RGBをHSVに変換するその1

2025.09.07

import java.util.Scanner;

public class RGBtoHSV {
	// 0.0に近い値を定義(値は任意)
	final static double E = 0.0000000000000000001;

	// RGBの値から色相Hを求めるメソッド(RGBの範囲チェックはしません)
	//  rとgとbの範囲は0.0～1.0
	//  戻り値の範囲は0.0～360.0
	private static double rgb2h( double r, double g, double b )
	{
		// RGBの最小値cmin、最大値cmaxを求める
		double cmin = Math.min( r, Math.min( g, b ) );
		double cmax = Math.max( r, Math.max( g, b ) );

		// 色相hの計算
		double h;

		if ( E > Math.abs( cmin - cmax ) )
			h = 0.0;	// RGBの値が全て同じ
		else {
			if ( E > Math.abs( r - cmax ) )
				h = 60.0 * ( g - b ) / ( cmax - cmin );	// Rが最大値の場合
			else {
				if ( E > Math.abs( g - cmax ) )
					h = 60.0 * ( b - r ) / ( cmax - cmin ) + 120.0;	// Gが最大値の場合
				else
					h = 60.0 * ( r - g ) / ( cmax - cmin ) + 240.0;	// Bが最大値の場合
			}
		}

		// 計算したhがマイナスの場合、360を足してプラスにする
		if ( 0.0 > h ) h += 360.0;

		// 計算した色相hを戻す
		return h;
	}


	// RGBの値から彩度Sを求めるメソッド(RGBの範囲チェックはしません)
	//  rとgとbの範囲は0.0～1.0
	//  戻り値の範囲は0.0～1.0
	private static double rgb2s( double r, double g, double b )
	{
		// RGBの最小値cmin、最大値cmaxを求める
		double cmin = Math.min( r, Math.min( g, b ) );
		double cmax = Math.max( r, Math.max( g, b ) );

		// 彩度sを計算
		double s; 

		if ( E > Math.abs( cmax ) )
			s = 0.0;	// cmaxが0.0の場合
		else
			s = ( cmax - cmin ) / cmax;

		// 計算した彩度sを戻す
		return s;
	}


	// RGBの値から明度Vを求めるメソッド(RGBの範囲チェックはしません)
	//  rとgとbの範囲は0.0～1.0
	//  戻り値の範囲は0.0～1.0
	private static double rgb2v( double r, double g, double b )
	{
		// RGBの最大値cmaxを求める
		double cmax = Math.max( r, Math.max( g, b ) );

		// 明度vを計算
		double v = cmax;

		// 計算した明度vを戻す
		return v;
	}


	// メインメソッド
	public static void main( String[] args ) {
		// Scannerを作成
		Scanner scan = new Scanner( System.in );

		// Rの値を入力
		System.out.println( "Rの値をを入力してください(0-255)" );
		int r = scan.nextInt();

		// Gの値を入力
		System.out.println( "Gの値をを入力してください(0-255)" );
		int g = scan.nextInt();

		// Bの値を入力
		System.out.println( "Bの値をを入力してください(0-255)" );
		int b = scan.nextInt();


		// rgbの値を0.0～1.0に変換
		double rd =  (double)r / 255.0;
		double gd =  (double)g / 255.0;
		double bd =  (double)b / 255.0;

		// 色相Hの計算
		double h = rgb2h( rd, gd, bd );

		// 彩度Sの計算
		double s = rgb2s( rd, gd, bd );

		// 明度Vの計算
		double v = rgb2v( rd, gd, bd );


		// 結果を出力
		System.out.println( "R : " + r );
		System.out.println( "G : " + g );
		System.out.println( "B : " + b );

		System.out.println();

		System.out.println( "色相H : " + h );
		System.out.println( "彩度S : " + s );
		System.out.println( "明度V : " + v );
	}
}

実行結果

コンパイルソースコードが「ANSI」の場合

C:\talavax\javasample>javac -encoding sjis RGBtoHSV.java

コンパイルソースコードが「UTF-8」の場合

C:\talavax\javasample>javac RGBtoHSV.java

実行

C:\talavax\javasample>java RGBtoHSV

Rの値をを入力してください(0-255)
255
Gの値をを入力してください(0-255)
0
Bの値をを入力してください(0-255)
0
R : 255
G : 0
B : 0

色相H : 0.0
彩度S : 1.0
明度V : 1.0

キーボードでR=255、G=0、B=0を入力して、HSVを計算した結果が出力されています。

Javaソースコードの解説

ここでは、Javaソースコードを上から順番に解説しています。

import java.util.Scanner;

