Warum ' verbrauchen Farbräume nicht das gesamte Farbspektrum?

Die CIE 1931 Das Farbdiagramm repräsentiert alle Farben, die das durchschnittliche menschliche Auge sehen kann. Nur weil diese Farben vom durchschnittlichen menschlichen Auge wahrgenommen werden können, bedeutet dies nicht, dass alle Technologien alle möglichen Farben erzeugen können, die das durchschnittliche Auge möglicherweise sehen kann. Während kein Tristimulus-Modell die gesamte Bandbreite der menschlichen Farbwahrnehmung erzeugen kann, decken die verschiedenen RGB-Farbmodelle einen sehr weiten Bereich der meisten menschlichen Farbwahrnehmung ab.

Beachten Sie dies in dem von Ihnen veröffentlichten Diagramm und in der Tat in jedem CIE Diagramm, das Sie auf einem Computer haben, ist es nur ein Modell. Die tatsächlichen Farben im Diagramm außerhalb des sRGB-Diagramms werden tatsächlich durch einen RGB-Wert in der Bilddatei dargestellt. Das „reine Grün“ am oberen Rand des beschrifteten sRGB-Diagramms ist jedoch nicht wirklich „reines Grün“ von sRGB (d. H. Es ist kein [R, G, B] -Wert von [0,0, 1,0, 0,0]).Das Diagramm ist nur ein Modell, das innerhalb der Grenzen der Technologie zeigt, was in CIE- und sRGB-Farbräumen enthalten / ausgeschlossen ist.

Insbesondere für sRGB wurde es entworfen und standardisiert, um CRT-Monitore in der Mitte der 90er Jahre. CRTs erzeugen Farbe, indem sie Licht von drei verschiedenen Leuchtstoffkanonen (insbesondere von roten, grünen und blauen Spektren) emittieren und kombinieren. Ohne zusätzliche Leuchtstoffkanonen mit unterschiedlichen Wellenlängen können solche CRTs nicht alle Farben emittieren, die Menschen können siehe.

Normalerweise beschreiben wir eine Farbe, indem wir sagen, dass sie orange oder kirsch oder pink ist. Gehen Sie in einen Farbenladen und holen Sie Mustermuster ab. Sie werden Winterweiß und Flammenrot und vielleicht Süßigkeiten-Apfelrot sehen. Namen wie diese lassen sich nicht zufriedenstellend klassifizieren. Eines der frühesten und vielleicht besten Systeme ist das Munsell-System. Von Albert H. Munsell entwickelt, arrangierte er einen dreidimensionalen Körper aller Farben, der durch tatsächliche Proben dargestellt werden kann, die mit stabilen Pigmenten hergestellt wurden. Ich denke, das ist die beste Methode.

Es folgte das CIE-System (Internationale Kommission für Beleuchtung). Experimente zur Abbildung der Farbreaktion des menschlichen Auges begannen in den frühen 1920er Jahren. Die Schüler stimmten mit Farben überein, die eine Mischung aus den drei hellen Primärfarben Rot, Grün und Blau waren. Es wurde festgestellt, dass die Zellen im menschlichen Auge, die für das Farbsehen verantwortlich sind, eine Triade sind – eine pigmentiert, um Rot, eine grüne und eine blaue zu erhalten. Es wurde festgestellt, dass man diese drei Primärfarben mischen und alle Farben erzeugen kann, die wir Menschen sehen können.

Die Wissenschaft ist jedoch nicht in der Lage, perfekte Filter oder perfekte Pigmente herzustellen. In jedem Fall verfehlen wir die Marke leicht. Das CIE-System verwendet imaginäre Primärfarben. Diese können gemischt werden, um alle Farben zu erhalten, die wir sehen. Die Tatsache, dass imaginäre Primärfarben verwendet werden, beeinträchtigt den Wert des Systems nicht. Vielleicht sind Sie derjenige, der perfekte Farbfilter erstellt und die Aufgabe wiederholt.

Das CIE-System gibt Farben in Bezug auf die Anzahl der drei Primärfarben an. Diese Farbmischung ist für einen Standardbeobachter gedacht, da Tausende getestet und die Ergebnisse gemittelt wurden. Ein Diagramm der Ergebnisse ist eine hufeisenförmige Grenze, die die Position der Farben mit der höchsten Sättigung darstellt. Dies sind die Spektrumsfarben. Die farbigen Bereiche des Diagramms sind die Sättigungsgrenzen, die mit modernen Druckfarben erreicht werden können. In der Nähe des Zentrums befindet sich der Beleuchtungspunkt für Tageslichtbedingungen.

