Pourquoi les espaces colorimétriques ' n utilisent-ils pas tout le spectre de couleurs?

sRVB est un espace colorimétrique développé par HP et Microsoft en 1996. Les moniteurs CRT étaient courants et donc sRGB était basé sur les caractéristiques de ces moniteurs. » Une bonne description de lhistorique et des raisons peut être trouvé ici .

Les coordonnées chromatiques et les couleurs disponibles ont été choisies en fonction de ce que les luminophores utilisés dans les CRT pouvaient produire à lépoque. Considérez que ni les impressions ni Les moniteurs TFT ou CRT peuvent reproduire tout le spectre de la lumière visible.

Un programme sur un PC ou une caméra qui souhaite contrôler un moniteur utilisera des valeurs discrètes. Si vous utilisez un espace colorimétrique plus grand, les étapes entre les différentes couleurs deviennent à moins que vous nutilisiez un type de données plus grand (exemple: Adobe RVB avec 8 bits). Alors que les informations dimage dans un espace colorimétrique plus grand avec un type de données plus grand utilisent plus de mémoire et nécessitent plus de puissance de traitement (exemple: Adobe RG B avec 16 bits). Cette valeur numérique sera transformée en un signal analogique (généralement une tension) à un certain stade, puis en quelque chose de visible (pour les CRT: un écran phosphorescent excité par des électrons accélérés).

La résolution pour convertir un numérique lentrée dun signal analogique est une limite supplémentaire en raison du coût, de la taille et de la technologie.

Par conséquent, le montage de sRGB sur des moniteurs CRT permettait à lépoque une bonne résolution entre les couleurs tout en minimisant les exigences matérielles.

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• Très bonne réponse. (Trop dautres sont occupés à essayer dexpliquer le diagramme CIE!) Je ‘ navais même jamais envisagé leffet des types de données! Je ‘ voudrais toujours savoir pourquoi, maintenant que le CRT est beaucoup moins courant, aucune norme n’a dépassé le sRGB … mais il ‘ est probablement une question de,  » Bien sûr, mais de quelle norme?  »
• @TimPederick, Adobe RVB est assez standard pour les écrans à large gamme. Les utilisateurs réguliers ne ‘ ne se soucient pas vraiment et ‘ ne veulent pas payer un supplément, donc ‘ Il est plus facile de suivre la norme de facto même si la technologie a changé.
• FWIW, Apple ‘ s Wide Gamut iMac utilise DCI-P3 .

La CIE 1931 Le diagramme de chromaticité représente toutes les couleurs que l’œil humain moyen peut voir. Mais ce nest pas parce que ces couleurs peuvent être perçues par lœil humain moyen que toutes les technologies peuvent produire toutes les couleurs possibles que lœil moyen peut voir. Bien quaucun modèle tristimulus ne puisse créer toute la gamme de la perception des couleurs humaines, les différents modèles de couleurs RVB couvrent une très large gamme de la plupart de la perception des couleurs humaines.

Réalisez cela dans le diagramme que vous avez publié, et même dans tout CIE diagramme que vous avez sur un ordinateur, ce nest quun modèle. Les couleurs réelles du diagramme en dehors du diagramme sRVB sont représentées en fait par une valeur RVB dans le fichier image. Mais le « vert pur » en haut du diagramme sRGB étiqueté nest pas réellement sRGB « vert pur » (cest-à-dire que ce nest pas une valeur [R, V, B] de [0,0, 1,0, 0,0]).Le diagramme nest quun modèle montrant, dans les limites de la technologie, ce qui est inclus / exclu dans les espaces colorimétriques CIE et sRGB.

Pour le sRGB en particulier, il a été conçu et normalisé pour accueillir les moniteurs CRT dans le Les CRT produisent de la couleur en émettant et en combinant la lumière de trois canons à phosphore différents (de spectres rouge, vert et bleu particuliers). Faute de canons à phosphore supplémentaires de différentes longueurs donde, ces CRT ne peuvent pas émettre toutes les couleurs que les humains peuvent voir.

Nous décrivons normalement une couleur en disant quelle est orange ou cerise ou rose. Allez dans un magasin de peinture et prenez des échantillons. Vous verrez du blanc dhiver et du rouge flamme et peut-être du rouge pomme-bonbon. Des noms comme ceux-ci ne sont pas classés de manière satisfaisante. Lun des systèmes les plus anciens et peut-être les meilleurs est le système Munsell. Développé par Albert H. Munsell, il a arrangé un solide tridimensionnel de toutes les couleurs qui peut être représenté par des échantillons réels fabriqués à laide de pigments stables. Je pense que cest la meilleure méthode.

