色域/顏色空間

色域又稱為色彩空間(Color Space),而域又是一個數(shù)學(xué)概念,可以更好地說明色彩是有一定范圍,比色彩空間一詞在表述上能更加精準(zhǔn)一些。

CIE 1931

在顏色感知的研究中,CIE 1931 XYZ色彩空間也叫做CIE 1931色彩空間是其中一個最先采用數(shù)學(xué)方式來定義的色彩空間,它由國際照明委員會(CIE)于1931年創(chuàng)立。

CIE xyY色度圖是從XYZ直接導(dǎo)出的一個顏色空間,它使用亮度Y參數(shù)和顏色坐標(biāo)x, y來描述顏色。xyY中的Y值與XYZ中的Y刺激值一致,表示顏色的亮度或者光亮度,顏色坐標(biāo)x, y用來在二維圖上指定顏色,這種色度圖叫做CIE 1931色度圖(CIE 1931 Chromaticity Diagram)

CIE 1931色度圖是用標(biāo)稱值表示的CIE色度圖,x表示紅色分量,y表示綠色分量。E點代表白光,它的坐標(biāo)為(0.33,0.33);環(huán)繞在顏色空間邊沿的顏色是光譜色,邊界代表光譜色的最大飽和度,邊界上的數(shù)字表示光譜色的波長,其輪廓包含所有的感知色調(diào)。所有單色光都位于舌形曲線上,這條曲線就是單色軌跡,曲線旁標(biāo)注的數(shù)字是單色(或稱光譜色)光的波長值;自然界中各種實際顏色都位于這條閉合曲線內(nèi);RGB系統(tǒng)中選用的物理三基色在色度圖的舌形曲線上。

CIE 1931

sRGB

微軟聯(lián)合HP、三菱、愛普生等廠商聯(lián)合開發(fā)的sRGB(standard Red GreenBlue)通用色彩標(biāo)準(zhǔn)。

sRGB定義了紅色、綠色與藍(lán)色三原色的顏色,即在其它兩種顏色值都為零時該顏色的最大值。在CIE xy顏色坐標(biāo)系中紅色位于[0.6400, 0.3300]、綠色位于[0.3000, 0.6000]、藍(lán)色位于[0.1500, 0.0600]、白色是位于[0.3127,0.3290]的D65。對于任何的RGB色彩空間來說,非負(fù)的R、G、B都不可能表示超出原色定義的三角形即色域范圍,它剛好在人眼的色彩感知范圍之內(nèi)。

sRGB還定義了原色強度與實際保存的數(shù)值之間的非線性變換。這個曲線類似于CRT顯示器的gamma響應(yīng)。重現(xiàn)這條曲線要比sRGB圖像在顯示器上正確顯示更加重要。這個非線性變換意味著sRGB非常高效地使圖像文件中的整數(shù)值表示了人眼可以分辨的顏色。

sRGB由于它的色域不夠大,尤其是藍(lán)-綠顏色色域無法表示CMYK印刷中的所有顏色,所以通常印刷行業(yè)的專業(yè)人員不用這種模型。而Adobe RGB是印刷行業(yè)經(jīng)常使用的色彩空間。

作為因特網(wǎng)上推薦使用的色彩空間,在編輯、保存用于WWW的圖像的時候要sRGB標(biāo)準(zhǔn),但是由于與其它色彩空間相比它的色域較小,因此用于專業(yè)印刷的圖像如印前輸出則可以使用Adobe RGB那樣有較大色域的色彩空間。在一些先進的硬件上的另外一種替代方法是仍然使用sRGB原色模式但是使用負(fù)值或者超過1的亮度,這樣就可以無限擴大色域。

CIE 1931 xy色彩圖表示的sRGB色彩空間的色域以及原色的位置。白點D65顯示在中間

Adobe RGB

Adobe RGB色彩空間是一種由Adobe Systems于1998年開發(fā)的[色彩空間。開發(fā)的目的是為了盡可能在CMYK彩色印刷中利用計算機顯示器等設(shè)備的[RGB顏色模式上囊括更多的顏色。Adobe RGB色彩空間粗略包括了50%的CIELab色彩空間中的可視色彩,主要在青綠色(cyan-green)色系上有所提升。

Adobe RGB和sRGB色彩空間的主要區(qū)別:在于開發(fā)時間和開發(fā)廠家不同。sRGB色彩空間是美國的惠普公司和微軟公司于1997年共同開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)色彩空間(standard Red Green Blue)。 Adobe RGB色彩空間是由美國以開發(fā)Photoshop軟件的 Adobe公司1998年推出的色彩空間標(biāo)準(zhǔn),擁有色彩空間和良好的色彩層次表現(xiàn),與sRGB色彩空間相比,Adobe RGB包含sRGB沒有覆蓋的CMYK色彩空間。通常都是色彩能力極強的高端顯示器,優(yōu)派VG2450使得Adobe RGB色彩空間在印刷等領(lǐng)域。 兩種色彩空間所包含的色彩范圍不同,Adobe RGB有更加寬廣的色彩空間能再現(xiàn)更鮮艷的色彩,Adobe RGB比sRGB具有現(xiàn)大的色彩空間。

Adobe RGB in CIE 1931

NTSC

由于NTSC已經(jīng)過時,在此不做討論。

DCI-P3

在 CIE 1931 xy 色彩空間中,DCI-P3 色彩空間覆蓋了 45.5% 的全色域和 86.9% 的常見色域. 在 CIE 1976 u’v’ 色度圖覆蓋率分別是 41.7% 和 85.5%。 藍(lán)色原色與 sRGB和 Adobe RGB相同; 紅色原色是波長 615 納米單色光源。DCI-P3 由數(shù)字電影倡導(dǎo)聯(lián)盟(DCI) 組織定義電影電視工程師協(xié)會 (SMPTE) 在SMPTE EG 432-1和SMPTE RP 431-2中發(fā)布。作為實施 2020 倡議的一個步驟,預(yù)計將于 2020 在電視系統(tǒng)和家庭影院領(lǐng)域獲得更廣泛的采用。

DCI-P3 比 sRGB 色彩空間大了約 25%。

三角形的三個頂點是 DCI-P3 色彩空間的三個原色。 DCI-P3 D65 使用 Illuminant D65 作為白點。

BT.709/BT.2020

這兩個標(biāo)準(zhǔn)都是ITU國際電信聯(lián)盟專門為現(xiàn)在的HDTV以及未來UHD電視(4K、8K)制定的標(biāo)準(zhǔn),在色域上的變化主要在于色深方面,由Rec.709標(biāo)準(zhǔn)的8bit提升至10bit或12bit,其中10bit針對的是4K系統(tǒng),12bit則是針對8K系統(tǒng)。

BT.2020采用了比傳統(tǒng)BT.709更寬廣的色域空間如可顯示高密度橘色,深綠色等。這一提升對于整個影像在色彩層次與過渡方面的增強起到了關(guān)鍵的作用。而色域范圍的面積也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于BT.709標(biāo)準(zhǔn),能夠顯示更加豐富的色彩。

BT.2020 in CIE 1931

不同顏色空間的比較

Comparison of some RGB and CMYK colour gamuts on a CIE 1931 xy chromaticity diagram
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