Proč ' t barevné prostory nevyužívají celé barevné spektrum?

CIE 1931 diagram chromatičnosti představuje všechny barvy, které průměrné lidské oko vidí. Jen proto, že tyto barvy dokáže vnímat průměrné lidské oko, neznamená, že všechny technologie mohou vyrobit všechny možné barvy, které průměrné oko může vidět. I když žádný tristimulusový model nemůže vytvořit celou škálu vnímání lidské barvy, různé barevné modely RGB pokrývají velmi širokou škálu většiny vnímání lidské barvy.

Uvědomte si, že v diagramu, který jste zveřejnili, a skutečně jakýkoli CIE diagram, který máte na počítači, je to jen model. Skutečné barvy v diagramu mimo diagram sRGB jsou ve skutečnosti reprezentovány hodnotou RGB v obrazovém souboru. Ale „čistě zelená“ v horní části označeného diagramu sRGB není ve skutečnosti sRGB „čistě zelená“ (tj. Není to hodnota [R, G, B] [0,0, 1,0, 0,0]).Diagram je pouze model ukazující v mezích technologie, co je zahrnuto / vyloučeno v barevných prostorech CIE a sRGB.

Zejména pro sRGB byl navržen a standardizován tak, aby vyhovoval monitorům CRT v CRT z poloviny 90. let produkují barvu vyzařováním a kombinováním světla ze tří různých fosforových zbraní (zejména červené, zelené a modré spektrum). Chybí další fosforové zbraně různých vlnových délek, takže tyto CRT nemohou vyzařovat všechny barvy, které mohou lidé viz.

Barvu obvykle popisujeme tak, že řekneme, že je oranžová, třešňová nebo růžová. Přejděte do obchodu s barvami a vyzvedněte si vzorky. Uvidíte zimně bílou a plamenově červenou a možná i cukrovou jablkovou červenou. Názvy, jako jsou tyto, nelze uspokojivě klasifikovat. Jedním z prvních a možná nejlepších systémů je systém Munsell. Vyvinutý Albertem H. Munsellem uspořádal trojrozměrné těleso všech barev, které lze reprezentovat skutečnými vzorky vyrobenými pomocí stabilních pigmentů. Myslím, že je to nejlepší metoda.

Následoval systém CIE (Mezinárodní komise pro osvětlení). Pokusy mapovat barevnou odezvu lidského oka začaly na počátku 20. let. Studenti se shodovali s barvami, které byly směsicí tří světelných primárek, kterými jsou červená, zelená a modrá. Bylo zjištěno, že buňky v lidském oku zodpovědné za barevné vidění jsou triáda – jedna pigmentovaná pro příjem červené, jedna zelená a jedna modrá. Zjistilo se, že je možné smíchat tyto tři primární prvky a vytvořit všechny barvy, které lidé vidí.

Věda však není schopna vytvořit dokonalé filtry ani dokonalé pigmenty. V každém případě nám značka mírně unikla. Systém CIE používá imaginární primárky. Ty lze smíchat, aby se vytvořily všechny barvy, které vidíme. Skutečnost, že se používají imaginární primárky, nezhoršuje hodnotu systému. Možná budete tím, kdo vytvoří dokonalé barevné filtry a provede tento úkol znovu.

Systém CIE určuje barvy z hlediska množství každého ze tří primárních prvků. Tato barevná směs je pro standardního pozorovatele, protože tisíce byly testovány a výsledky byly zprůměrovány. Grafem výsledků je hranice ve tvaru podkovy, která představuje polohu barev, které mají nejvyšší sytost. Toto jsou barvy spektra. Barevné oblasti grafu představují limity sytosti dosažitelné pomocí moderních tiskových barev. Blízko středu je bod osvětlení, který je vhodný pro denní světlo.

Všimněte si, že barva vnímaná pomocí systému Munsell má trojrozměrnou identifikaci: což je odstín, jas a sytost. Systém CIE je dvourozměrný. Přímka ve spodní části představuje purpurovou a fialovou barvu s maximální sytostí. Tyto barvy se nevyskytují ve spektru nebo duze; jejich odstíny jsou vyjádřeny jako vlnová délka. Mohu pokračovat dál a dál, ale možná bychom se měli držet Munsella.