Voici le système CIE (Commission internationale de léclairage). Les expériences de cartographie de la réponse colorimétrique de l’œil humain ont commencé au début des années 1920. Les élèves ont assorti des couleurs qui étaient des mélanges des trois couleurs primaires claires qui sont le rouge, le vert et le bleu. Les cellules de lœil humain responsables de la vision des couleurs se sont révélées être une triade – une pigmentée pour recevoir du rouge, une verte et une bleue. On a découvert que lon pouvait mélanger ces trois couleurs primaires et créer toutes les couleurs que les humains peuvent voir.

Cependant, la science est incapable de fabriquer des filtres parfaits ou des pigments parfaits. Dans tous les cas, nous manquons légèrement la marque. Le système CIE utilise des primaires imaginaires. Ceux-ci peuvent être mélangés pour créer toutes les couleurs que nous voyons. Le fait que des primaires imaginaires soient utilisées nenlève rien à la valeur du système. Peut-être serez-vous celui qui fera des filtres de couleurs parfaits et refera la tâche.

Le système CIE spécifie les couleurs en fonction de la quantité de chacune des trois couleurs primaires. Ce mélange de couleurs est destiné à un observateur standard car des milliers ont été testés et les résultats moyennés. Un graphique des résultats est une limite en forme de fer à cheval qui représente la position des couleurs qui ont la saturation la plus élevée. Ce sont les couleurs du spectre. Les zones colorées du graphique sont les limites de saturation que lon peut obtenir avec les encres dimpression modernes. Près du centre se trouve le point déclairage qui correspond aux conditions de lumière du jour.

Notez que la couleur perçue en utilisant un système Munsell a une identification en trois dimensions: qui est la teinte, la luminosité et la saturation. Le système CIE est bidimensionnel. La ligne droite en bas représente le magenta et le violet de saturation maximale. Ces couleurs napparaissent pas dans le spectre ou dans larc-en-ciel; leurs teintes sont exprimées en longueur donde. Je peux continuer mais peut-être devrions-nous nous en tenir à Munsell.

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• Le système de couleurs CIE L a b est tridimensionnel. Les diagrammes de chromaticité sont des représentations bidimensionnelles dune tranche de ceci.

Tout lespace colorimétrique basé sur les primaires RVB décrira un triangle. Le diagramme CIE nétant pas parfaitement triangulaire, il est impossible de les inclure tous dans un triangle sans créer des couleurs imaginaires qui ne peuvent pas exister physiquement. En particulier les valeurs R, V, B utilisées dans tout Le capteur ou laffichage doit se trouver dans les couleurs physiques. Notez que cela ne sapplique quaux appareils physiques, il existe des espaces colorimétriques qui utilisent des couleurs imaginaires pour les points RVB, mais ils sont uniquement destinés à la manipulation mathématique.

Il y en a dautres les contraintes sur les points RVB également. Premièrement, il est préférable qu’elles soient réalisables avec la technologie actuelle rentable. Les points pour sRGB ont été tirés de Rec. 709 qui définissait la plage à prendre en charge par les téléviseurs HD en 1990. Deuxièmement, un espacement des points trop éloigné entraîne des problèmes de différenciation entre des couleurs similaires lorsque votre représentation est limitée, par exemple à 24 bits. Il vaut mieux avoir une bonne représentation des couleurs communes que davoir une représentation de couleurs qui ne sont presque jamais vues.

Avec plus de 3 couleurs primaires, il serait possible de définir un espace colorimétrique qui nest pas triangulaire, qui inclurait une plus grande partie de lespace CIE. Sony a produit un capteur RGBE qui comprenait un primaire « Emerald » quelque part entre le bleu et le vert, mais ils ne lont utilisé que dans une caméra avant de labandonner. Je nai pas pu trouver dinformations sur les coordonnées CIE des filtres quil utilise, mais voici « une estimation de la gamme peut être:

Vous peut voir quil couvre une zone beaucoup plus grande que sRGB, même si jai utilisé les 3 primaires sRGB comme point de départ.Il est difficile de dire avec certitude pourquoi il n’a jamais été retenu, mais nous pouvons le deviner. Étant donné que le monde entier des logiciels et de l’impression est basé sur trois espaces de couleurs primaires, la gamme doit être regroupée dans l’un de ces espaces et ses avantages. Les RVB sont perdus lors de la traduction.

Chaque pixel dun écran de contrôle a une position horizontale et verticale sur lécran. Dans cette position correspond à trois « couleurs » dans un moniteur couleur dont lintensité varie de 0% à 100%.

Si vous regardez le bord extérieur de la région de la figure, vous voyez les couleurs qui pourraient être formé en utilisant tous les luminophores qui émettaient de la lumière à des longueurs donde pures ayant la même perception dintensité visuelle. Dans la région se trouvent des représentations dintensité de lumière «100%» perçue par les (chromophores rouges, bleus et verts) de lœil humain au même niveau dintensité visuelle. Pensez à tracer une ligne entre deux longueurs donde pures et une intensité variant de 0 à 100% de la première couleur et de 100% à 0% pour la seconde.

