Waarom gebruiken ' t kleurruimten niet het volledige kleurenspectrum?

De CIE 1931 chromaticiteitsdiagram vertegenwoordigt alle kleuren die het gemiddelde menselijke oog kan zien. Maar alleen omdat die kleuren door het gemiddelde menselijke oog kunnen worden waargenomen, wil dat nog niet zeggen dat alle technologieën produceren alle mogelijke kleuren die het gemiddelde oog mogelijk kan zien. Hoewel geen enkel tristimulus-model het hele spectrum van menselijke kleurwaarneming kan creëren, bestrijken de verschillende RGB-kleurmodellen een zeer breed scala van de meeste menselijke kleurwaarnemingen.

Realiseer je dat in het diagram dat je hebt gepost, en inderdaad elke CIE diagram dat je op een computer hebt staan, het is maar een model. De werkelijke kleuren in het diagram buiten het sRGB-diagram worden daadwerkelijk weergegeven door een RGB-waarde in het afbeeldingsbestand. Maar het “puur groen” bovenaan het gelabelde sRGB-diagram is eigenlijk niet sRGB “puur groen” (d.w.z. het is geen [R, G, B] -waarde van [0,0, 1,0, 0,0]).Het diagram is slechts een model dat, binnen de grenzen van de technologie, laat zien wat is inbegrepen / uitgesloten in CIE- en sRGB-kleurruimten.

Vooral voor sRGB is het ontworpen en gestandaardiseerd om CRT-monitoren in de midden 90-inch. CRTs produceren kleur door het uitzenden en combineren van licht van drie verschillende fosforkanonnen (met name rode, groene en blauwe spectra). Bij gebrek aan extra fosforkanonnen met verschillende golflengten kunnen dergelijke CRTs niet alle kleuren uitstralen die mensen kunnen zie.

Normaal gesproken beschrijven we een kleur door te zeggen dat het oranje of kers of roze is. Ga naar een verfwinkel en pak monsterstalen op. Je ziet winterwit en vuurrood en misschien snoepappelrood. Namen als deze kunnen niet naar tevredenheid worden geclassificeerd. Een van de eerste en misschien wel de beste systemen is het Munsell-systeem. Hij is ontwikkeld door Albert H. Munsell en heeft een driedimensionale vaste stof samengesteld van alle kleuren die kunnen worden weergegeven door echte monsters gemaakt met stabiele pigmenten. Ik denk dat dit de beste methode is.

Hierop volgde het CIE-systeem (International Commission on Illumination). Experimenten om de kleurreactie van het menselijk oog in kaart te brengen, begonnen in de vroege jaren 1920. De leerlingen kwamen overeen met kleuren die mengsels waren van de drie lichte primaire kleuren die rood, groen en blauw zijn. De cellen in het menselijk oog die verantwoordelijk zijn voor het zien van kleuren bleken een drieklank te zijn – een gepigmenteerd om rood, een groen en een blauw te ontvangen. Men ontdekte dat men deze drie primaire kleuren kon mengen en alle kleuren kon maken die wij mensen kunnen zien.

De wetenschap is echter niet in staat om perfecte filters of perfecte pigmenten te maken. In elk geval missen we het doel een beetje. Het CIE-systeem maakt gebruik van denkbeeldige primaire kleuren. Deze kunnen worden gemengd om alle kleuren te maken die we zien. Het feit dat er gebruik wordt gemaakt van imaginaire voorverkiezingen doet niets af aan de waarde van het systeem. Misschien ben jij degene die perfecte kleurenfilters maakt en de taak opnieuw uitvoert.

Het CIE-systeem specificeert kleuren in termen van het aantal van elk van de drie primaire kleuren. Deze kleurenmix is voor een standaardwaarnemer, aangezien duizenden zijn getest en de resultaten gemiddeld zijn. Een grafiek van de resultaten is een hoefijzervormige grens die de positie weergeeft van de kleuren met de hoogste verzadiging. Dit zijn de spectrumkleuren. De gekleurde gebieden van de grafiek zijn de verzadigingsgrenzen die met moderne drukinkten kunnen worden bereikt. Nabij het midden bevindt zich het verlichtingspunt voor daglicht.

Merk op dat kleur zoals waargenomen met een Munsell-systeem een driedimensionale identificatie heeft: tint, helderheid en verzadiging. Het CIE-systeem is tweedimensionaal. De rechte lijn onderaan staat voor magenta en paars met maximale verzadiging. Deze kleuren komen niet voor in het spectrum of de regenboog; hun tinten worden uitgedrukt als een golflengte. Ik kan doorgaan, maar misschien moeten we bij Munsell blijven.

