深入理解 P3/sRGB/NTSC/AdobeRGB 色域

CIE
有关于色彩显示的解释,需要提到国际照明委员会(International Commission on Illumination,CIE),CIE 是一个有关光学、照明、颜色和色度空间科学领域的国际权威组织,成立于 1913 年,其总部位于奥地利维也纳。

以下是 CIE 1931 色彩空间色度图,有关于 P3、sRGB 或 NTSC 还是 AdobeRGB,都是经过这个色度图来比较自己的色域。图的外侧曲线边界是光谱(或单色)光轨迹,波长用纳米标记。注意描绘的颜色依赖于显示这个图象的设备的色彩空间,没有设备能有足够大色域来在所有位置上提供精确的色度表现。

以下是 CIE RGB 原色的色域和原色在 CIE 1931 xy 色度图上的位置。

 

P3
DCI-P3, 或 DCI/P3, 美国电影行业推出的一种广色域标准,是目前数位电影回放设备的色彩标准之一。DCI 是数位电影联合 [Digital Cinema Initiatives] 的缩写,主要由包括 MGM、Disney、Universal、Warner、20th Century Fox 和 SPE 等多家美国的影业巨头于 2002 年组织成立。

在 CIE 1931 xy 色彩空间中,DCI-P3 色彩空间覆盖了 45.5% 的全色域和 86.9% 的常见色域,在 CIE 1976 u’v’ 色度图覆盖率分别是 41.7% 和 85.5%。 蓝色原色与 sRGB 和 Adobe RGB 相同; 红色原色是波长 615 纳米单色光源。DCI-P3 由数字电影倡导联盟 (DCI) 组织定义电影电视工程师协会 (SMPTE) 在 SMPTE EG 432-1 和 SMPTE RP 431-2 中发布。作为实施 2020 倡议的一个步骤,预计将于 2020 在电视系统和家庭影院领域获得更广泛的采用。

DCI-P3 是一种应用于数字影院的色域,相对于 AdobeRGB 来说,它没有覆盖太多 CIE 色域,但是它可以更好地满足人类视觉的体验,并且可以满足电影中全部色彩要求,也就是说,DCI-P3 是一款更加注重于视觉冲击,而不是色彩全面性的色域。并且相对其他色彩标准,它拥有更广阔的红色/绿色系色彩范围。

 

sRGB
sRGB 色彩空间(标准红绿蓝色彩空间)是惠普与微软于 1996 年一起开发的用于显示器、打印机以及因特网的一种标准 RGB 色彩空间。这种标准得到了 W3C、Exif、英特尔、Pantone、Corel 以及其它许多业界厂商的支持,在 GIMP 这样的开放源代码软件也支持这种标准,另外一些专有的或者象 SVG 这样的开放图形文件格式中也有应用。

sRGB 定义了红色、绿色与蓝色三原色的颜色,即在其它两种颜色值都为零时该颜色的最大值。在 CIE xy 颜色坐标系中红色位于 [0.6400, 0.3300]、绿色位于 [0.3000, 0.6000]、蓝色位于 [0.1500, 0.0600]、白色是位于 [0.3127,0.3290] 的 D65。sRGB 是一款最早期的色域标准之一,它是由当时的微软与惠普共同制订而成,并且受到当时多家业界大厂的支持,但是由于这套色彩标准制定的时间太早,很多技术和概念都不成熟,所以他只有当时 CIE 色域标准的 30%,并且色彩还原度不高,而且它的绿色覆盖率极低。也是因为这样,它对显示器的要求不高,所以现在市面上大多数显示器都能达到 sRGB100%。

 

YIQ (NTSC)
YIQ 是 NTSC 彩色电视系统使用的色彩空间,主要在北美和中美洲以及日本使用。 I 代表同相,而 Q 代表正交,指的是正交幅度调制中使用的分量。现在,某些形式的 NTSC 使用 YUV 颜色空间,其他系统(例如 PAL)也使用它。NTSC 色彩标准诞生于美国国家电视标准委员会,它被用来测试电视屏幕所能覆盖的色彩范围,虽然也有那它测试电脑显示器的,但是相对来讲并不标准,所以它到后期一般只是用来对电视的屏幕进行评定而不是电脑屏幕。