Beachten Sie, dass die mit einem Munsell-System wahrgenommene Farbe eine dreidimensionale Identifikation aufweist: Farbton, Helligkeit und Sättigung. Das CIE-System ist zweidimensional. Die gerade Linie am unteren Rand steht für Magenta und Purpur mit maximaler Sättigung. Diese Farben kommen im Spektrum oder im Regenbogen nicht vor. Ihre Farbtöne werden als Wellenlänge ausgedrückt. Ich kann weiter und weiter machen, aber vielleicht sollten wir bei Munsell bleiben.

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• Das CIE L a b-Farbsystem ist dreidimensional. Chromatizitätsdiagramme sind zweidimensionale Darstellungen eines Teils davon.

Beliebig Der auf RGB-Primärfarben basierende Farbraum beschreibt ein Dreieck. Da das CIE-Diagramm nicht perfekt dreieckig ist, ist es unmöglich, alle in ein Dreieck aufzunehmen, ohne imaginäre Farben zu erzeugen, die physikalisch nicht existieren können. Insbesondere die in keinem verwendeten R-, G-, B-Werte Sensor oder Anzeige müssen innerhalb der physischen Farben liegen. Beachten Sie, dass dies nur für physische Geräte gilt. Es gibt Farbräume, die imaginäre Farben für die RGB-Punkte verwenden, aber nur für mathematische Manipulationen.

Es gibt andere Einschränkungen auch für die RGB-Punkte. Erstens ist es besser, wenn sie mit kostengünstiger aktueller Technologie erreichbar sind. Die Punkte für sRGB wurden aus Rec entnommen. 709 , der den Bereich definiert, der 1990 von HDTVs unterstützt werden soll. Zweitens führt ein zu großer Abstand der Punkte zu Problemen bei der Unterscheidung zwischen ähnlichen Farben, wenn Ihre Darstellung eingeschränkt ist, z. auf 24 Bit. Es ist besser, gemeinsame Farben gut darzustellen, als Farben darzustellen, die kaum jemals gesehen werden.

Mit mehr als 3 Primärfarben wäre es möglich, einen Farbraum zu definieren, der nicht dreieckig ist. Sony produzierte einen RGBE-Sensor , der irgendwo zwischen blau und grün einen „Emerald“ -Primär enthielt, der jedoch nur in eine Kamera vor dem Verlassen. Ich konnte keine Informationen zu den CIE-Koordinaten der verwendeten Filter finden, aber hier ist eine Vermutung des Umfangs Dies könnte sein:

Sie Ich kann sehen, dass es einen viel größeren Bereich als sRGB abdeckt, obwohl ich die 3 sRGB-Primärfarben als Ausgangspunkt verwendet habe.Es ist schwer zu sagen, warum es sich nie durchgesetzt hat, aber wir können es erraten. Da die gesamte Welt der Software und des Druckens auf 3-Primärfarbräumen basiert, muss die Farbskala in einen dieser und alle Vorteile eingeklemmt werden RGBE gehen bei der Übersetzung verloren.

Jedes Pixel in einer Monitoranzeige hat eine horizontale und vertikale Position auf dem Bildschirm Diese Position besteht aus drei „Farben“ in einem Farbmonitor, die von 0% bis 100% Intensität variieren.

Wenn Sie sich den äußeren Rand des Bereichs der Figur ansehen, sehen Sie die Farben, die dies könnten unter Verwendung aller Leuchtstoffe gebildet werden, die Licht bei reinen Wellenlängen bei gleicher Wahrnehmung der visuellen Intensität emittieren. Innerhalb der Region gibt es Darstellungen der „100%“ -Lichtintensität, die von den (roten, blauen und grünen Chromophoren) des menschlichen Auges bei gleicher visueller Intensität wahrgenommen wird. Stellen Sie sich vor, Sie ziehen eine Linie zwischen zwei reinen Wellenlängen und variierender Intensität von 0 bis 100% der ersten Farbe und 100 bis 0% für die zweite.

Menschen mit gutem Farbsehen haben 3 verschiedene „Farb“ -Rezeptoren. Sie können also ein Auge täuschen, wenn Sie denken, dass Mischungen aus drei „reinen“ Wellenlängen viele verschiedene „Farben“ bilden. In einem solchen Fall würde die Intensität des Lichts für jede der drei Farben zwischen 0 und 100% variiert.

Jetzt hat das innere Dreieck drei Punkte, die die „effektive Farbe“ (Farbmischung) des für den Monitor ausgewählten Leuchtstoffs markieren. (Die Leuchtstoffe emittieren keine reine Lichtwellenlänge, sondern eine Mischung von Farben.) Der gewählte rote Leuchtstoff begrenzt also, wie „rot“ die „reine rote Farbe“ auf dem Monitor sein kann. Also weiter für Grün und Blau. Sie Sie können sich einen Eindruck von den Farbmischungen verschaffen, die mit 100% iger Leistung unter Verwendung trilinearer Koordinaten erhalten werden können.

