¿Por qué ' t los espacios de color no consumen todo el espectro de colores?

sRGB es un espacio de color desarrollado por HP y Microsoft en 1996. Los monitores CRT eran comunes y, por lo tanto, sRGB se basó en las características de las capacidades de estos monitores. Una buena reseña de la historia y las razones se puede encontrar aquí .

Las coordenadas de cromaticidad y los colores disponibles se eligieron en función de lo que podían producir los fósforos utilizados en los CRT en ese entonces. Tenga en cuenta que ni las Los monitores TFT o CRT pueden replicar todo el espectro de luz visible.

Un programa en una PC o cámara que quiera controlar un monitor usará valores discretos. Si usa un espacio de color más grande, los pasos entre diferentes colores se obtienen gruesa a menos que utilice un tipo de datos más grande (ejemplo: Adobe RGB con 8 bits). Mientras que la información de imagen en un espacio de color más grande con un tipo de datos más grande utiliza más memoria y necesita más potencia de procesamiento (ejemplo: Adobe RG B con 16 bits). Este valor digital se transformará en una señal analógica (generalmente un voltaje) en una determinada etapa y luego en algo visible (para CRT: una pantalla fosforescente excitada por electrones acelerados).

La resolución para convertir un digital La entrada a una señal analógica es un límite adicional debido al costo, el tamaño y la tecnología.

Por lo tanto, adaptar sRGB a los monitores CRT en ese entonces permitía una buena resolución entre colores y minimizaba los requisitos de hardware.

Comentarios

• Muy buena respuesta. (¡Demasiados otros están ocupados tratando de explicar el diagrama CIE!) ¡Yo ‘ nunca consideré el efecto de los tipos de datos! ‘ todavía estaría interesado en saber por qué, ahora que CRT es mucho menos común, ningún estándar ha superado a sRGB … pero ‘ s probablemente una cuestión de » Seguro, pero ¿qué estándar? »
• @TimPederick, Adobe RGB es bastante estándar para pantallas de amplia gama. A los usuarios habituales ‘ no les importa mucho y no ‘ no quieren pagar más, por lo que ‘ es más fácil seguir el estándar de facto incluso aunque la tecnología haya cambiado.
• FWIW, Apple ‘ s Wide Gamut iMac está usando DCI-P3 .

El CIE 1931 El diagrama de cromaticidad representa todos colores que el ojo humano promedio puede ver. Pero el hecho de que esos colores puedan ser percibidos por el ojo humano medio no significa que todas las tecnologías puedan producir todos los colores posibles que el ojo medio puede ver. Si bien ningún modelo triestímulo puede crear toda la gama de la percepción del color humano, los diversos modelos de color RGB cubren una gama muy amplia de la mayor parte de la percepción del color humano.

Date cuenta de eso en el diagrama que publicaste, y de hecho en cualquier CIE diagrama que tiene en una computadora, es solo un modelo. Los colores reales en el diagrama fuera del diagrama sRGB están realmente representados por un valor RGB en el archivo de imagen. Pero el «verde puro» en la parte superior del diagrama sRGB etiquetado no es en realidad «verde puro» sRGB (es decir, no es un valor [R, G, B] de [0.0, 1.0, 0.0]).El diagrama es solo un modelo que muestra, dentro de los límites de la tecnología, lo que está incluido / excluido en los espacios de color CIE y sRGB.

Para sRGB en particular, fue diseñado y estandarizado para acomodar monitores CRT en el mediados de los 90. Los CRT producen color emitiendo y combinando luz de tres pistolas de fósforo diferentes (de espectros particular rojo, verde y azul). Al carecer de pistolas de fósforo adicionales de diferentes longitudes de onda, tales CRT no pueden emitir todos los colores que los humanos ver.

Normalmente describimos un color diciendo que es naranja, cereza o rosa. Vaya a una tienda de pintura y recoja muestras de muestra. Verá blanco invernal y rojo fuego y tal vez rojo manzana dulce. Nombres como estos no se clasifican satisfactoriamente. Uno de los primeros y quizás el mejor sistema es el Sistema Munsell. Desarrollado por Albert H. Munsell, dispuso un sólido tridimensional de todos los colores que se pueden representar mediante muestras reales elaboradas con pigmentos estables. Creo que es el mejor método.

