SRGB - SRGB

CIE 1931 xy диаграмма цветности показывая гамма цветового пространства sRGB (треугольник). Внешняя кривая граница - это спектральный (или монохроматический) локус с длинами волн, показанными в нанометрах (отмеченными синим цветом). Это изображение нарисовано с использованием sRGB, поэтому цвета за пределами треугольника нельзя точно раскрасить и они были интерполированы. В D65 белая точка отображается в центре, а Планковский локус отображается с цветовыми температурами, обозначенными кельвины. D65 - не идеальная температура 6500 кельвинов. черное тело потому что он основан на атмосферном фильтрованном дневном свете.

sRGB (стандартный красный зеленый синий) является Цветовое пространство RGB который HP и Microsoft создан совместно в 1996 году для использования на мониторах, принтерах и Интернет. Впоследствии он был стандартизирован IEC как IEC 61966-2-1: 1999.^[1] Часто это цветовое пространство по умолчанию для изображений, которые не содержат информации о цветовом пространстве, особенно если пиксели изображений хранятся в 8-битных целых числах на цветовой канал.

sRGB использует МСЭ-R BT.709 основные цвета, такие же, как в студийных мониторах и HDTV,^[2] а функция передачи (гамма ) типично ЭЛТ, а также среда просмотра, соответствующая типичным условиям просмотра дома и в офисе. Эта спецификация позволяла напрямую отображать sRGB на типичных ЭЛТ-мониторах того времени, что в значительной степени способствовало его принятию.

Цветовой охват sRGB

sRGB определяет цветности красного, зеленого и синего праймериз, цвета, в которых один из трех каналов отличен от нуля, а два других равны нулю. В гамма цветностей, которые могут быть представлены в sRGB, является цветной треугольник определяется этими праймериз. Как и любой Цветовое пространство RGB, для неотрицательных значений R, G и B невозможно представить цвета за пределами этого треугольника, который находится в пределах диапазона цветов, видимых человеку с нормальным трихроматическим зрением.

Первичные цвета взяты из HDTV (Рек. 709 ), который, в свою очередь, основан на цветном ТВ (Рек. 601 ). Эти значения отражают приблизительный цвет потребительских люминофоров с ЭЛТ.

Функция передачи sRGB («гамма»)

ось x - сохраненное значение
ось yL - эффективная локальная гамма
ось yR - интенсивность
График зависимости интенсивности sRGB от числовых значений sRGB (красный) и наклона этой функции в логарифмическом пространстве (синий), который представляет собой эффективную гамму в каждой точке. Ниже сжатого значения 0,04045 или линейной интенсивности 0,00313 кривая является линейной, поэтому гамма равна 1. За красной кривой находится пунктирная черная кривая, показывающая точный степенной закон гаммы = 2,2.

На дисплее sRGB каждая сплошная полоса должна выглядеть такой же яркой, как и окружающий полосатый дизеринг. (Примечание: необходимо просматривать в исходном размере, 100% размер)

sRGB также определяет нелинейную передаточную функцию между интенсивностью этих основных цветов и фактическим сохраненным числом. Кривая подобна гамма-характеристике ЭЛТ-дисплея. Это нелинейное преобразование означает, что sRGB является достаточно эффективным использованием значений в целочисленном файле изображения для отображения различимых человеком уровней освещенности.

В отличие от большинства других цветовых пространств RGB, sRGB гамма не может быть выражено как одно числовое значение. Общая гамма составляет приблизительно 2,2, состоящая из линейного (гамма 1,0) участка рядом с черным и нелинейного участка в другом месте, включающего показатель степени 2,4 и гамму (крутизну логарифмического выхода по сравнению с логарифмическим входом), изменяющуюся от 1,0 до примерно 2,3. Назначение линейного участка состоит в том, чтобы кривая не имела бесконечного наклона в нуле, что могло бы вызвать численные проблемы.

Неоднозначность определения термина «гамма».

В приложении A из спецификации sRGB указано следующее:

Исторически сложилось так, что и фотографическая, и телевизионная промышленность требовали комплексного использования термина «гамма» для обозначения различных эффектов. Хертер и Дриффилд впервые использовали этот термин в 1890-х годах для описания прямолинейной части кривых зависимости плотности от логарифмической экспозиции, которые описывают фотографическую сенситометрию. В области фотографической сенситометрии используются несколько взаимосвязанных терминов для описания подобных эффектов, включая гамму, наклон, градиент и контраст. И Лангимье в 1910-х, и Оливер в 1940-х определили «гамму» для телевизионной индустрии (и, следовательно, индустрии компьютерной графики) как экспоненциальную величину как в простых, так и в сложных функциях мощности, которые описывают взаимосвязь между напряжением пистолета и интенсивностью (или яркостью) . Фактически, даже в телевизионной индустрии существует множество противоречивых определений «гамма». К ним относятся различия в описании физических аспектов (таких как «гамма» пушки и «гамма» люминофора). Они также включают различия в уравнениях для одного и того же физического аспекта (в настоящее время в индустрии компьютерной графики существует по крайней мере три широко используемых уравнения для описания взаимосвязи между напряжением пистолета и интенсивностью, все из которых дают существенно разные результаты). После значительных информативных отзывов от многих отраслей, в этом стандарте явным образом было решено избегать использования термина «гамма». Более того, похоже, что польза от термина в однозначной, конструктивной стандартной терминологии равна нулю, а его дальнейшее использование наносит ущерб согласованным перекрестным ссылкам между стандартами и однозначной коммуникации.^[3]