Um trilineare Koordinaten zu erhalten, zeichnen Sie zunächst eine Spur zwischen den drei ausgewählten Leuchtstoffen Jeder Scheitelpunkt des inneren Dreiecks befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite. Der Scheitelpunkt des Dreiecks hat eine Intensität von 100% und der Schnittpunkt der Linie mit der Basis bildet eine Intensität von 0%. Wenn Sie dies für alle drei Scheitelpunkte tun, treffen sich drei Linien an jedem inneren Punkt Innerhalb des Dreiecks. Wenn jede Linie 100 Unterteilungen hat, gibt es 10.000 Punkte im Raster. Außerdem summieren sich die Rot / Grün / Blau-Intensitäten an jedem Punkt zu 100%.

Beachten Sie, dass die Ecken des Dreiecks nähern sich „reine“ Farbe der Spitze. Entlang der Seiten der Dreiecke gibt es ein di Stinkter Übergang beim Übergang von außerhalb des Dreiecks nach innen. aufgrund der unterschiedlichen Farbmischung.

mattdm hat darauf hingewiesen, dass Sie auch die Gesamtleistung für das Pixel berücksichtigen müssen. Wenn alle drei Leuchtstoffe eine Intensität von 0% haben, wäre die Farbe schwarz. Wenn alle drei Farbintensitäten 100% betragen, sollte die Farbe nahe an Weiß liegen. Um weiß zu werden, müssen die drei Leuchtstoffe natürlich mit Bedacht ausgewählt werden.

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• Also … die Farben, die wir NICHT ‚ auf einem Bildschirm oder a bekommen Drucker sind also Farben, bei denen mindestens eine der drei Primärfarben in einer Intensität vorhanden ist, die höher ist als die Ausrüstung, die uns allgemein zur Verfügung steht? Lassen Sie mich noch genauer darauf eingehen – ich verstehe, dass die Ausrüstung jetzt besser darin ist als der CRT-Monitorstandard. Das Wesentliche meiner Frage ist: Die Farben, die wir in den für Fotografen praktisch verfügbaren Farbräumen NICHT haben, sind Farben, bei denen mindestens eine der drei Primärfarben eine höhere Intensität aufweist als diese Räume erlauben? Ist das die Antwort?

Es gibt Geräteräume und geräteunabhängige Farbräume. sRGB ist ein geräteunabhängiger Farbraum, der von einer Frau bei HP als Standard für die Standardisierung von CRTs erstellt wurde. Chris Cox von Adobe erstellte Adobe 1998. Kevin Spaulding von Eastman Kodak erstellte RIMM- und ROMM-Farbräume, aus denen RIMM besteht Wird als ProPhoto RGB verwendet. Dieser Speicherplatz deckt zwar das XYZ-Diagramm ab, ist jedoch für uns Fotografen nur dann von Vorteil, wenn unser Druckerspektrum nahe am Volumen liegt. (Die meisten High-End-Epson-Geräte mit gutem Hochglanzpapier kommen Pro Photo RGB nahe.) >

Das eigentliche Problem ist die Endverwendung des Bildes. Die obigen Farbraumprofile sind mathematische Modelle für Geräte und keine tatsächlichen Geräte. Die Vorteile für diese sind, dass sie äquidistante Vorwahlen haben und Transformationen auf Bildern, die in diesen Räumen enthalten sind, sich relativ gut verhalten.

Farbräume haben, die keine Geräteräume sind und nicht das Rauschen enthalten, das Gerätebereiche haben. Dies ermöglicht Transformationen in den tatsächlichen Gerätebereich, z. B. den Monitor auf Ihrem Computer oder Drucker, die von Gerät zu Gerät vorhersehbar und genauer sind. Containerplätze sind also der richtige Weg für Qualität.

Beantworten Sie nun Ihre Frage „Warum nicht einfach alle Farben einschließen?“Nun, wir können, wenn wir ProPhoto RGB verwenden, aber was wir dann haben, sind RGB-Werte (0-255), die Lab-Werten zugewiesen werden, die ziemlich viel größer als sRGB (der Farbraum des Internets) sind, so dass das Bild nicht richtig aussieht Wenn Sie ProPhoto-RGB-Dateien im Web veröffentlichen, müssen Bilder, die tatsächlich so aussehen müssen, wie sie aussehen sollen, in einen ausgegebenen Speicherplatz konvertiert werden. Im Internet geschieht dies in Ihrem Browser. Wenn Sie einen High-End-Monitor haben, der dies tut Dies liegt daran, dass Ihr Computer über ein bekanntes Monitorprofil verfügt, um die Farben in den neuen Laborbereich zu rendern.

Dies wäre teilweise der Fall Dies hängt mit der Effizienz der Datencodierung (ohne Verschwendung von Bits / Präzision), teilweise historischen Gründen und einigen praktischen Überlegungen zusammen.