Komentáře

• Barevný systém CIE L a b je trojrozměrný. Schémata chromatičnosti jsou dvourozměrná reprezentace části.

Libovolná barevný prostor na základě primárních RGB bude popisovat trojúhelník. Protože diagram CIE není dokonale trojúhelníkový, je nemožné zahrnout všechny do trojúhelníku bez vytvoření imaginárních barev , které fyzicky nemohou existovat. Zejména hodnoty R, G, B použité v libovolném senzor nebo displej musí ležet ve fyzických barvách. Upozorňujeme, že to platí pouze pro fyzická zařízení, existují barevné prostory, které používají imaginární barvy pro body RGB, ale jsou pouze pro matematickou manipulaci.

Existují i jiné omezení také na body RGB. Za prvé, je lepší, pokud jsou dosažitelné pomocí nákladově efektivní současné technologie. Body pro sRGB byly převzaty z Rec. 709 , který definoval rozsah, který má být podporován HDTV v roce 1990. Zadruhé, příliš velký rozestup bodů vede k problémům s rozlišováním mezi podobnými barvami, když je vaše zastoupení omezené, např. na 24 bitů. Je lepší mít dobré zastoupení běžných barev, než mít zastoupení barev, které jsou téměř neviditelné.

S více než 3 primárními barvami by bylo možné definovat barevný prostor, který není trojúhelníkový, což by zahrnovalo více prostoru CIE. Společnost Sony vyrobila snímač RGBE , který zahrnoval primární prvek „Emerald“ někde mezi modrou a zelenou barvou, ale použili jej pouze v jedna kamera , než ji opustím. Nebyl jsem schopen najít žádné informace o souřadnicích CIE filtrů, které používá, ale tady je odhad, jaký je rozsah může být:

Vy vidím, že pokrývá mnohem větší oblast než sRGB, i když jsem jako výchozí bod použil 3 primární sRGB.Je těžké s jistotou říci, proč se to nikdy neuchytilo, ale můžeme to uhodnout. Jelikož celý svět softwaru a tisku je založen na 3 primárních barevných prostorech, musí být gamut stlačen do jedné z těchto a jakýchkoli výhod, aby RGBE se při překladu ztratí.

Každý pixel na monitoru má vodorovnou a svislou polohu na obrazovce. touto pozicí jsou tři „barvy“ na barevném monitoru, které se pohybují od 0% do 100% intenzity.

Pokud se podíváte na vnější okraj oblasti postavy, uvidíte barvy, které by mohly být vytvořen za použití všech fosforů, které vyzařovaly světlo při čistých vlnových délkách při stejném vnímání vizuální intenzity. V oblasti jsou reprezentace „100%“ intenzity světla vnímané (červenými, modrými a zelenými chromofory) lidského oka na stejné úrovni vizuální intenzity. Přemýšlejte o tom, že nakreslíte čáru mezi libovolnými dvěma čistými vlnovými délkami a měnící se intenzitou od 0-100% první barvy a 100% -0% pro druhou.

Lidé s dobrým barevným viděním mají 3 různé „barevné“ receptory. Takže můžete oklamat, že směsi tří „čistých“ vlnových délek tvoří mnoho různých „barev“. V takovém případě by se intenzita světla pohybovala mezi 0 a 100% pro každou ze tří barev.

Nyní má vnitřní trojúhelník tři body, které označují „efektivní barvu“ (barevnou směs) konkrétního fosforu zvoleného pro monitor. (Fosfor nevydává čistou vlnovou délku světla, ale směs barev.) Zvolený červený fosfor tedy omezuje, jak „červená“ může být „čistě červená barva“ na monitoru. Takže dále pro zelenou a modrou. můžete získat dojem směsí barev, které lze získat se 100% výkonem pomocí trilineárních souřadnic.