Les humains ayant une bonne vision des couleurs ont 3 récepteurs « couleur » différents. Ainsi, vous pouvez tromper un œil en pensant que des mélanges de trois longueurs donde «pures» forment de nombreuses «couleurs» différentes. Dans un tel cas, lintensité de la lumière varierait entre 0 et 100% pour chacune des trois couleurs.

Le triangle intérieur a maintenant trois points qui marquent la « couleur effective » (mélange de couleurs) du luminophore particulier choisi pour le moniteur. (Les luminophores némettent pas une longueur donde pure de lumière, mais un mélange de couleurs.) Ainsi, le phosphore rouge choisi limite la « couleur rouge » de la « couleur rouge pure » sur le moniteur. Ainsi de suite pour le vert et le bleu. Vous peut avoir une idée des mélanges de couleurs qui peuvent être obtenus avec une puissance à 100% en utilisant des coordonnées trilinéaires.

Pour obtenir des coordonnées trilinéaires, tracez dabord un trait entre les trois luminophores choisis. Ensuite, tracez une ligne perpendiculaire à partir de chaque sommet du triangle intérieur vers le côté opposé. Le sommet du triangle a une intensité de 100% et lintersection de la ligne avec la base forme une intensité de 0%. Cette opération pour les trois sommets entraînera la rencontre de trois lignes à chaque point intérieur dans le triangle. Si chaque ligne a 100 divisions, alors il y aura 10 000 points dans la grille. De plus, les intensités Rouge / Vert / Bleu à chaque point sélèveront à 100%.

Remarquez que les coins du triangle approche la couleur « pure » de lapex. Le long des côtés des triangles il y a un di transition stincte lors du passage de lextérieur du triangle à lintérieur. en raison du mélange de couleurs différent.

mattdm a souligné que vous devez également prendre en compte la « puissance » globale du pixel. Si les trois luminophores ont une intensité de 0%, la couleur serait alors noire. Si les trois intensités de couleur sont de 100%, la couleur doit être proche du blanc. Pour obtenir du blanc bien sûr, les trois luminophores doivent être choisis judicieusement.

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• Alors … les couleurs que nous DONNE ‘ T obtenir sur un écran ou un imprimante, alors, est-ce que les couleurs où au moins une des 3 couleurs primaires est présente à un niveau dintensité supérieur à celui que produit léquipement dont nous disposons généralement? Eh bien, permettez-moi dêtre encore plus précis – je comprends que léquipement est meilleur dans ce domaine maintenant que la norme de moniteur CRT ne létait. L’essence de ma question est la suivante: les couleurs que nous ‘ que nous avons dans les espaces colorimétriques pratiquement disponibles pour les photographes sont des couleurs où au moins l’une des 3 couleurs primaires est à un niveau d’intensité plus élevé que ces espaces le permettent? Est-ce la réponse?

Il existe des espaces appareil et des espaces colorimétriques indépendants de lappareil. sRGB est un espace colorimétrique indépendant du périphérique créé par une femme chez HP comme un espace pour normaliser les CRT à lépoque. Chris Cox chez Adobe a créé Adobe 1998. et Kevin Spaulding chez Eastman Kodak ont créé les espaces colorimétriques RIMM et ROMM dont RIMM est utilisé comme ProPhoto RVB. Cet espace couvre en fait le diagramme XYZ, mais nest bénéfique pour nous photographes que si notre gamme dimprimantes est proche en volume. (La plupart des Epson haut de gamme avec un bon papier glacé se rapprochent de Pro Photo RVB)

Le vrai problème est lutilisation finale de limage. Les profils despace colorimétrique ci-dessus sont des modèles mathématiques pour les appareils et non pour les appareils réels. Les avantages pour ceux-ci sont quils ont des primaires équidistantes et que les transformations sur les images contenues dans ces espaces se comportent relativement bien.

Avoir des espaces colorimétriques qui ne sont pas des espaces de périphérique et ne contiennent pas le bruit des gammes de périphériques. Cela permet des transformations de lespace réel du périphérique, comme le moniteur sur votre ordinateur ou votre imprimante, qui sont à la fois prévisibles et plus précises dun périphérique à lautre. Les espaces conteneurs sont donc la voie à suivre pour la qualité.

Maintenant, pour répondre à votre question « Pourquoi ne pas simplement inclure toutes les couleurs? »Eh bien, nous pouvons si nous utilisons ProPhoto RVB, mais ce que nous avons alors, ce sont des valeurs RVB (0-255) attribuées à des valeurs Lab qui sont un peu plus grandes que sRGB (lespace colorimétrique dInternet), donc limage ne sera pas correcte si vous publiez des fichiers ProPhoto RVB sur le Web. Par conséquent, les images qui doivent ressembler à celles que nous souhaitons doivent être converties en un espace référencé de sortie. Sur Internet, cela se produit dans votre navigateur. Si vous avez un écran haut de gamme qui se produit parce que votre ordinateur a un profil de moniteur connu pour rendre les couleurs dans le nouvel espace Lab.

