Por que ' os espaços de cores não usam todo o espectro de cores?

O CIE 1931 o diagrama de cromaticidade representa todas as cores que o olho humano médio pode ver. Mas só porque essas cores podem ser percebidas pelo olho humano médio, não significa que todas as tecnologias podem produzir todas as cores possíveis que o olho médio pode ver. Embora nenhum modelo tristimulus possa criar toda a gama de percepção de cores humanas, os vários modelos de cores RGB cobrem uma ampla gama da maior parte da percepção de cores humanas.

Perceba isso no diagrama que você postou e, na verdade, em qualquer CIE diagrama que você tem em um computador, é apenas um modelo. As cores reais no diagrama fora do diagrama sRGB são realmente representadas por um valor RGB no arquivo de imagem. Mas o “verde puro” no topo do diagrama sRGB rotulado não é realmente sRGB “verde puro” (ou seja, não é um valor [R, G, B] de [0,0, 1,0, 0,0]).O diagrama é apenas um modelo que mostra, dentro dos limites da tecnologia, o que está incluído / excluído nos espaços de cores CIE e sRGB.

Para sRGB em particular, ele foi projetado e padronizado para acomodar monitores CRT no meados dos 90 “s. CRTs produzem cor emitindo e combinando luz de três armas de fósforo diferentes (de espectros de vermelho, verde e azul específicos). Na falta de armas de fósforo adicionais de comprimentos de onda diferentes, esses CRTs não podem emitir todas as cores que os humanos veja.

Normalmente descrevemos uma cor dizendo que é laranja, cereja ou rosa. Vá a uma loja de tintas e pegue amostras de amostras. Você verá branco-inverno e vermelho-fogo e talvez vermelho-maçã-doce. Nomes como esses não são classificados de maneira satisfatória. Um dos primeiros e talvez o melhor sistema é o Sistema Munsell. Desenvolvido por Albert H. Munsell, ele organizou um sólido tridimensional de todas as cores que podem ser representadas por amostras reais feitas com pigmentos estáveis. Acho que é o melhor método.

A seguir veio o Sistema CIE (Comissão Internacional de Iluminação). Os experimentos para mapear a resposta de cor do olho humano começaram no início dos anos 1920. Os alunos combinaram cores que eram misturas das três primárias claras, que são vermelho, verde e azul. As células do olho humano responsáveis pela visão em cores foram consideradas uma tríade – uma pigmentada para receber o vermelho, uma verde e uma azul. Descobriu-se que é possível misturar essas três primárias e fazer todas as cores que os humanos podem ver.

No entanto, a ciência não é capaz de fazer filtros ou pigmentos perfeitos. Em todos os casos, erramos um pouco o alvo. O sistema CIE usa primárias imaginárias. Eles podem ser misturados para formar todas as cores que vemos. O fato de que primárias imaginárias são usadas não diminui o valor do sistema. Talvez você seja o único a fazer filtros de cores perfeitos e refazer a tarefa.

O sistema CIE especifica as cores em termos da quantidade de cada uma das três primárias. Esta mistura de cores é para um observador padrão, pois milhares foram testados e os resultados foram calculados. Um gráfico dos resultados é um limite em forma de ferradura que representa a posição das cores com maior saturação. Estas são as cores do espectro. As áreas coloridas do gráfico são os limites de saturação obtidos com tintas de impressão modernas. Perto do centro está o ponto de iluminação, para condições diurnas.

Observe que a cor percebida usando um sistema Munsell tem uma identificação tridimensional: que é matiz, brilho e saturação. O sistema CIE é bidimensional. A linha reta na parte inferior representa magenta e roxo de saturação máxima. Essas cores não ocorrem no espectro ou arco-íris; seus matizes são expressos como um comprimento de onda. Posso continuar indefinidamente, mas talvez devêssemos ficar com Munsell.

Comentários

• O sistema de cores CIE L a b é tridimensional. Os diagramas de cromaticidade são representações bidimensionais de uma fatia disso.

Qualquer espaço de cores baseado em primárias RGB irá descrever um triângulo. Uma vez que o diagrama CIE não é perfeitamente triangular, é impossível incluir todos eles em um triângulo sem criar cores imaginárias que não podem existir fisicamente. Em particular os valores R, G, B usados em qualquer o sensor ou a tela devem estar dentro das cores físicas. Observe que isso se aplica apenas a dispositivos físicos, há espaços de cores que usam cores imaginárias para os pontos RGB, mas eles são apenas para manipulação matemática.

Existem outros restrições nos pontos RGB também. Primeiro, é melhor se eles forem alcançáveis com a tecnologia atual de baixo custo. Os pontos para sRGB foram obtidos de Rec. 709 que definiu o intervalo a ser suportado por HDTVs em 1990. Em segundo lugar, espaçar os pontos muito longe leva a problemas de diferenciação entre cores semelhantes quando sua representação é limitada, por exemplo, para 24 bits. É melhor ter uma boa representação de cores comuns do que ter uma representação de cores que dificilmente são vistas.