Спецификация трансформации

Прямое преобразование (CIE XYZ в sRGB)

В CIE XYZ значения должны быть масштабированы так, чтобы Y из D65 («белый») составляет 1,0 (Икс, Y, Z = 0,9505, 1,0000, 1,0890). Обычно это так, но в некоторых цветовых пространствах используются 100 или другие значения (например, в CIELAB, при использовании указанных точек белого).

Первым шагом в вычислении sRGB из CIE XYZ является линейное преобразование, которое может быть выполнено умножением матриц. (Числовые значения ниже соответствуют официальной спецификации sRGB,^[1][4] который исправил небольшие ошибки округления в исходной публикации^[5] создателями sRGB, и предполагаем, что 2 ° стандартный колориметрический наблюдатель для CIE XYZ^[5])

${ displaystyle { begin {bmatrix} R _ { mathrm {linear}} G _ { mathrm {linear}} B _ { mathrm {linear}} end {bmatrix}} = { begin {bmatrix} + 3.24096994 & -1.53738318 & -0.49861076 - 0.96924364 & + 1.8759675 & + 0,04155506 + 0.05563008 & -0.20397696 & + 1.05697151 end {bmatrix}} { begin {bmatrix} X_ {D65} Y_ {D65} Y_ {D65} Y_ {D65} Y_ Z_ {D65} end {bmatrix}}}$

Эти линейные значения RGB нет конечный результат; гамма-коррекция по-прежнему должна применяться. Следующая формула преобразует линейные значения в sRGB:

${ displaystyle gamma (u) = { begin {cases} 12.92u & = { frac {323u} {25}} & u leq 0.0031308 1.055u ^ {1 / 2.4} -0.055 & = { frac { 211u ^ { frac {5} {12}} - 11} {200}} & { text {иначе}} end {case}}}$

• куда ${ displaystyle u}$ является ${ displaystyle R}$, ${ displaystyle G}$, или же ${ displaystyle B}$.

Эти гамма-сжатый значения (иногда называемые «нелинейными значениями») обычно ограничиваются диапазоном от 0 до 1. Это ограничение может быть выполнено до или после вычисления гаммы или как часть преобразования в 8 бит. Если требуются значения в диапазоне от 0 до 255, например для видеодисплея или 8-битной графики обычным способом является умножение на 255 и округление до целого числа.

Обратное преобразование

Снова значения компонентов sRGB ${ Displaystyle R _ { mathrm {srgb}}}$, ${ Displaystyle G _ { mathrm {srgb}}}$, ${ displaystyle B _ { mathrm {srgb}}}$ находятся в диапазоне от 0 до 1. (Значения в диапазоне от 0 до 255 можно просто разделить на 255,0).

${ displaystyle gamma ^ {- 1} (u) = { begin {cases} { frac {u} {12.92}} & = { frac {25u} {323}} & u leq 0.04045 left ({ tfrac {u + 0.055} {1.055}} right) ^ {2.4} & = left ({ tfrac {200u + 11} {211}} right) ^ { frac {12} {5} } & { text {иначе}} end {case}}}$

• куда ${ displaystyle u}$ является ${ Displaystyle R _ { mathrm {srgb}}}$, ${ Displaystyle G _ { mathrm {srgb}}}$, или же ${ displaystyle B _ { mathrm {srgb}}}$.

Эти гамма-расширенный значения (иногда называемые «линейными значениями» или «значениями линейного освещения») умножаются на матрицу для получения CIE XYZ:

${ displaystyle { begin {bmatrix} X_ {D65} Y_ {D65} Z_ {D65} end {bmatrix}} = { begin {bmatrix} 0,41239080 & 0,35758434 & 0,18048079 0,21263901 & 0,71516868 & 0 .07219232 0.01933082 & 0.11919478 & 0.95053215 end {bmatrix}} { begin {bmatrix} R _ { mathrm {linear}} G _ { mathrm {linear}} B _ { mathrm {linear}} end {bmatrix}}}$

Теория трансформации

Цветовой охват sRGB проецируется на другие цветовые пространства. По часовой стрелке сверху-слева: CIELAB, CIELUV, CIExyY, CIEXYZ.

