HSV-Farbraum

Die Abkürzungen HSV oder HSB stehen für das Farbmodell, bei dem man die Farbe mit Hilfe des Farbtons (Hue), der Sättigung (Saturation) und der Helligkeit (Value, Brightness) definiert.

Datei:HSV sample.png

Der HSV-Farbkreis

Dabei werden folgende Farbwerte angegeben:

der Farbton als Bunttonwinkel auf dem Farbkreis (z. B. 0° = Rot, 120° = Grün, 240° = Blau),
die Sättigung als Buntheit in Prozent (z. B. 0% = keine Farbe, 50% = ungesättigte Farbe, 100% = gesättigte Farbe),
die Helligkeit als Prozentwert angegeben. (z. B. 0% = keine Helligkeit, 100% = volle Helligkeit).

Der HSV-Farbraum ähnelt dem HSL-Farbraum (auch HLS oder HSI genannt) und wird mit diesem gelegentlich verwechselt.

Visualisierung des HSV-Modells

Die Darstellung des Farbraums durch das HSV-Modell wird üblicherweise in Computerprogrammen verwendet. Um eine bestimmte Farbe mit Hilfe ihrer HSV-Parameter auszuwählen bzw. auszudrücken, benutzt man den HSV-Farbkreis. Der Farbton (Hue) wird direkt vom Farbkreis ausgewählt, dann werden – meist von einem Dreieck, wobei die waagerechte Achse die Sättigung und die senkrechte die Helligkeit widerspiegelt – die beiden anderen Parameter gewählt.

Eine andere Methode der Veranschaulichung der HSV-Parameter ist der Kegel, ein dreidimensionaler Körper. Andere Darstellungen benutzen stattdessen eine hexagonale Pyramide. Und schließlich kann der HSV-Farbraum auch mittels eines Zylinders dargestellt werden.

Der HSV und Farbwahrnehmung

Künstler bevorzugen oft das HSV-Parameter gegenüber den Alternativen RGB und CMYK, weil es der menschlichen Art, Farben wahrzunehmen, ähnelt und es ihnen so leichter fällt, die jeweils gewünschte Farbe zu komponieren. RGB und CMYK sind additive bzw. subtraktive Methoden, um eine Farbe zu komponieren, während die HSV-Parameter einer zu komponierenden Farbe viel eher nachempfunden werden können: Man wählt sofort die Farbe und entscheidet dann, wie gesättigt und wie hell oder dunkel diese sein soll.

Leider ist es nicht ohne weiteres möglich, die HSV-Koordinaten einer Farbe in die Parameter ihres physikalischen Spektrums, wie sie z. B. in der Radiometrie gemessen werden, umzuwandeln. Aber obwohl es nicht ratsam ist, HSV-Koordinaten direkt mit Parametern wie Wellenlänge und Amplitude zu vergleichen, kann man diese durchaus in pseudo-physikalische Eigenschaften umdeuten, mit Hilfe der Farbmessung.

Der Farbton spezifiziert die dominante Wellenlänge der Farbe, mit Ausnahme des Bereiches zwischen Indigo und Rot (240° und 360°), wo der Farbton eine Position auf der so genannten „Purpurlinie“ angibt.
Ist der Farbton die monochromatische, pure Spektralfarbe, so entspricht die Sättigung etwa der Verteilung der Frequenzen um die dominate Wellenlänge herum oder alternativ einer Zumischung von purem Weiß (das heißt Licht mit gleichen Anteilen aller Wellenlängen).
Die Helligkeit entspricht in etwa dem Gesamtenergieinhalt, beziehungsweise der maximalen Amplitude des Lichts. Aus den unten angegebenen Formeln kann man entnehmen, dass die Helligkeit eigentlich die Amplitude der dominanten Wellenlänge angibt.

Transformation von RGB in HSV

Hat man die (R, G, B)-Werte einer Farbe, wobei R, G, und B Werte im Intervall [0 , 1] annehmen können, können die (H, S, V) Werte errechnet werden:

$MAX=max(R,G,B)$

$MIN=min(R,G,B)$

$H=\left\{{\begin{matrix}\left(0+{\frac {G-B}{MAX-MIN}}\right)\cdot 60,&{\mbox{if }}R=MAX\\\left(2+{\frac {B-R}{MAX-MIN}}\right)\cdot 60,&{\mbox{if }}G=MAX\\\left(4+{\frac {R-G}{MAX-MIN}}\right)\cdot 60,&{\mbox{if }}B=MAX\end{matrix}}\right.$

$if(H<0)H=H+360$

$S={\frac {MAX-MIN}{MAX}}$

$V={\frac {MAX+MIN}{2}}$

Der resultierende Wert von H liegt im Intervall [0 , 360], S und V im Intervall [0 , 1].

Beachte, dass diese Formeln einige Eigenheiten der HSV-Werte widerspiegeln:

Wenn MAX = MIN (S = 0), dann ist H undefiniert.

Das ist offensichtlich, wenn man die Diagramme oben betrachtet. Denn wenn S = 0 ist, dann liegt die Farbe auf der zentralen Grau-Linie, sodass der Farbton selbstverständlich ohne Bedeutung ist.

Transformation von HSV in RGB

Hat man die (H, S, V)-Werte einer Farbe, wobei H Werte im Intervall [0, 360] und S und V Werte im Intervall [0, 1] annehmen, kann man die entsprechenden (R, G, B)-Werte dieser Farbe berechnen.

Ist S gleich 0.0, dann ist die resultierende Farbe Grau. In diesem Spezialfall bekommen R, G, und B einfach den Wert V. Wie oben ist H in diesem Falle irrelevant.

Ist S nicht Null, so werden die folgenden Formeln verwendet:

$H_{i}=\lfloor {H \over 60}\rfloor mod6$