Как менять яркость, контраст, гамму?

Hue, Saturation, Lightness

Рекомендуємо хостинг TIMEWEB

Stabiles Hosting des sozialen Netzwerks EVILEG. Wir empfehlen VDS-Hosting für Django-Projekte.

Добрый день.

Qt не обладает методами, чтобы изменять контрастность, яркость и т.д. у всего изображения. Это уже довольно специфичный функционал. Но класс QColor поддерживает несколько цветовых моделей (RGB, CMYK, HSL, HSV), с помощью которых можно уже крутить, что угодно.

Как Вы уже отметили, QImage может позволяет изменять изображение попиксельно. Поэтому вся задача сводится к тому, чтобы модифицировать каждый пиксель, забирая его исходный цвет, модифицируя и устанавливая его обратно.

Я дам Вам направление с использованием самого простого варианта модификации, а именно яркости и насыщенности. Это можно реализовать с помощью цветовой модели HSL:

H – Hue – Тон
S – Saturation – Насыщенность
L – Lightness – Яркость

Что касается гаммы, то не совсем ясно, что Вы вкладываете в это понятие, изменение какого-либо определённого цвета в изображении, или что-то иное. Если изменение определённого цвета, то это сводится к фильтрации диапазона цветов попиксельно через модель RGB, например, и соответственно выборочное воздействие на определённые цвета.

Что касается, контраста, то тут изменением одного параметра какой-то из цветовых моделей обойтись не удастся. Поскольку это разница в яркости, насыщенности и т.д. между самой яркой областью и самой тёмной. Рекомендую сначала почитать специализированную литературу по этой тематике. (В Qt реализации изменения контраста Вы не найдёте точно).

Пример
Как и говорил, представлю вариант изменения яркости и насыщенности. Но отмечу, что здесь яркость и насущенность устанавливаются одни и те же для всех пикселей, хотя изначально они разные. То есть нужно менять их в процентном соотношении для каждого пикселя, но для примера это будет достаточно трудоёмкая задача, поэтому ограничусь глобальной установкой этих параметров для всех пикселей. Соответственно изображение будет изменять эти параметры неестественным образом, но логика будет ясна.

widget.h

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H
 
#include <QWidget>
#include <QImage>
#include <QPixmap>
#include <QColor>
 
namespace Ui {
class Widget;
}
 
class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(int lightness READ lightness WRITE setLightness NOTIFY lightnessChanged)
    Q_PROPERTY(int saturation READ saturation WRITE setSaturation NOTIFY saturationChanged)
 
public:
    explicit Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();
 
    int lightness() const;
    int saturation() const;
 
public slots:
    void setLightness(int lightness);
    void setSaturation(int saturation);
 
signals:
    void lightnessChanged(int lightness);
    void saturationChanged(int saturation);
 
private slots:
    void changeImageLihtness(int value);
    void changeImageSaturation(int value);
 
private:
    Ui::Widget *ui;
    QImage image;
    int m_lightness;
    int m_saturation;
};
 
#endif // WIDGET_H

widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
 
Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    image = QImage(":/Tulips.png");
    ui->imageLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));
 
    // Отслеживаем изменение положения бегунка
    connect(ui->lightnessSlider, &QSlider::valueChanged, this, &Widget::setLightness);      // Яркость
    connect(ui->saturationSlider, &QSlider::valueChanged, this, &Widget::setSaturation);    // Насыщенность
 
    // Если яркость или насыщенность изменились, то изменяем изображение
    connect(this, &Widget::lightnessChanged, this, &Widget::changeImageLihtness);
    connect(this, &Widget::saturationChanged, this, &Widget::changeImageSaturation);
}
 
Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}
 
int Widget::lightness() const
{
    return m_lightness;
}
 
int Widget::saturation() const
{
    return m_saturation;
}
 
void Widget::setLightness(int lightness)
{
    if (m_lightness == lightness)
        return;
 
    m_lightness = lightness;
    emit lightnessChanged(lightness);
}
 
void Widget::setSaturation(int saturation)
{
    if (m_saturation == saturation)
        return;
 
    m_saturation = saturation;
    emit saturationChanged(saturation);
}
 
void Widget::changeImageLihtness(int value)
{
    auto width = image.width();
    auto height = image.height();
 
    /* Проходим по каждому пикселю в картинке и меняем его яркость.
     * Для этого используем класс QColor и цветовую модель hsl.
     * Существует несколько цветовых моделей:
     * RGB, CMYK, HSV, HSL - QColor поддерживает их все
     * Но для изменения яркости необходимо менять компоненту L в модели HSL.
     * - это наиболее простой вариант
     * */
    for (auto x = 0; x < width; x++)
    {
        for (auto y = 0; y < height; y++)
        {
            QColor color = image.pixelColor(x, y);
            color.setHslF(color.hslHueF(),
                          color.hslSaturationF(),
                          (qreal)value/100);
            image.setPixelColor(x, y, color);
        }
    }
    ui->imageLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));
}
 
void Widget::changeImageSaturation(int value)
{
    auto width = image.width();
    auto height = image.height();
 
    /* Проходим по каждому пикселю в картинке и меняем его яркость.
     * Для этого используем класс QColor и цветовую модель hsl.
     * Существует несколько цветовых моделей:
     * RGB, CMYK, HSV, HSL - QColor поддерживает их все
     * Но для изменения насыщенности необходимо менять компоненту S в модели HSL.
     * - это наиболее простой вариант
     * */
    for (auto x = 0; x < width; x++)
    {
        for (auto y = 0; y < height; y++)
        {
            QColor color = image.pixelColor(x, y);
            color.setHslF(color.hslHueF(),
                          (qreal)value/100,
                          color.lightnessF());
            image.setPixelColor(x, y, color);
        }
    }
    ui->imageLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));
}

Архив с примером

Благодарю вас за ваш развернутый ответ.
У меня Qt 5.5.1. У класса QImage отсутствуют методы pixelColor и setPixelColor. Я это обошел так:

void Widget::changeImageLightness(int value)
{
    auto width = image.width();
    auto height = image.height();
 
    if(value == 0)
        return;
 
    for(auto x = 0; x < width; x++)
    {
        for(auto y = 0; y < height; y++)
        {
            QColor color;
            color.setRgb(image.pixel(x, y));
            color.setHslF(color.hslHueF(), color.hslSaturationF(), (qreal)value/100);
            image.setPixel(x, y, color.rgb());
        }
    }
    ui->imageLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));
}

Так же, если хоть раз установить значение 0, то обратно вернуть цвет картинке не получалось.

У меня вопрос: должна ли быть такая задержка на слайдерах? ЦП и оперативная память не загружены, а работает программа медленно. Можно ли сделать так, чтобы программа работала гладко и быстро?

Еще раз благодарю за ваш ответ и ваш пример. Вы выручаете. ;)

Да. Использую версию Qt 5.7, там эти методы для работы с пикселями присутствуют.

Полагаю, что проблемы производительности упираются в постоянное создание и удаление объекта QColor для манипуляций с цветами пикселей. Можно попробовать создать цветовую карту изображения, которой будет соответствовать матрица объектов QColor и просто устанавливать цвет в изображение из этой карты.

Также накладные расходы могут присутствовать из-за постоянной установки изображения в виджет, который содержит это изображение.

Если разбираться с рендерингом изображений и их обработкой, то стоит посмотреть в сторону OpenGL тогда, и отображать изображение не через QImage, а через сцену OpenGL и соответственно при загрузке разбирать всё изображение на специально подготовленную цветовую карту попиксельно. Но это лишь мои догадки и не обязательно, что это лучший вариант, но я бы попробовал для начала так сделать.