Opmerkingen

• Het CIE L a b kleurensysteem is driedimensionaal. Chromaticiteitsdiagrammen zijn tweedimensionale representaties van een deel hiervan.

Elke kleurruimte gebaseerd op RGB-primaire kleuren zal een driehoek beschrijven. Aangezien het CIE-diagram niet perfect driehoekig is, is het onmogelijk om ze allemaal in een driehoek op te nemen zonder denkbeeldige kleuren te creëren die fysiek niet kunnen bestaan. Met name de R-, G-, B-waarden die in sensor of display moet binnen de fysieke kleuren liggen. Merk op dat dit alleen van toepassing is op fysieke apparaten, er zijn kleurruimten die denkbeeldige kleuren gebruiken voor de RGB-punten, maar deze zijn alleen voor wiskundige manipulatie.

Er zijn andere beperkingen op de RGB-punten ook. Ten eerste is het beter als ze haalbaar zijn met de huidige kosteneffectieve technologie. De punten voor sRGB zijn afkomstig van Rec. 709 die in 1990 het bereik definieerde dat door HDTVs moest worden ondersteund. Ten tweede leidt het te ver uit elkaar plaatsen van de punten tot problemen bij het onderscheiden van vergelijkbare kleuren wanneer uw weergave beperkt is, bijv. tot 24 bits. Het is beter om een goede weergave te hebben van gewone kleuren dan om kleuren te hebben die je bijna nooit ziet.

Met meer dan 3 primaire kleuren zou het mogelijk zijn om een kleurruimte te definiëren die niet driehoekig is, die meer van de CIE-ruimte zou bevatten. Sony produceerde een RGBE-sensor met een “Emerald” primair ergens tussen blauw en groen, maar ze gebruikten deze alleen in één camera voordat ik deze stopte. Ik heb geen informatie kunnen vinden over de CIE-coördinaten van de filters die worden gebruikt, maar hier is een gok wat het gamma is zou kunnen zijn:

U kan zien dat het een veel groter gebied beslaat dan sRGB, ook al heb ik de 3 sRGB-voorverkiezingen als uitgangspunt genomen.Het is moeilijk te zeggen waarom het nooit is aangeslagen, maar we kunnen het raden. Omdat de hele wereld van software en afdrukken is gebaseerd op drie primaire kleurruimten, moet het kleurengamma worden samengeperst in een van deze en eventuele voordelen om RGBE gaat verloren bij de vertaling.

Elke pixel in een monitor heeft een horizontale en verticale positie op het scherm. die positie zijn drie “kleuren” in een kleurenmonitor die variëren van 0% tot 100% intensiteit.

Als je naar de buitenrand van het gebied van de figuur kijkt, zie je de kleuren die zouden kunnen worden gevormd met behulp van alle fosforen die licht uitzonden op zuivere golflengten met dezelfde visuele intensiteitsperceptie. Binnen het gebied zijn representaties van “100%” intensiteit van licht waargenomen door de (rode, blauwe en groene chromoforen) van het menselijk oog op hetzelfde visuele intensiteitsniveau. Denk aan het trekken van een lijn tussen twee willekeurige golflengtes en variërende intensiteit van 0-100% van de eerste kleur en 100% -0% voor de tweede.

Mensen met een goede kleurwaarneming hebben 3 verschillende “kleur” -receptoren. Dus je kunt een oog voor de gek houden door te denken dat mengsels van drie “zuivere” golflengten veel verschillende “kleuren” vormen. In dat geval zou de intensiteit van het licht voor elk van de drie kleuren worden gevarieerd tussen 0 en 100%.

Nu heeft de binnenste driehoek drie punten die de “effectieve kleur” (kleurenmengsel) markeren van de specifieke fosfor die voor de monitor is gekozen. (De fosforen zenden geen pure golflengte van licht uit, maar een mengsel van kleuren.) De gekozen rode fosfor beperkt dus hoe “rood” de “puur rode kleur” op de monitor kan zijn. Dus verder voor groen en blauw. Jij kan een indruk krijgen van de mengsels van kleuren die met 100% vermogen kunnen worden verkregen door trilineaire coördinaten te gebruiken.