Lo siguiente fue el Sistema CIE (Comisión Internacional de Iluminación). Los experimentos para mapear la respuesta de color del ojo humano comenzaron a principios de la década de 1920. Los estudiantes combinaron colores que eran mezclas de los tres colores primarios claros que son rojo, verde y azul. Se descubrió que las células del ojo humano responsables de la visión del color eran una tríada: una pigmentada para recibir rojo, una verde y una azul. Se descubrió que uno podría mezclar estos tres primarios y hacer todos los colores que los humanos podemos ver.

Sin embargo, la ciencia no puede hacer filtros perfectos o pigmentos perfectos. En todos los casos, erramos ligeramente la marca. El sistema CIE utiliza primarias imaginarias. Estos se pueden mezclar para hacer todos los colores que vemos. El hecho de que se utilicen primarias imaginarias no resta valor al sistema. Quizás seas tú quien haga filtros de color perfectos y rehaga la tarea.

El sistema CIE especifica los colores en términos de la cantidad de cada uno de los tres primarios. Esta combinación de colores es para un observador estándar, ya que se han probado miles y se han promediado los resultados. Un gráfico de los resultados es un límite en forma de herradura que representa la posición de los colores que tienen la mayor saturación. Estos son los colores del espectro. Las áreas coloreadas del gráfico son los límites de saturación que se pueden obtener con las tintas de impresión modernas. Cerca del centro está el punto de iluminación que es para condiciones de luz diurna.

Tenga en cuenta que el color tal como se percibe utilizando un sistema Munsell tiene una identificación tridimensional: que es tono, brillo y saturación. El sistema CIE es bidimensional. La línea recta en la parte inferior representa magenta y violeta de máxima saturación. Estos colores no ocurren en el espectro o arco iris; sus matices se expresan como una longitud de onda. Puedo seguir y seguir, pero tal vez deberíamos quedarnos con Munsell.

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• El sistema de color CIE L a b es tridimensional. Los diagramas de cromaticidad son representaciones bidimensionales de una porción de esto.

Cualquiera el espacio de color basado en primarios RGB describirá un triángulo. Dado que el diagrama CIE no es perfectamente triangular, es imposible incluirlos todos en un triángulo sin crear colores imaginarios que no pueden existir físicamente. En particular, los valores R, G, B utilizados en cualquier El sensor o la pantalla deben estar dentro de los colores físicos. Tenga en cuenta que esto solo se aplica a los dispositivos físicos, hay espacios de color que usan colores imaginarios para los puntos RGB pero son solo para manipulación matemática.

Hay otros restricciones en los puntos RGB también. Primero, es mejor si se pueden lograr con la tecnología actual rentable. Los puntos para sRGB se tomaron de Rec. 709 , que definió el rango que admitirán los televisores de alta definición en 1990. En segundo lugar, espaciar demasiado los puntos genera problemas para diferenciar colores similares cuando su representación es limitada, p. Ej. a 24 bits. Es mejor tener una buena representación de colores comunes que tener una representación de colores que casi nunca se ven.

Con más de 3 colores primarios sería posible definir un espacio de color que no sea triangular, que incluiría más espacio CIE. Sony produjo un sensor RGBE que incluía un primario «Emerald» en algún lugar entre azul y verde, pero solo lo usaron en una cámara antes de abandonarla. No he podido encontrar ninguna información sobre las coordenadas CIE de los filtros que utiliza, pero aquí «adivina cuál es la gama podría ser:

Usted puedo ver que cubre un área mucho más grande que sRGB, a pesar de que utilicé los 3 primarios sRGB como punto de partida.Es difícil decir con certeza por qué nunca se puso de moda, pero podemos adivinar. Dado que todo el mundo del software y la impresión se basa en espacios de color de 3 primarios, la gama debe exprimirse en una de esas y cualquier ventaja para Los RGBE se pierden en la traducción.

Cada píxel de la pantalla de un monitor tiene una posición horizontal y vertical en la pantalla. esa posición son tres «colores» en un monitor de color que varían de 0% a 100% de intensidad.

Si observa el borde exterior de la región de la figura, verá los colores que podrían formarse utilizando todos los fósforos que emitieron luz en longitudes de onda puras dada la misma percepción de intensidad visual. Dentro de la región hay representaciones del «100%» de la intensidad de la luz percibida por los cromóforos (rojo, azul y verde) del ojo humano al mismo nivel de intensidad visual. Piense en dibujar una línea entre dos longitudes de onda puras y variar la intensidad del 0 al 100% del primer color y del 100% al 0% para el segundo.