Chcete-li získat trilineární souřadnice, nejdříve nakreslete spojnici mezi třemi vybranými luminofory. Potom nakreslete kolmou čáru z každý vrchol vnitřního trojúhelníku na opačnou stranu. Vrchol trojúhelníku má 100% intenzitu a průsečík přímky se základnou tvoří 0% intenzitu. To pro všechny tři vrcholy vyústí ve tři čáry, které se setkají v každém vnitřním bodě uvnitř trojúhelníku. Pokud má každá čára 100 divizí, bude v mřížce 10 000 bodů. Kromě toho bude intenzita červené / zelené / modré v každém bodě činit 100%.

Všimněte si, že rohy trojúhelníku se blíží „čisté“ barvě vrcholu. Po stranách trojúhelníků je di nenápadný přechod při přechodu z vnějšku trojúhelníku dovnitř. kvůli odlišnému míchání barev.

mattdm poukázal na to, že musíte také vzít v úvahu celkovou „sílu“ pixelu. Pokud mají všechny tři fosfory 0% intenzitu, pak by barva byla černá. Pokud jsou všechny tři barevné intenzity 100%, měla by být barva téměř bílá. Chcete-li získat bílou barvu, musíte samozřejmě rozumně vybrat tři fosfory.

Komentáře

• Takže … barvy, KTERÉ DON ‚ nedostaneme na obrazovku nebo tiskaři, jsou tedy barvy, kde je alespoň jedno ze 3 primárních zdrojů přítomno na úrovni intenzity vyšší, než jaké produkuje zařízení, které máme obecně k dispozici? No, dovolte mi být ještě konkrétnější – chápu, že zařízení je teď na tom lépe než standard monitoru CRT. Podstatou mé otázky je – barvy, které DON ‚ T nemáme v barevných prostorech, které mají fotografové prakticky k dispozici, jsou barvy, kde alespoň jedno ze 3 primárních zdrojů má vyšší úroveň intenzity než ty prostory umožňují? Je to odpověď?

Existují prostory zařízení a nezávislé barevné prostory zařízení. sRGB je barevný prostor nezávislý na zařízení vytvořený dámou ve společnosti HP jako prostor pro standardizaci CRT v průběhu dne. Chris Cox ve společnosti Adobe vytvořil Adobe 1998. a Kevin Spaulding ve společnosti Eastman Kodak vytvořili barevné prostory RIMM a ROMM, z nichž RIMM je používá se jako ProPhoto RGB. Tento prostor ve skutečnosti pokrývá diagram XYZ, ale je pro nás přínosem pouze tehdy, pokud má gamut naší tiskárny blízký objem. (Většina špičkových tiskáren Epson s dobrým lesklým papírem se blíží Pro Photo RGB)

Skutečným problémem je konečné použití obrázku. Výše uvedené profily barevného prostoru jsou matematické modely pro zařízení, nikoli skutečná zařízení. Výhodou pro ně je, že mají ekvidistantní primárky a transformace na obrázcích obsažených v těchto prostorech se chovají relativně dobře.

Mít barevné prostory, které nejsou prostory zařízení a neobsahují hluk, který mají gamuty zařízení. To zajišťuje transformace do skutečného prostoru zařízení, jako je monitor na vašem počítači nebo tiskárně, které jsou předvídatelné a přesnější ze zařízení na zařízení. Kontejnery jsou tedy cestou ke kvalitě.

Nyní k odpovědi na vaši otázku „Proč nejen zahrnout všechny barvy?„Můžeme, pokud použijeme ProPhoto RGB, ale to, co máme, jsou hodnoty RGB (0-255) přiřazené hodnotám Lab, které jsou o dost větší než sRGB (barevný prostor internetu), takže obraz nebude vypadat dobře pokud zveřejníte soubory ProPhoto RGB na web. Takže obrázky, které musí skutečně vypadat, jako bychom chtěli, aby vypadaly, musí být převedeny do out put referovaného prostoru. Na internetu, ke kterému dochází ve vašem prohlížeči. Pokud máte špičkový monitor, Stává se to proto, že váš počítač má známý profil monitoru, který vykresluje barvy do nového laboratorního prostoru.

Bylo by to částečně co do činění s efektivitou kódování dat (ne plýtváním bity / přesností), částečně historickými důvody a některými praktickými úvahami.