Javaのクラスライブラリの中から「java.util.Scanner」というパッケージにあるクラスを使うために記述しています。

public class RGBtoHSV {

クラス名を、RGBtoHSVとしています。

004
005

	// 0.0に近い値を定義(値は任意)
	final static double E = 0.0000000000000000001;

0.0に近い値をdouble型の変数Eに代入しています。この値は任意で、double型の値が同じかを判定するのに使用します。

	// RGBの値から色相Hを求めるメソッド(RGBの範囲チェックはしません)
	//  rとgとbの範囲は0.0～1.0
	//  戻り値の範囲は0.0～360.0
	private static double rgb2h( double r, double g, double b )
	{

RGBの値から色相Hを求めるメソッドです。

引数r、g、bに0.0～1.0の値を渡します。戻り値の範囲は0.0～360.0です。

012
013
014

		// RGBの最小値cmin、最大値cmaxを求める
		double cmin = Math.min( r, Math.min( g, b ) );
		double cmax = Math.max( r, Math.max( g, b ) );

引数r、g、bの最小値をcminに、最大値をcmaxに代入しています。

Math.minメソッド

public static int Math.min( int a, int b )
public static long Math.min( long a, long b )
public static float Math.min( float a, float b )
public static double Math.min( double a, double b )

・２つの値のうち小さい方を返します。

  パラメータ a : １つめの値
  　　　　　 b : ２つめの値

  戻り値     aとbのうち、小さい値

Math.maxメソッド

public static int Math.max( int a, int b )
public static long Math.max( long a, long b )
public static float Math.max( float a, float b )
public static double Math.max( double a, double b )

・２つの値のうち大きい方を返します。

  パラメータ a : １つめの値
  　　　　　 b : ２つめの値

  戻り値     aとbのうち、大きい値

016
017

		// 色相hの計算
		double h;

色相の値を格納する変数hを宣言しています。

019
020

		if ( E > Math.abs( cmin - cmax ) )
			h = 0.0;	// RGBの値が全て同じ

cminとcmaxの値が同じ場合、色相hに0.0を代入しています。

cminとcmaxが同じかどうかは、cminとcmaxの差の絶対値が、0.0とみなす値を格納した変数Eより小さいという条件で判定しています。

RGBの値r、g、bの最小値cminと最大値cmaxが同じであれば、rとgとbの値は全て同じです。

Math.absメソッド

public static int Math.abs( int a )
public static long Math.abs( long a )
public static float Math.abs( float a )
public static double Math.abs( double a )
public static int Math.abs( byte a )
public static int Math.abs( short a )

・引数aに指定した数値の絶対値を返します。

  パラメータ a : 絶対値を求めたい数値

  戻り値     aの絶対値を返します。
  戻りの変数型は、基本的に引数と同じ変数型と考えてよいです。

021
022
023

		else {
			if ( E > Math.abs( r - cmax ) )
				h = 60.0 * ( g - b ) / ( cmax - cmin );	// Rが最大値の場合

rとcmaxの値が同じ場合、色相hの値を以下の式で計算しています。

	色相h = 60.0 * ( g - b ) / ( cmax - cmin )

024
025
026

			else {
				if ( E > Math.abs( g - cmax ) )
					h = 60.0 * ( b - r ) / ( cmax - cmin ) + 120.0;	// Gが最大値の場合

gとcmaxの値が同じ場合、色相hの値を以下の式で計算しています。

	色相h = 60.0 * ( b - r ) / ( cmax - cmin ) + 120.0

027
028

				else
					h = 60.0 * ( r - g ) / ( cmax - cmin ) + 240.0;	// Bが最大値の場合

bとcmaxの値が同じ場合、色相hの値を以下の式で計算しています。

	色相h = 60.0 * ( r - g ) / ( cmax - cmin ) + 240.0

032
033

		// 計算したhがマイナスの場合、360を足してプラスにする
		if ( 0.0 > h ) h += 360.0;

計算したhがマイナスの場合、360.0を足してプラスの値にしています。

035
036

		// 計算した色相hを戻す
		return h;

計算した色相hをreturnで戻しています。

	// RGBの値から彩度Sを求めるメソッド(RGBの範囲チェックはしません)
	//  rとgとbの範囲は0.0～1.0
	//  戻り値の範囲は0.0～1.0
	private static double rgb2s( double r, double g, double b )
	{

RGBの値から彩度Sを求めるメソッドです。

引数r、g、bに0.0～1.0の値を渡します。戻り値の範囲は0.0～1.0です。

045
046
047

		// RGBの最小値cmin、最大値cmaxを求める
		double cmin = Math.min( r, Math.min( g, b ) );
		double cmax = Math.max( r, Math.max( g, b ) );