Ce serait en partie à voir avec lefficacité de lencodage des données (pas de perte de bits / précision), en partie des raisons historiques et quelques considérations pratiques.

Il y a quelques espaces colorimétriques que font couvre toutes les couleurs « visibles », mais nous ne les utiliserions normalement pas pour les images / vidéos. Par exemple, ce graphique dans votre question montre les couleurs dans lespace CIE 1931 XYZ, qui est un espace colorimétrique qui couvre toutes les couleurs visibles par les humains (selon son modèle psychologique).

Cependant, CIE XYZ nest pas un espace colorimétrique qui serait normalement utilisé pour représenter réellement des données de couleur, par exemple dans une image ou une vidéo. La conversion vers un espace RVB est relativement complexe, cela gaspillerait beaucoup de précision sur lespace en dehors de la gamme de couleurs que la plupart des moniteurs peuvent produire ou que les capteurs peuvent voir, même les couleurs en dehors de lespace que les humains peuvent voir. Les opérations mathématiques simples à calculer dans un espace RVB seraient très complexes dans quelque chose comme CIE XYZ et dans tous les aspects pratiques nécessiteraient de toute façon une conversion intermédiaire.

Un espace colorimétrique RVB rend certaines opérations beaucoup plus faciles. Les moniteurs et les écrans utilisent les espaces colorimétriques RVB de manière native. Si vous utilisez un espace colorimétrique RVB parce que votre support de sortie est intrinsèquement basé sur RVB, il est tout dabord judicieux dutiliser un espace colorimétrique qui équivaut ou correspond étroitement aux couleurs primaires rouge, verte et bleue que votre support de sortie peut faire. Par le passé, Les moniteurs couleur utilisaient des phosphores qui produisaient des couleurs primaires rouges, vertes et bleues similaires, de sorte que lespace RVB simplement parce que lespace colorimétrique « standard ». Les moniteurs ne sont pas tous égaux, de plus en plus, et donc inventer un espace colorimétrique indépendant du périphérique est une bonne idée: sRVB est lespace indépendant de lappareil le plus courant et il correspond étroitement aux couleurs primaires rouges, vertes et bleues typiques de lère des moniteurs CRT. le reproduire), et maintenant le Web et les systèmes d’exploitation en général.

Donc, une partie de la popularité de sRGB est son enracinement dans tous ces domaines. En ce qui concerne les espaces colorimétriques, et même en ce qui concerne les espaces RVB, cest très limité, et vous obtenez donc Adobe RVB, ProPhoto et les autres espaces RVB avec des gammes étendues. Leur codage devient un peu moins efficace , nécessitant lutilisation de plus de 8 bits par canal dans certains cas, mais ils couvrent une gamme plus large que les nouveaux moniteurs et technologies daffichage peuvent faire, et répondent au besoin dun «espace colorimétrique de travail», où votre espace colorimétrique dentrée et de sortie peut varient en fonction de l’appareil. Vous pouvez donc également utiliser un espace intermédiaire avec une gamme très large afin de pouvoir effectuer une conversion entre eux avec une perte minimale. ProPhoto RVB, souvent utilisé comme un espace colorimétrique «de travail» car il est «suffisamment large» pour dépasse à peu près nimporte quel espace colorimétrique dappareil que vous pouvez pratiquement imaginer, peut couvrir presque toutes les couleurs visibles (selon CIE 1931) à lexception de certains verts et violettes super profonds (encore une fois, ils sont bien en dehors de ce que les moniteurs ou autres appareils peuvent afficher ), mais par conséquent cest assez inefficace à encoder, de nombreuses coordonnées ne sont tout simplement pas utilisées car elles ne sont pas comprises dans la gamme des couleurs visibles. Fait intéressant, ses couleurs primaires (cest-à-dire son rouge, son vert et son bleu) sont «imaginaires» – il est impossible de produire un émetteur ou un capteur avec les couleurs primaires de ProPhoto RGB car ses couleurs primaires sont des couleurs impossibles – elles nexistent que mathématiquement, comme moyen de transférer les couleurs vers ou depuis dautres espaces.

Les espaces colorimétriques plus petits sont pour:

• contraint transmission dimage. Lutilisation dun espace colorimétrique plus petit améliorera la précision des couleurs par rapport à lénorme espace colorimétrique complet étant donné la même profondeur de couleur pour les deux
• images pré-rendues, prêtes à être visualisées sur le matériel cible qui nappliquera aucune conversion avant la transmission