gradación en RGB.    (Hay un detalle con esta función y es que la transición se podría hacer por el lado contrario del círculo cromático)
function graduateHSV($h1,$h2,$nc){
    $h = array();
    $dh = array(($h2[0]-$h1[0])/($nc-1),($h2[1]-$h1[1])/($nc-1),($h2[2]-$h1[2])/($nc-1));
    for ($i=0;$i<$nc;$i++){
        $h[$i][0]= $h1[0]+$dh[0]*$i;
        $h[$i][1]= $h1[1]+$dh[1]*$i;
        $h[$i][2]= $h1[2]+$dh[2]*$i;
        $h[$i] = HSVtoRGB($h[$i]);
    }
    return $h;
}

/* FUNCIONES DE CONVERSIÓN. */
// Convierte a HSV (0-360,0-100,0-100) colores en RGB (0-255,0-255,0-255).
function RGBtoHSV(array $rgb) {

    $f = 0.00000001; // Factor de corrección para evitar la división por cero.

    list($R,$G,$B) = $rgb;

    $R = $R==0?$f:$R/255;
    $G = $G==0?$f:$G/255;
    $B = $B==0?$f:$B/255;

    $V = max($R,$G,$B);
    $X = min($R,$G,$B);
    $S = ($V-$X)/$V;

    $V_X = $V-$X==0?$f:$V-$X;

    $r = ($V-$R)/($V_X);
    $g = ($V-$G)/($V_X);
    $b = ($V-$B)/($V_X);    

    if ($R == $V)
        $H = $G==$X?(5+$b):(1-$g);
    elseif ($G == $V)
        $H = $B==$X?(1+$r):(3-$b);
    else
        $H = $R==$X?(3+$g):(5-$r);

    $H /= 6;

    $H = round($H*360);
    $S = round($S*100);
    $V = round($V*100);

    return array($H, $S, $V);
}

// Convierte a RGB (0-255,0-255,0-255) colores en HSV (0-360,0-100,0-100).
function HSVtoRGB(array $hsv) {
    list($H,$S,$V) = $hsv;

    $H = $H/360;
    $S = $S/100;
    $V = $V/100;

    //1
    $H *= 6;
    //2
    $I = floor($H);
    $F = $H - $I;
    //3
    $M = $V * (1 - $S);
    $N = $V * (1 - $S * $F);
    $K = $V * (1 - $S * (1 - $F));
    //4
    switch ($I) {
        case 0:
            list($R,$G,$B) = array($V,$K,$M);
            break;
        case 1:
            list($R,$G,$B) = array($N,$V,$M);
            break;
        case 2:
            list($R,$G,$B) = array($M,$V,$K);
            break;
        case 3:
            list($R,$G,$B) = array($M,$N,$V);
            break;
        case 4:
            list($R,$G,$B) = array($K,$M,$V);
            break;
        case 5:
        case 6: //for when $H=1 is given
            list($R,$G,$B) = array($V,$M,$N);
            break;
    }

    $R = round($R*255);
    $G = round($G*255);
    $B = round($B*255);

    return array($R, $G, $B);
}

// Función con un HTML de muestra para la visualización de colores, podría ser cualquier otro.
function customHTML($w,$a,$c,$header){
    $html = '<div style="float:left;text-align:center;"><h2>'.$header.'</h2>';
    foreach ($c as $color){
        $html .= '<div style="width:'.$w.'px;height:'.$a.'px;background-color:rgb('.$color[0].','.$color[1].','.$color[2].');">RGB '.$color[0].','.$color[1].','.$color[2].'</div>';
    }
    $html .= '</div>';
    return $html;
}
?>