Los seres humanos con buena visión del color tienen 3 receptores de «color» diferentes. De modo que puede engañar a un ojo haciéndole pensar que las mezclas de tres longitudes de onda «puras» forman muchos «colores» diferentes. En tal caso, la intensidad de la luz variaría entre 0 y 100% para cada uno de los tres colores.

Ahora el triángulo interior tiene tres puntos que marcan el «color efectivo» (mezcla de colores) del fósforo particular elegido para el monitor. (Los fósforos no emiten una longitud de onda pura de luz, sino una mezcla de colores). Por lo tanto, el fósforo rojo elegido limita qué tan «rojo» puede ser el «color rojo puro» en el monitor. Así sucesivamente para el verde y el azul. puede tener una impresión de las mezclas de colores que se pueden obtener con un 100% de potencia utilizando coordenadas trilineales.

Para obtener coordenadas trilineales, primero dibuje un traingle entre los tres fósforos elegidos. Luego dibuje una línea perpendicular desde cada vértice del triángulo interior al lado opuesto. El vértice del triángulo tiene una intensidad del 100% y la intersección de la línea con la base forma una intensidad del 0%. Hacer esto para los tres vértices resultará en tres líneas que se unen en cada punto interior dentro del triángulo. Si cada línea tiene 100 divisiones, habrá 10,000 puntos en la cuadrícula. Además, las intensidades de rojo / verde / azul en cada punto sumarán 100%.

Observe que las esquinas del triángulo se acercan al color «puro» del ápice. A lo largo de los lados de los triángulos hay una di transición rígida al cruzar desde el exterior del triángulo hacia el interior. debido a la diferente mezcla de colores.

mattdm ha señalado que también debe considerar la «potencia» general del píxel. Si los tres fósforos tienen una intensidad del 0%, el color sería negro. Si las tres intensidades de color son 100%, entonces el color debe ser cercano al blanco. Por supuesto, para ponerse blanco, los tres fósforos deben seleccionarse con criterio.

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• Entonces … los colores que NO ‘ T obtenemos en una pantalla o Entonces, ¿están los colores en los que al menos uno de los 3 primarios está presente a un nivel de intensidad más alto que el que produce el equipo generalmente disponible para nosotros? Bueno, déjeme ser aún más específico: entiendo que el equipo es mejor en esto ahora que el estándar de monitor CRT. La esencia de mi pregunta es: los colores que DON ‘ T tenemos en los espacios de color prácticamente disponibles para los fotógrafos son colores en los que al menos uno de los 3 primarios está en un nivel de intensidad más alto que esos espacios permiten? ¿Es esa la respuesta?

Hay espacios de dispositivo y espacios de color independientes del dispositivo. sRGB es un espacio de color independiente del dispositivo creado por una señora en HP como un espacio para estandarizar CRT en el día. Chris Cox en Adobe creó Adobe 1998. y Kevin Spaulding en Eastman Kodak creó espacios de color RIMM y ROMM de los cuales RIMM es utilizado como ProPhoto RGB. Ese espacio en realidad cubre el diagrama XYZ, pero solo es beneficioso para nosotros los fotógrafos si nuestra gama de impresoras está cerca en volumen. (La mayoría de las Epson de gama alta con buen papel brillante se acercan a Pro Photo RGB)

El problema real es el uso final de la imagen. Los perfiles de espacio de color anteriores son modelos matemáticos para dispositivos y no dispositivos reales. Los beneficios para ellos son que tienen primarias equidistantes y las transformaciones en imágenes contenidas en estos espacios se comportan relativamente bien.

Tener espacios de color que no son espacios de dispositivo y no contienen el ruido que tienen las gamas de dispositivos. Eso proporciona transformaciones en el espacio real del dispositivo, como el monitor de su computadora o impresora, que son predecibles y más precisas de un dispositivo a otro. Así que los espacios de contenedores son el camino a seguir para la calidad.

Ahora, para responder a su pregunta «¿Por qué no incluir todos los colores?»Bueno, podemos si usamos ProPhoto RGB, pero lo que tenemos son valores RGB (0-255) asignados a valores de laboratorio que son bastante más grandes que sRGB (el espacio de color de Internet), por lo que la imagen no se verá bien si publica archivos ProPhoto RGB en la web. Por lo tanto, las imágenes que deben verse como queremos que se vean deben convertirse en un espacio de referencia de salida. En Internet, eso sucede en su navegador. Si tiene un monitor de alta gama que sucede porque su computadora tiene un perfil de monitor conocido para representar los colores en el nuevo espacio de laboratorio.