Com mais de 3 cores primárias seria possível definir um espaço de cores que não seja triangular, que incluiria mais espaço CIE. A Sony produziu um sensor RGBE que incluía um primário “Esmeralda” em algum lugar entre o azul e o verde, mas eles só o usaram em uma câmera antes de abandoná-la. Não consegui encontrar nenhuma informação sobre as coordenadas CIE dos filtros que ela usa, mas aqui está um palpite de qual é a gama pode ser:

Você posso ver que ele cobre uma área muito maior do que o sRGB, embora eu tenha usado os 3 primários sRGB como ponto de partida.É difícil dizer com certeza por que isso nunca pegou, mas podemos adivinhar. Como todo o mundo do software e da impressão é baseado em três espaços de cores primárias, a gama deve ser comprimida em um desses e quaisquer vantagens para RGBE se perde na tradução.

Cada pixel na tela de um monitor tem uma posição horizontal e vertical na tela. essa posição são três “cores” em um monitor colorido que variam de 0% a 100% de intensidade.

Se você olhar para a borda externa da região da figura, verá as cores que poderiam ser formado usando todos os fósforos que emitiam luz em comprimentos de onda puros com a mesma percepção de intensidade visual. Dentro da região estão representações de “100%” da intensidade da luz percebida pelos cromóforos (cromóforos vermelhos, azuis e verdes) do olho humano no mesmo nível de intensidade visual. Pense em desenhar uma linha entre quaisquer dois comprimentos de onda puros e variar a intensidade de 0-100% da primeira cor e 100% -0% para a segunda.

Humanos com boa visão de cores têm 3 receptores de “cores” diferentes. Portanto, você pode enganar seus olhos e pensar que as misturas de três comprimentos de onda “puros” formam muitas “cores” diferentes. Nesse caso, a intensidade da luz seria variada entre 0 e 100% para cada uma das três cores.

Agora, o triângulo interno tem três pontos que marcam a “cor efetiva” (mistura de cores) do fósforo particular escolhido para o monitor. (O fósforo não emite um comprimento de onda puro da luz, mas uma mistura de cores). Portanto, o fósforo vermelho escolhido limita o quão “vermelho” pode ser a “cor vermelha pura” no monitor. Assim por diante, para verde e azul. Você pode ter uma impressão das misturas de cores que podem ser obtidas com 100% de poder usando coordenadas trilineares.

Para obter as coordenadas trilineares, primeiro desenhe um traingle entre os três fósforos escolhidos. Em seguida, desenhe uma linha perpendicular a partir de cada vértice do triângulo interno para o lado oposto. O vértice do triângulo tem 100% de intensidade e a intersecção da linha com a base forma uma intensidade de 0%. Fazer isso para todos os três vértices resultará em três linhas que se encontram em cada ponto interno dentro do triângulo. Se cada linha tiver 100 divisões, então haverá 10.000 pontos na grade. Além disso, as intensidades de Vermelho / Verde / Azul em cada ponto somarão 100%.

Observe que os cantos do triângulo se aproxima da cor “pura” do vértice. Ao longo dos lados dos triângulos, há uma di transição direta ao cruzar de fora para dentro do triângulo. devido à mistura de cores diferentes.

mattdm apontou que você também precisa considerar a “potência” geral do pixel. Se todos os três fósforos tivessem intensidade de 0%, a cor seria preta. Se todas as três intensidades de cor forem 100%, a cor deve ser próxima do branco. Para ficar branco, é claro que os três fósforos devem ser selecionados criteriosamente.

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• Então … as cores que FAZEMOS ‘ Pegamos em uma tela ou em um impressora, então, existem cores em que pelo menos um dos 3 primários está presente em um nível de intensidade mais alto do que o equipamento geralmente disponível para nós produz? Bem, deixe-me ser ainda mais específico – eu entendo que o equipamento é melhor nisso agora do que o padrão do monitor CRT era. A essência da minha pergunta é – as cores que DON ‘ temos nos espaços de cores praticamente disponíveis para os fotógrafos são cores em que pelo menos uma das 3 primárias está em um nível de intensidade maior do que esses espaços permitem? Essa é a resposta?

Existem espaços de dispositivos e espaços de cores independentes de dispositivos. sRGB é um espaço de cores independente de dispositivo criado por uma senhora da HP como um espaço para padronizar os CRTs no passado. Chris Cox da Adobe criou o Adobe 1998. e Kevin Spaulding da Eastman Kodak criou os espaços de cores RIMM e ROMM, dos quais RIMM é usado como ProPhoto RGB. Esse espaço realmente cobre o diagrama XYZ, mas só é benéfico para nós fotógrafos se a gama de nossa impressora estiver próxima em volume. (A maioria das Epson de ponta com papel brilhante de boa qualidade chega perto de Pro Photo RGB)

O verdadeiro problema é o uso final da imagem. Os perfis de espaço de cores acima são modelos matemáticos para dispositivos e não dispositivos reais. Os benefícios para eles são que eles têm primárias equidistantes e as transformações nas imagens contidas nesses espaços são relativamente bem comportadas.

