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顯示器的顏色由其“色域”、“色深”和“動(dòng)態(tài)范圍”決定。
色域（例如 WCG）決定了可以從給定的“色彩空間”（Rec.709、Rec.2020、DCI-P3）（即顏色范圍）中顯示哪些特定顏色。
顏色深度（或“位深度”，例如 8 位、10 位、12 位）決定了在給定顯示器上可以看到多少不同的顏色變化（色調(diào)/陰影）。
動(dòng)態(tài)范圍（SDR、HDR）決定了特定顏色的亮度范圍——從最暗的陰影（或色調(diào)）到最亮的。
為了適應(yīng)不同顯示器的變化，將亮度作為第三個(gè)維度集成到傳統(tǒng)的二維色域圖中以創(chuàng)建色體積。顏色體積是在所有可用色調(diào)、飽和度和亮度下的所有可用顏色的集合。
這篇“回歸基礎(chǔ)”的第一篇文章將涵蓋人眼如何感知顏色、色域定義等主題。我們希望這份材料能幫助您將這些點(diǎn)聯(lián)系起來。
對(duì)色彩空間領(lǐng)域的行業(yè)發(fā)展著迷？
顏色和人眼 - 什么是顏色以及我們?nèi)绾慰创?/span>
顏色是我們的眼睛通過我們的大腦解釋光信息而檢測到的視覺感知。當(dāng)光線照射到物體上時(shí)，物體會(huì)吸收一部分光線并反射其余部分。被吸收或反射的光波長取決于物體的特性。當(dāng)光線從物體反射回來時(shí)，它會(huì)撞擊眼睛后部的感光視網(wǎng)膜。視網(wǎng)膜有數(shù)百萬個(gè)稱為視錐細(xì)胞的特殊色素細(xì)胞，在人類中，這些細(xì)胞具有三種不同的光譜敏感性——短、中和長。視錐細(xì)胞負(fù)責(zé)我們的三原色視覺。
人眼可以檢測到波長范圍從大約 380 nm 到 780 nm 的可見光。簡而言之，每種錐體都專注于特定的波長。紅色調(diào)的波長較長，綠色 - 中等，藍(lán)色 - 較短。因此，當(dāng)物體反射的光照射到視錐細(xì)胞時(shí)，會(huì)在不同程度上刺激它們。然后，由此產(chǎn)生的信號(hào)通過視神經(jīng)傳輸?shù)截?fù)責(zé)顏色解釋的大腦視覺皮層。
所有顏色都是由紅色、綠色和藍(lán)色調(diào)組合而成。當(dāng)混合顏色穿過人眼時(shí)，組合物中的許多波長會(huì)刺激相應(yīng)類型的視錐細(xì)胞，從而啟動(dòng)用于識(shí)別和解釋的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。許多不同的光波長組合可以產(chǎn)生相同的顏色感知。
光強(qiáng)度是影響我們?nèi)绾胃兄伾牧硪粋€(gè)重要特征。色溫表示構(gòu)成光的各種波長的相對(duì)強(qiáng)度。色溫以開爾文 (K) 為單位表示——較低的溫度意味著更紅的光，而較高的溫度則產(chǎn)生更藍(lán)的光。在這種情況下，顏色表示為溫度，因?yàn)槲矬w在加熱到高溫時(shí)會(huì)輻射出不同的光頻率。
色彩空間——我們?nèi)绾螠y量色彩？
在顯示領(lǐng)域，有許多映射顏色的標(biāo)準(zhǔn)，其中 CIE 1976 1被信息顯示協(xié)會(huì) (SID) 推薦為權(quán)威的顯示測量標(biāo)準(zhǔn)。色度圖是映射顏色空間的首選方法，因?yàn)樗鼈儍H測量顏色質(zhì)量，隔離其他因素（例如亮度）。色彩空間被定義為人眼感知的可見光的統(tǒng)一表示。它將所有顏色映射到一個(gè)網(wǎng)格，為它們分配可測量的光譜吸光度值，允許比較顏色和描述色域標(biāo)準(zhǔn)。
CIE 色度圖通過亮度參數(shù)和表示色調(diào)和飽和度的兩個(gè)色度坐標(biāo)來映射光的光譜分布。普通人可見的所有色調(diào)都包含在“馬蹄形”圖中。“馬蹄鐵”的邊緣——光譜軌跡——代表光譜顏色的最大飽和度，由光的波長（以納米為單位）測量。紫色線是連接光譜軌跡兩端的直線，它代表完全飽和的顏色，是紫色 (360nm) 和紅色 (780nm) 的組合。不飽和的顏色位于中心，從白色散發(fā)出來。圖表白色區(qū)域中的曲線顯示以開爾文為單位的絕對(duì)色溫。
上面顯示的 CIE 圖是使用加色混合實(shí)現(xiàn)的一組顏色的可視化。當(dāng)使用加法三原色系統(tǒng)時(shí)，可以通過混合不同波長和不同亮度的光來創(chuàng)建新顏色。此圖表示正常人眼可見的完整顏色子集。不過，為了描述設(shè)備上可用的一系列顏色，業(yè)界使用了色域的概念。