Om trilineaire coördinaten te krijgen, tekent u eerst een traingle tussen de drie gekozen fosforen. Trek vervolgens een loodrechte lijn van elke top van de binnendriehoek naar de andere kant. De top van de driehoek is 100% intensiteit en het snijpunt van de lijn met de basis vormt 0% intensiteit. Als je dit doet voor alle drie de toppen, krijg je drie lijnen die elkaar ontmoeten op elk binnenpunt binnen de driehoek. Als elke lijn 100 divisies heeft, zullen er 10.000 punten in het raster zijn. Bovendien worden de rood / groen / blauwe intensiteiten op elk punt opgeteld 100%.

Merk op dat de hoeken van de driehoek benadering “pure” kleur van de top. Langs de zijkanten van de driehoeken is er een di stinctieve overgang bij het oversteken van buiten de driehoek naar binnen. door de verschillende kleurmenging.

mattdm heeft erop gewezen dat je ook rekening moet houden met de algehele “kracht” van de pixel. Als alle drie de fosforen een intensiteit van 0% hebben, zou de kleur zwart zijn. Als alle drie de kleurintensiteiten 100% zijn, moet de kleur bijna wit zijn. Om wit te krijgen moeten de drie fosforen natuurlijk oordeelkundig worden geselecteerd.

Opmerkingen

• Dus … de kleuren die we NIET ‘ krijgen op een scherm of een printer, zijn dan kleuren waarbij ten minste een van de drie primaire kleuren aanwezig is met een intensiteit die hoger is dan de apparatuur die we doorgaans tot onze beschikking hebben? Nou, laat me nog specifieker zijn – ik begrijp dat de apparatuur hier nu beter in is dan de CRT-monitorstandaard was. De essentie van mijn vraag is: de kleuren die we DON ‘ T hebben in de kleurruimten die praktisch beschikbaar zijn voor fotografen, zijn kleuren waarbij ten minste één van de drie primaire kleuren een hoger intensiteitsniveau heeft dan die ruimtes toestaan? Is dat het antwoord?

Er zijn apparaatruimten en apparaatonafhankelijke kleurruimten. sRGB is een apparaatonafhankelijke kleurruimte gecreëerd door een dame bij HP als een ruimte om CRTs vroeger te standaardiseren. Chris Cox bij Adobe creëerde Adobe 1998. en Kevin Spaulding bij Eastman Kodak creëerden RIMM- en ROMM-kleurruimten waarvan RIMM is gebruikt als ProPhoto RGB. Die ruimte dekt eigenlijk het XYZ-diagram, maar is alleen gunstig voor ons fotogs als ons printergamma qua volume dichtbij is. (De meeste high-end Epsons met goed glanzend papier komen in de buurt van Pro Photo RGB)

Het echte probleem is het eindgebruik van de afbeelding. De bovenstaande kleurruimteprofielen zijn wiskundige modellen voor apparaten en geen daadwerkelijke apparaten. De voordelen hiervan zijn dat ze op gelijke afstanden primaire kleuren hebben en dat de transformaties op afbeeldingen in deze ruimtes zich relatief goed gedragen.

Kleurruimten hebben die geen apparaatruimten zijn en niet de ruis bevatten die apparaatgammas hebben. Dat zorgt voor transformaties naar de feitelijke apparaatruimte, zoals de monitor op uw computer of printer, die zowel voorspelbaar als nauwkeuriger zijn van apparaat tot apparaat. Containerruimten zijn dus de beste keuze voor kwaliteit.

Om nu uw vraag te beantwoorden “Waarom niet gewoon alle kleuren opnemen?”Dat kunnen we als we ProPhoto RGB gebruiken, maar wat we dan hebben zijn RGB-waarden (0-255) die zijn toegewezen aan Lab-waarden die behoorlijk wat groter zijn dan sRGB (de kleurruimte van internet), zodat de afbeelding er niet goed uitziet. als u ProPhoto RGB-bestanden op internet plaatst. Dus afbeeldingen die er echt uit moeten zien zoals we willen dat ze eruitzien, moeten worden geconverteerd naar een uitgaande ruimte. Op internet gebeurt dat in uw browser. Als u een high-end monitor heeft gebeurt omdat uw computer een bekend monitorprofiel heeft om de kleuren in de nieuwe Lab-ruimte weer te geven.

Het zou gedeeltelijk zijn heeft te maken met efficiëntie van gegevenscodering (geen verspilling van bits / precisie), deels historische redenen en enkele praktische overwegingen.