Ter espaços de cores que não são espaços de dispositivo e não contêm o ruído que as gamas de dispositivos têm. Isso fornece transformações no espaço real do dispositivo, como o monitor do computador ou impressora, que são previsíveis e mais precisas de um dispositivo para outro. Portanto, os espaços para contêineres são a melhor opção para a qualidade.

Agora, para responder à sua pergunta “Por que não incluir apenas todas as cores?”Bem, podemos, se usarmos ProPhoto RGB, mas o que temos são valores RGB (0-255) atribuídos a valores Lab que são um pouco maiores do que sRGB (o espaço de cores da Internet), então a imagem não parecerá correta se você postar arquivos ProPhoto RGB na web. Portanto, as imagens que precisam ter a aparência que queremos devem ser convertidas para um espaço de saída referido. Na Internet isso acontece no seu navegador. Se você tiver um monitor de última geração, acontece porque seu computador tem um perfil de monitor conhecido para renderizar as cores no novo espaço do Lab.

Seria parcialmente a ver com a eficiência da codificação de dados (não desperdiçando bits / precisão), razões parcialmente históricas e algumas considerações práticas.

Existem alguns espaços de cores que fazem abrange todas as cores “visíveis”, mas normalmente não as usaríamos para imagens / vídeos. Por exemplo, o gráfico em sua pergunta mostra cores no espaço CIE 1931 XYZ, que é um espaço de cores que cobre todas as cores visíveis aos humanos (de acordo com seu modelo psicológico).

No entanto, CIE XYZ não é um espaço de cor que normalmente seria usado para representar dados de cor, digamos em uma imagem ou vídeo. A conversão de volta para um espaço RGB é relativamente complexa, ela desperdiçaria muitos bits de precisão em espaço fora da gama de cores que a maioria dos monitores pode produzir ou sensores podem ver, até mesmo cores fora do espaço que os humanos podem ver. As operações matemáticas que são simples de calcular em um espaço RGB seriam altamente complexas em algo como CIE XYZ e, em todos os aspectos práticos, exigiriam conversão intermediária de qualquer maneira.

Um espaço de cores RGB torna certas operações muito mais fáceis. Monitores e telas usam espaços de cores RGB nativamente. Se você estiver usando um espaço de cores RGB porque seu meio de saída é inerentemente baseado em RGB, inicialmente faz sentido usar um espaço de cores que se iguale ou se aproxime dos primários de vermelho, verde e azul que seu meio de saída pode fazer. No passado, os monitores de cores usavam fósforos que produziam primários semelhantes de vermelho, verde e azul, de modo que o espaço RGB é apenas porque o espaço de cores “padrão”. Os monitores não são todos iguais, cada vez mais. Portanto, é uma boa ideia inventar um espaço de cores independente de dispositivo: sRGB é o espaço independente de dispositivo mais comum e corresponde de perto às primárias típicas de vermelho, verde e azul da era do monitor CRT. O sRGB se tornou um padrão de fato para monitores, televisores (rec 601 e rec 709, usados em vídeo digital, praticamente reproduzi-lo), e agora a web e os sistemas operacionais em geral.

Portanto, parte da popularidade do sRGB é seu enraizamento em todas essas áreas. No que diz respeito aos espaços de cores, e mesmo no que diz respeito apenas aos espaços RGB, é muito limitado, então você obtém Adobe RGB, ProPhoto e outros espaços RGB com gamas expandidas. A codificação neles se torna um pouco menos eficiente , necessitando do uso de mais de 8 bits por canal em alguns casos, mas abrangem uma gama mais ampla que novos monitores e tecnologias de exibição podem fazer e atendem à necessidade de um “espaço de cores de trabalho”, onde seu espaço de cores de entrada e saída pode variam de acordo com o dispositivo, então você também pode usar um espaço intermediário com uma gama realmente ampla para que possa converter entre eles com perda mínima. ProPhoto RGB, muitas vezes usado como um espaço de cor “funcional” porque é “largo o suficiente” para ultrapassar praticamente qualquer espaço de cores de dispositivo que você possa praticamente imaginar, pode cobrir quase todas as cores visíveis (de acordo com CIE 1931) com exceção de alguns verdes profundos e violetas (novamente, estes estão muito além do que monitores ou outros dispositivos podem exibir ), mas, como resultado, é bastante ineficiente para codificar, com muitas coordenadas simplesmente não utilizadas porque estão fora da faixa de cores visíveis. Curiosamente, suas primárias (ou seja, seu vermelho, verde e azul) são “imaginários” – é impossível produzir um emissor ou sensor com as primárias do ProPhoto RGB porque suas primárias são cores impossíveis – elas existem matematicamente apenas, como uma forma de transferir cores de ou para outros espaços.

Espaços de cores menores são para:

• restritos transmissão de imagem. Usar um espaço de cor menor melhorará a precisão da cor em comparação com o enorme espaço de cor completo, dada a mesma profundidade de cor para ambas
• imagens pré-renderizadas, prontas para visualização no hardware de destino que não aplicará conversões antes de transmitir