色域是顯示器可以產(chǎn)生的顏色范圍的量度。雖然正常人類視覺的范圍涵蓋了整個(gè) CIE 圖，但通過顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)它僅在理論上是可能的。因此，顏色標(biāo)準(zhǔn)在圖表中表示為三角形，定義了可以通過在其角處組合顏色來實(shí)現(xiàn)的顏色子集。近年來，隨著色域逐漸變大，顯示色彩空間標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展。
色域標(biāo)準(zhǔn)演變
了解色域覆蓋對(duì)于評(píng)估顯示技術(shù)及其生成逼真色彩的能力至關(guān)重要。大多數(shù)顯示設(shè)備使用 RGB 顏色模型來定義每個(gè)像素的顏色。上面的色度圖說明了使用這三個(gè)原色我們可以覆蓋大部分顏色空間。
RGB 和 sRGB
RGB 標(biāo)準(zhǔn)，稱為 ITU-R Recommendation BT 709 或 Rec 709 2，于 1990 年獲得批準(zhǔn)。RGB 僅涵蓋 CIE 1976 u'v' 圖的 33.2% 的色度。sRGB 標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建于 1996 年，使用與 Rec 709 相同的原色和白點(diǎn)。這是消費(fèi)電子產(chǎn)品最常用的色域。這個(gè)色域仍然很窄，僅涵蓋CIE 1976 u'v' 色度的 38.7%。
DCI-P3
2007 年發(fā)布的 DCI-P3 3色彩空間使用與 Rec 709 和 sRGB 色彩空間相同的藍(lán)色原色，但它采用不同的綠色和紅色原色。DCI-P3 的紅原色是 615 nm 的單色，綠原色是略微偏黃的綠色，但更飽和。DCI-P3 比 sRGB 色域大 26%，覆蓋了 CIE 1976色度圖的 41.7%。
英國電信 2020
ITU-R Recommendation BT 2020，或簡稱 Rec 2020，建立了最寬的顯示色域，需要單色 RGB 原色（467 nm、532 nm 和 630 nm）。這個(gè)色域非常寬——它比 sRGB 大 72%，比 DCI-P3 大 37%。生成的色彩空間覆蓋了 CIE 1976色度圖的 57.2%。
Rec 2020 比色法的采用率持續(xù)增長，但是合規(guī)性需要更明確的定義，因?yàn)?100% 的這種色彩空間在物理上是無法實(shí)現(xiàn)的。目前，只有少數(shù)顯示器接近提供 Rec 2020 色彩空間。
使我們能夠更接近 BT 2020 覆蓋要求的最有前途和最現(xiàn)實(shí)的技術(shù)之一是量子點(diǎn)顯示器。
結(jié)論
寬色域可產(chǎn)生最逼真的圖像質(zhì)量和最鮮艷的色彩。這個(gè)內(nèi)容的第二個(gè)系列涵蓋了顏色深度的定義，之后我們計(jì)劃依次制作動(dòng)態(tài)范圍和顏色體積的顏色相關(guān)系列。
參考
CIE（國際照明委員會(huì)）于 1931 年定義了最初的 CIE 標(biāo)準(zhǔn)。在其 1976 年的修訂版中，該標(biāo)準(zhǔn)采用了更線性的色彩空間，最大限度地減少了感知顏色的變化并使顏色比較更加準(zhǔn)確。
ITU-R 建議書構(gòu)成了一套國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由國際電信聯(lián)盟 (ITU) 的無線電通信部門（前身為 CCIR）制定。
DCI 代表 Digital Cinema Initiatives, LLC，這是一家由主要電影制片廠組成的合資企業(yè)。
半峰全寬 (FWHM) 是指定光譜寬度的方法，計(jì)算為光譜曲線上函數(shù)達(dá)到其最大值一半的點(diǎn)之間的差異。
關(guān)鍵術(shù)語詞匯表
顏色是我們的眼睛通過我們的大腦解釋光信息而檢測到的視覺感知。
人眼對(duì)波長的敏感度：人眼可以察覺波長范圍在380nm到780nm左右的可見光。
色溫表示構(gòu)成光的各種波長的相對(duì)強(qiáng)度。
色彩空間被定義為人眼感知的可見光的統(tǒng)一表示。
色域是顯示器可以產(chǎn)生的顏色范圍的量度。
光譜軌跡 - 表示由光的波長（以納米為單位）測量的光譜顏色的最大飽和度。
紫色線是連接光譜軌跡兩端的直線，它代表完全飽和的顏色，是紫色 (360nm) 和紅色 (780nm) 的組合。