引数r、g、bの最小値をcminに、最大値をcmaxに代入しています。

049
050

		// 彩度sを計算
		double s;

彩度の値を格納する変数sを宣言しています。

		if ( E > Math.abs( cmax ) )
			s = 0.0;	// cmaxが0.0の場合
		else
			s = ( cmax - cmin ) / cmax;

cmaxが0.0の場合、変数sに0.0を代入しています。0.0でない場合以下の式で計算しています。

	彩度s = ( cmax - cmin ) ÷ cmax

057
058

		// 計算した彩度sを戻す
		return s;

計算した彩度sをreturnで戻しています。

	// RGBの値から明度Vを求めるメソッド(RGBの範囲チェックはしません)
	//  rとgとbの範囲は0.0～1.0
	//  戻り値の範囲は0.0～1.0
	private static double rgb2v( double r, double g, double b )
	{

RGBの値から明度Vを求めるメソッドです。

引数r、g、bに0.0～1.0の値を渡します。戻り値の範囲は0.0～1.0です。

067
068

		// RGBの最大値cmaxを求める
		double cmax = Math.max( r, Math.max( g, b ) );

引数r、g、bの最大値をcmaxに代入しています。

070
071

		// 明度vを計算
		double v = cmax;

明度の値を格納する変数vを宣言して、cmaxを代入しています。

073
074

		// 計算した明度vを戻す
		return v;

計算した明度vをreturnで戻しています。

078
079

	// メインメソッド
	public static void main( String[] args ) {

このmainメソッドからプログラムを実行します。

080
081

		// Scannerを作成
		Scanner scan = new Scanner( System.in );

標準入力System.inを使って、Scannerクラスの scanを初期化しています。

083
084
085

		// Rの値を入力
		System.out.println( "Rの値をを入力してください(0-255)" );
		int r = scan.nextInt();

nextIntメソッドで、キーボードから入力された１行を読み取り、その値をint型の変数rに代入しています。

ここで、入力待ち状態になり、Enterキーが押されるまでに入力した値が変数rに格納されます。

キーボードの"Ctrl"キーを押しながら"C"を押すと強制終了します。

087
088
089

		// Gの値を入力
		System.out.println( "Gの値をを入力してください(0-255)" );
		int g = scan.nextInt();

nextIntメソッドで、キーボードから入力された１行を読み取り、その値をint型の変数gに代入しています。

ここで、入力待ち状態になり、Enterキーが押されるまでに入力した値が変数gに格納されます。

キーボードの"Ctrl"キーを押しながら"C"を押すと強制終了します。

091
092
093

		// Bの値を入力
		System.out.println( "Bの値をを入力してください(0-255)" );
		int b = scan.nextInt();

nextIntメソッドで、キーボードから入力された１行を読み取り、その値をint型の変数bに代入しています。

ここで、入力待ち状態になり、Enterキーが押されるまでに入力した値が変数bに格納されます。

キーボードの"Ctrl"キーを押しながら"C"を押すと強制終了します。

		// rgbの値を0.0～1.0に変換
		double rd =  (double)r / 255.0;
		double gd =  (double)g / 255.0;
		double bd =  (double)b / 255.0;

0～255で入力したr、g、bを255.0で割って、0.0～1.0に変換しています。

101
102

		// 色相Hの計算
		double h = rgb2h( rd, gd, bd );

rgb2hメソッドで計算した色相を変数hに代入しています。

104
105

		// 彩度Sの計算
		double s = rgb2s( rd, gd, bd );

rgb2sメソッドで計算した彩度を変数sに代入しています。

107
108

		// 明度Vの計算
		double v = rgb2v( rd, gd, bd );

rgb2vメソッドで計算した明度を変数vに代入しています。

		// 結果を出力
		System.out.println( "R : " + r );
		System.out.println( "G : " + g );
		System.out.println( "B : " + b );

入力したRとGとBをprintlnメソッドでコンソール出力しています。

		System.out.println();

改行しています。

118
119
120

		System.out.println( "色相H : " + h );
		System.out.println( "彩度S : " + s );
		System.out.println( "明度V : " + v );

計算結果の色相Hと、彩度S、明度Vをprintlnメソッドでコンソール出力しています。

このソースコードでは、rgb2hメソッドとrgb2sメソッドの中でrgbの最小値cminと最大値cmaxを計算しています。また、rgb2vメソッドの中では最大値cmaxを計算しています。

HSVの値を同時に計算する場合は、各メソッドにあらかじめrgbから求めたcminとcmaxを引数で渡せば計算コストが下がります。

このソースコードでは、HSVの値を別々で計算できるように、引数をrgbだけにしています。

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