Existují některé barevné prostory, které dělají pokrýt všechny „viditelné“ barvy, ale normálně bychom je nepoužívali pro obrázky / videa. Například tento graf ve vaší otázce zobrazuje barvy v prostoru CIE 1931 XYZ, což je barevný prostor, který pokrývá všechny barvy viditelné pro člověka (podle psychologického modelu).

CIE XYZ však není barevný prostor, který by se normálně používal ke skutečné reprezentaci barevných dat , řekněme v obrázku nebo videu. Konverze zpět do prostoru RGB je poměrně složitá, zbytečně by to utratilo spoustu bitů přesnosti v prostoru mimo rozsah barev, které většina monitorů dokáže vyprodukovat nebo které senzory vidí, dokonce i barvy mimo prostor, který vidí lidé. Matematické operace, které lze snadno vypočítat v prostoru RGB, by byly v něčem jako CIE XYZ velmi složité a ve všech praktických případech by stejně vyžadovaly přechodnou konverzi.

Barevný prostor RGB některé operace mnohem usnadňuje. Monitory a obrazovky nativně využívají barevné prostory RGB. Pokud používáte barevný prostor RGB, protože vaše výstupní médium je neodmyslitelně založeno na RGB, má zpočátku smysl použít barevný prostor, který se rovná nebo těsně odpovídá červeným, zeleným a modrým primárním prvkům, které vaše výstupní médium dokáže. V minulosti barevné monitory používaly luminofory, které vytvářely podobné červené, zelené a modré primární prvky, takže prostor RGB jen proto, že je „standardním“ barevným prostorem. Monitory nejsou vždy stejné, čím dál tím více, a proto je dobrý nápad vymyslet barevný prostor nezávislý na zařízení: sRGB je nejběžnější prostor nezávislý na zařízení a úzce odpovídá typickým červeným, zeleným a modrým primárním prvkům z doby monitorů CRT. sRGB se stal de facto standardem pro monitory, televizory (rec 601 a rec 709, používané v digitálním videu, do značné míry a nyní i web a operační systémy obecně.

Takže součástí popularity sRGB je zakořenění ve všech těchto oblastech. Pokud jde o barevné prostory, a dokonce i co se týká pouze prostorů RGB, je to velmi omezené, takže získáte Adobe RGB, ProPhoto a další prostory RGB s rozšířenými gamuty. Kódování v nich bude o něco méně efektivní , které v některých případech vyžadují použití více než 8 bitů na kanál, ale pokrývají širší škálu, kterou nové monitory a zobrazovací technologie dokážou, a řeší potřebu „pracovního barevného prostoru“, kde může váš vstupní a výstupní barevný prostor se liší podle zařízení, takže můžete také použít meziprostor se skutečně širokým gamutem, aby mezi nimi mohl převádět s minimální ztrátou. ProPhoto RGB, často používaný jako „funkční“ barevný prostor, protože je „dostatečně široký“ na překročí téměř jakýkoli barevný prostor zařízení, který si prakticky dokážete představit, dokáže pokrýt téměř všechny viditelné barvy (podle CIE 1931) s výjimkou některých superhlubokých zelených a fialových barev (opět jsou to daleko mimo to, co mohou monitory nebo jiná zařízení zobrazit ), ale ve výsledku je to spravedlivé neefektivní pro kódování, přičemž mnoho souřadnic jednoduše není využito, protože spadají mimo rozsah viditelných barev. Zajímavé je, že jeho primární prvky (tj. Jeho červená, zelená a modrá) jsou „imaginární“ – je nemožné vyrobit emitor nebo senzor s primárními částmi ProPhoto RGB, protože jeho primární položky jsou nemožné barvy – existují pouze matematicky, jako způsob přenosu barev do nebo z jiných prostorů.

Menší barevné prostory jsou pro:

• omezené přenos obrazu. Použití menšího barevného prostoru zlepší přesnost barev ve srovnání s obrovským úplným barevným prostorem, protože bude mít stejnou barevnou hloubku pro oba
• předem vykreslené obrázky připravené k prohlížení na cílovém hardwaru, který před přenosem nepoužije žádné převody