Er zijn enkele kleurruimten die doen dekken alle “zichtbare” kleuren, maar we zouden ze normaal niet gebruiken voor afbeeldingen / videos. Die grafiek in je vraag toont bijvoorbeeld kleuren in de CIE 1931 XYZ-ruimte, een kleurenruimte die alle kleuren omvat die zichtbaar zijn voor mensen (volgens het psychologische model).

CIE XYZ is dat echter niet een kleurruimte die normaal gesproken zou worden gebruikt om daadwerkelijk gegevens in kleur weer te geven, bijvoorbeeld in een afbeelding of video. De conversie terug naar een RGB-ruimte is relatief complex, het zou een hoop precisie verspillen aan ruimte buiten het kleurenbereik dat de meeste monitoren kunnen produceren of sensoren kunnen zien, zelfs kleuren buiten de ruimte die mensen kunnen zien. Wiskundige bewerkingen die eenvoudig te berekenen zijn in een RGB-ruimte, zouden zeer complex zijn in zoiets als CIE XYZ en zouden in alle praktische gevallen toch tussentijdse conversie vereisen.

Een RGB-kleurruimte maakt bepaalde bewerkingen een stuk eenvoudiger. Monitoren en schermen gebruiken native RGB-kleurruimten. Als u een RGB-kleurruimte gebruikt omdat uw uitvoermedium inherent RGB-gebaseerd is, is het in eerste instantie logisch om een kleurruimte te gebruiken die gelijk is aan of nauw aansluit bij de rode, groene en blauwe primaire kleuren die uw uitvoermedium kan doen. In het verleden kleurenmonitors gebruikten fosforen die vergelijkbare rode, groene en blauwe primaire kleuren produceerden, zodat RGB-ruimte alleen vanwege de standaard kleurruimte is. Monitoren zijn niet allemaal gelijk, in toenemende mate dus, en daarom is het een goed idee om een apparaatonafhankelijke kleurruimte uit te vinden: sRGB is de meest voorkomende apparaatonafhankelijke ruimte en komt nauw overeen met de typische rode, groene en blauwe primaire kleuren uit het CRT-monitortijdperk. sRGB is een de facto standaard geworden voor monitoren, televisies (rec 601 en rec 709, gebruikt in digitale video, vrijwel reproduceer het), en nu het web en besturingssystemen in het algemeen.

Een deel van de populariteit van sRGB is dus zijn verschansing in al die gebieden. Wat kleurruimten betreft, en zelfs wat alleen RGB-ruimten betreft, is deze zeer beperkt, en dus krijg je Adobe RGB, ProPhoto en de andere RGB-ruimten met uitgebreide kleurengammas. De codering daarin wordt net iets minder efficiënt , waardoor in sommige gevallen meer dan 8 bits per kanaal moeten worden gebruikt, maar ze bestrijken een breder spectrum dat nieuwe monitoren en weergavetechnologieën kunnen bieden, en voorzien in een behoefte aan een werkende kleurruimte, waar uw invoer- en uitvoerkleurruimte variëren afhankelijk van het apparaat, dus u kunt net zo goed een tussenliggende ruimte gebruiken met een echt breed gamma, zodat deze met minimaal verlies tussen de twee kunt converteren. ProPhoto RGB, vaak gebruikt als een werkende kleurruimte omdat het breed genoeg is om overschrijdt zowat elke apparaatkleurruimte die u zich praktisch kunt voorstellen, kan bijna alle zichtbare kleuren bedekken (volgens CIE 1931) met uitzondering van enkele super diepe groenen en viooltjes (nogmaals, deze vallen ver buiten wat monitoren of andere apparaten kunnen weergeven ), maar als resultaat is het redelijk inefficiënt om te coderen, met veel coördinaten die simpelweg niet worden gebruikt omdat ze buiten het bereik van zichtbare kleuren vallen. Interessant is dat de primaire kleuren (dwz zijn rood, groen en blauw) denkbeeldig zijn – het is onmogelijk om een zender of sensor te produceren met de primaire kleuren van ProPhoto RGB omdat de primaire kleuren onmogelijke kleuren zijn – ze bestaan alleen wiskundig, als een manier om kleuren over te dragen naar of van andere ruimtes.

Kleinere kleurruimten zijn voor:

• beperkt beeldoverdracht. Het gebruik van een kleinere kleurruimte zal de kleurnauwkeurigheid verbeteren in vergelijking met een enorme volledige kleurruimte, gegeven dezelfde kleurdiepte voor beide
• vooraf gerenderde afbeeldingen, klaar voor weergave op doelhardware die geen conversies toepast voordat ze worden verzonden