Sería en parte que ver con la eficiencia de la codificación de datos (sin desperdiciar bits / precisión), razones en parte históricas y algunas consideraciones prácticas.

Hay algunos espacios de color que hacen cubre todos los colores «visibles», pero normalmente no los usaríamos para imágenes / videos. Por ejemplo, ese gráfico en su pregunta muestra colores en el espacio CIE 1931 XYZ, que es un espacio de color que cubre todos los colores visibles para los humanos (según su modelo psicológico).

Sin embargo, CIE XYZ no es un espacio de color que normalmente se usaría para representar realmente datos de color, por ejemplo, en una imagen o video. La conversión a un espacio RGB es relativamente compleja, desperdiciaría mucha precisión en el espacio fuera del rango de colores que la mayoría de los monitores pueden producir o los sensores pueden ver, incluso colores fuera del espacio que los humanos pueden ver. Las operaciones matemáticas que son simples de calcular en un espacio RGB serían muy complejas en algo como CIE XYZ y, en todos los aspectos prácticos, requerirían una conversión intermedia de todos modos.

Un espacio de color RGB hace que ciertas operaciones sean mucho más fáciles. Los monitores y las pantallas utilizan espacios de color RGB de forma nativa. Si está utilizando un espacio de color RGB porque su medio de salida está intrínsecamente basado en RGB, inicialmente tiene sentido usar un espacio de color que sea igual o más parecido a los primarios rojo, verde y azul que su medio de salida puede hacer. En el pasado, Los monitores de color usaban fósforos que producían primarios rojos, verdes y azules similares, por lo que el espacio RGB solo era el espacio de color «estándar». Los monitores no son todos iguales, cada vez más, por lo que inventar un espacio de color independiente del dispositivo es una buena idea: sRGB es el espacio independiente de dispositivo más común y se asemeja mucho a los primarios rojo, verde y azul típicos de la era del monitor CRT. sRGB se ha convertido en un estándar de facto para monitores, televisores (rec 601 y rec 709, utilizados en video digital, prácticamente reproducirlo), y ahora la web y los sistemas operativos en general.

Entonces, parte de la popularidad de sRGB es su afianzamiento en todas esas áreas. En lo que respecta a los espacios de color, e incluso en lo que respecta solo a los espacios RGB, es muy limitado, por lo que obtiene Adobe RGB, ProPhoto y los otros espacios RGB con gamas ampliadas. La codificación en ellos se vuelve un poco menos eficiente , que requieren el uso de más de 8 bits por canal en algunos casos, pero cubren una gama más amplia que los nuevos monitores y tecnologías de visualización, y abordan la necesidad de un «espacio de color de trabajo», donde el espacio de color de entrada y salida puede varían según el dispositivo, por lo que también puede utilizar un espacio intermedio con una gama realmente amplia para que pueda convertir entre ellos con una pérdida mínima. ProPhoto RGB, a menudo se utiliza como un espacio de color «de trabajo» porque es «lo suficientemente amplio» para excede casi cualquier espacio de color de dispositivo que pueda imaginar prácticamente, puede cubrir casi todos los colores visibles (de acuerdo con CIE 1931) con la excepción de algunos verdes y violetas súper profundos (nuevamente, estos están muy lejos de lo que los monitores u otros dispositivos pueden mostrar ), pero como resultado es bastante ineficaz para codificar, con muchas coordenadas simplemente no utilizadas porque caen fuera del rango de colores visibles. Curiosamente, sus primarios (es decir, su rojo, verde y azul) son «imaginarios»; es imposible producir un emisor o sensor con los primarios de ProPhoto RGB porque sus primarios son colores imposibles; existen solo matemáticamente, como una forma de transferir colores hacia o desde otros espacios.

Los espacios de color más pequeños son para:

• restringidos transmisión de imágenes. El uso de un espacio de color más pequeño mejorará la precisión del color en comparación con un gran espacio de color completo, dada la misma profundidad de color para ambas imágenes
• pre-renderizadas, listas para ver en el hardware de destino que no aplicará conversiones antes de transmitir