Y 分量代表亮度信息,并且是黑白电视接收机使用的唯一分量。I 和 Q 代表色度信息。在 YUV 中,可以将 U 和 V 分量视为颜色空间内的 X 和 Y 坐标。I 和 Q 可以看作是同一张图上的第二对轴,旋转了 33°;因此,IQ 和 UV 代表同一平面上的不同坐标系。

YIQ 系统旨在利用人类的色彩响应特性。眼睛对橙蓝色(I)范围的变化比对紫色绿色范围(Q)更为敏感,因此 Q 所需的带宽比 I 少。广播 NTSC 将 I 限制为 1.3 MHz,将 Q 限制为 0.4 MHz 。I 和 Q 频率交织到 4 MHz Y 信号中,从而使整个信号的带宽降至 4.2 MHz。在 YUV 系统中,由于 U 和 V 都包含橙蓝色范围内的信息,因此两个组件都必须具有与 I 相同的带宽,以实现相似的色彩保真度。

 

Adobe RGB
Adobe RGB 色彩空间是一种由 Adobe Systems 于 1998 年开发的色彩空间。开发的目的是为了尽可能在 CMYK 彩色印刷中利用计算机显示器等设备的 RGB 颜色模式上囊括更多的颜色。Adobe RGB 色彩空间粗略包括了 50% 的 Lab 色彩空间中的可视色彩,主要在青绿色(cyan-green)色系上有所提升。

AdobeRGB 色彩标准是由 AdobeSystem 制定出来的,它可以说是 sRGB 的升级版,因为它主要解决了印刷与电脑显示器显现颜色不同的问题,并且提高了在青绿色系上的显示,也正因为如此,它占据 CIE 色彩标准的比率达 50% 之多。所以这个色彩标准经常被设计工程师、绘图人员采用。

 

ProPhoto RGB
ProPhoto RGB 色彩空间,也被称为 ROMM RGB 色彩空间(Reference Output Medium Metric RGB Color Space),该色彩空间由 Kodak 专为摄影输出而所开发设计,相较一般的 RGB 色彩空间来说,该色彩空间所提供的色域十分宽裕,甚至包含 CIE Lab 色彩空间中 90% 以上的表面色彩和 1980 年 Pointer 所记录的可能出现的 100% 的表面色彩。该色域的表现范围甚至较宽色域 RGB 色彩空间还要大。ProPhoto RGB 色域也被用于非线性相关色阶操作最小色调而使用。不过这种色彩空间的缺点之一是该色彩空间包含有大约 13% 的通常不存在色彩。

 

以下是 CIE 1931 xy 中各个色彩空间的对比。

 

目前市场上主要使用 NTSC 和 sRGB 做方案规范,以下即是常见的一些说明:
1.sRGB 达到 100% 的话,NTSC 近似达到 72%,但是 NTSC 并不能完全覆盖 sRGB,一般 100%sRGB=72%NTSC,较好的为 78%NTSC;
2. 若显示器达到 sRGB 的 100%,那么它的意思是这个显示器的色域覆盖了 sRGB 色彩空间的全部。
3.(1)达到 100%sRGB/72%NTSC 以上色域的屏幕,属于不错的屏幕;
(2)达到 90%AdobeRGB/90%NTSC 以上的屏幕,属于非常优秀的屏幕;
(3)如果一个屏幕的色域只有 65%sRGB 或者 45%NTSC 的话,那这个屏幕只用普通使用。

 

附:CMYK

印刷四分色模式(CMYK)是彩色印刷时采用的一种套色模式,利用色料的三原色混色原理,加上黑色油墨,共计四种颜色混合叠加,形成所谓 “全彩印刷”。四种标准颜色是:

C:Cyan = 青色,常被误称为 “天蓝色” 或 “湛蓝”
M:Magenta = 洋红色,又称为 “品红色”
Y:Yellow = 黄色
K:blacK = 黑色,虽然有文献解释说这里的 K 应该是 Key Color(定位套版色),但其实是和制版时所用的定位套版观念混淆而有此一说。此处缩写使用最后一个字母 K 而非开头的 B,是因为在整体色彩学中已经将 B 给了 RGB 的 Blue 蓝色。

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