Es gibt einige Farbräume, die tun deckt alle „sichtbaren“ Farben ab, aber wir würden sie normalerweise nicht für Bilder / Videos verwenden. In dieser Tabelle in Ihrer Frage werden beispielsweise Farben im CIE 1931 XYZ-Raum angezeigt. Hierbei handelt es sich um einen Farbraum, der alle für den Menschen sichtbaren Farben abdeckt (gemäß seinem psychologischen Modell).

CIE XYZ ist dies jedoch nicht Ein Farbraum, der normalerweise verwendet wird, um tatsächlich Farbdaten darzustellen, beispielsweise in einem Bild oder Video. Die Rückkonvertierung in einen RGB-Raum ist relativ komplex. Sie würde viel Präzision im Raum außerhalb des Farbbereichs verschwenden, den die meisten Monitore erzeugen oder Sensoren sehen können, selbst Farben außerhalb des Raums, den Menschen sehen können. Mathematische Operationen, die in einem RGB-Raum einfach zu berechnen sind, wären in so etwas wie CIE XYZ sehr komplex und würden in allen praktischen Fällen ohnehin eine Zwischenkonvertierung erfordern.

Ein RGB-Farbraum erleichtert bestimmte Operationen erheblich. Monitore und Bildschirme verwenden nativ RGB-Farbräume. Wenn Sie einen RGB-Farbraum verwenden, weil Ihr Ausgabemedium von Natur aus RGB-basiert ist, ist es zunächst sinnvoll, einen Farbraum zu verwenden, der den roten, grünen und blauen Primärfarben Ihres Ausgabemediums entspricht oder diesen genau entspricht. Farbmonitore verwendeten Leuchtstoffe, die ähnliche rote, grüne und blaue Primärfarben erzeugten, so dass der RGB-Raum nur deshalb der „Standard“ -Farbraum ist. Monitore sind zunehmend nicht alle gleich, und daher ist es eine gute Idee, einen geräteunabhängigen Farbraum zu erfinden: sRGB ist der am häufigsten verwendete geräteunabhängige Bereich und entspricht weitgehend den typischen roten, grünen und blauen Primärfarben aus der Zeit der CRT-Monitore. sRGB ist zu einem De-facto-Standard für Monitore und Fernseher geworden (Rec 601 und Rec 709, die in digitalen Videos verwendet werden) reproduzieren) und jetzt das Web und die Betriebssysteme im Allgemeinen.

Ein Teil der Popularität von sRGB ist die Verankerung in all diesen Bereichen. Was Farbräume und sogar nur RGB-Räume betrifft, ist dies sehr begrenzt. Daher erhalten Sie Adobe RGB, ProPhoto und die anderen RGB-Räume mit erweiterten Farbskalen. Die Codierung in ihnen wird nur ein wenig weniger effizient Dies erfordert in einigen Fällen die Verwendung von mehr als 8 Bit pro Kanal, deckt jedoch einen größeren Bereich ab, den neue Monitore und Anzeigetechnologien bieten können, und adressiert die Notwendigkeit eines „Arbeitsfarbraums“, in dem Ihr Eingabe- und Ausgabefarbraum möglich ist variieren je nach Gerät, so dass Sie auch einen Zwischenraum mit einem wirklich großen Farbumfang verwenden können, damit er mit minimalem Verlust zwischen ihnen konvertieren kann. ProPhoto RGB wird häufig als „funktionierender“ Farbraum verwendet, da er „breit genug“ ist überschreiten fast jeden Gerätefarbraum, den Sie sich praktisch vorstellen können, können fast alle sichtbaren Farben (gemäß CIE 1931) abdecken, mit Ausnahme einiger super tiefer Grüntöne und Veilchen (auch diese liegen weit außerhalb der Anzeige von Monitoren oder anderen Geräten ), aber als Ergebnis ist es ziemlich Ineffizient zu codieren, da viele Koordinaten einfach nicht verwendet werden, weil sie außerhalb des Bereichs der sichtbaren Farben liegen. Interessanterweise sind seine Primärfarben (dh Rot, Grün und Blau) „imaginär“ – es ist unmöglich, mit den Primärfarben von ProPhoto RGB einen Emitter oder Sensor zu erzeugen, da seine Primärfarben unmögliche Farben sind – sie existieren nur mathematisch, um Farben zu übertragen zu oder von anderen Räumen.

Kleinere Farbräume sind für:

• eingeschränkt Bildübertragung. Die Verwendung eines kleineren Farbraums verbessert die Farbgenauigkeit im Vergleich zu einem großen vollständigen Farbraum bei gleicher Farbtiefe für beide
• vorgerenderten Bilder, die auf der Zielhardware angezeigt werden können und vor der Übertragung

keine Konvertierungen vornehmen