Часто вскользь утверждают, что расшифровка гаммы для данных sRGB - 2,2, но приведенное выше преобразование показывает показатель степени 2,4. Это связано с тем, что чистым эффектом кусочного разложения обязательно является изменение мгновенной гаммы в каждой точке диапазона: она изменяется от гаммы = 1 при нуле до гаммы 2,4 при максимальной интенсивности со средним значением, близким к 2,2. Преобразование было разработано для аппроксимации гаммы около 2,2, но с линейной частью, близкой к нулю, чтобы избежать бесконечного наклона при K = 0, что может вызвать числовые проблемы. Условие непрерывности кривой ${ displaystyle C _ { mathrm {linear}}}$, который определен выше как кусочно функция ${ displaystyle C _ { mathrm {srgb}}}$, является

${ displaystyle left ({ frac {K_ {0} + a} {1 + a}} right) ^ { gamma} = left ({ frac {K_ {0} + alpha -1} { alpha}} right) ^ { gamma} = { frac {K_ {0}} { phi}}.}$

Решение с ${ displaystyle gamma = 2,4}$ и стандартное значение ${ displaystyle phi = 12,92}$ дает два решения, ${ displaystyle K_ {0}}$ ≈ ${ displaystyle 0,0381548}$ или же ${ displaystyle 0,0404482}$. В стандарте IEC 61966-2-1 используется округленное значение. ${ displaystyle K_ {0} = 0,04045}$, что дает ${ displaystyle beta = { frac {K_ {0}} { phi}} приблизительно 0,0031308}$. Однако, если мы наложим условие, что и наклоны совпадают, тогда мы должны иметь

${ displaystyle gamma left ({ frac {K_ {0} + a} {1 + a}} right) ^ { gamma -1} left ({ frac {1} {1 + a}} right) = gamma left ({ frac {K_ {0} + alpha -1} { alpha}} right) ^ { gamma -1} left ({ frac {1} { alpha }} right) = { frac {1} { phi}}.}$

Теперь у нас есть два уравнения. Если мы примем два неизвестных за ${ displaystyle K_ {0}}$ и ${ displaystyle phi}$ тогда мы можем решить дать

${ displaystyle K_ {0} = { frac {a} { gamma -1}} = { frac { alpha -1} { gamma -1}}}$,

${ displaystyle phi = { frac {(1 + a) ^ { gamma} ( gamma -1) ^ { gamma -1}} {(a ^ { gamma -1}) ( gamma ^ { gamma})}} = { frac { alpha ^ { gamma} ( gamma -1) ^ { gamma -1}} {(( alpha -1) ^ { gamma -1}) ( гамма ^ { gamma})}}.}$

Подстановка ${ displaystyle a = 0,055}$ или же ${ displaystyle alpha = 1.055}$ и ${ displaystyle gamma = 2,4}$ дает ${ displaystyle K_ {0} = { frac {11} {280}} приблизительно 0,0392857}$ и ${ displaystyle phi приблизительно 12.9232102}$, с соответствующим порогом линейной области при ${ displaystyle beta приблизительно 0,00303993}$. Эти значения, округленные до ${ displaystyle K_ {0} = 0,03928}$, ${ displaystyle phi = 12.92321}$ и ${ displaystyle beta = 0,00304}$, иногда описывают преобразование sRGB.^[6] Публикации создателей sRGB^[5] округлено до ${ displaystyle K_ {0} = 0,03928}$ и ${ displaystyle phi = 12,92}$, следовательно ${ displaystyle beta приблизительно 0,00304025}$, что приводит к небольшому разрыву на кривой. Некоторые авторы приняли эти значения, несмотря на разрыв.^[7] Для стандарта округленное значение ${ displaystyle phi = 12,92}$ был сохранен и ${ displaystyle K_ {0}}$ значение было пересчитано, чтобы сделать полученную кривую непрерывной, как описано выше, что привело к разрыву наклона от 12,92 ниже точки пересечения до 12,70 выше.

Среда просмотра

Спецификация sRGB предполагает тускло освещенную среду кодирования (создания) с окружающей коррелированной цветовой температурой (CCT) 5000 K. Это отличается от CCT источника света (D65). Использование D50 для обоих сделало бы белую точку большинства фотобумаги чрезмерно синей.^[8] Другие параметры, такие как уровень яркости, характерны для типичного ЭЛТ-монитора.

Для достижения оптимальных результатов ICC рекомендует использовать среду просмотра с кодированием (т. е. тусклое, рассеянное освещение), а не менее жесткую типичную среду просмотра.^[5]

использование

Эта секция нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. (Июль 2010 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Сравнение некоторых цветовых гамм RGB и CMYK на CIE 1931 ху диаграмма цветности

Из-за стандартизации sRGB в Интернете, на компьютерах и принтерах многие потребители низкого и среднего уровня цифровые фотоаппараты и сканеры использовать sRGB как дефолт (или только доступное) рабочее цветовое пространство. Однако на потребительском уровне ПЗС-матрицы обычно не откалиброваны, что означает, что даже если изображение помечено как sRGB, нельзя сделать вывод, что изображение является точным по цвету sRGB.

Если цветовое пространство изображения неизвестно и это формат изображения от 8 до 16 бит, то предположение, что оно находится в цветовом пространстве sRGB, является безопасным выбором. An Профиль ICC может быть использовано; ICC распространяет три таких профиля:^[9] два профиля, соответствующие версии 4 спецификации ICC, которую они рекомендуют, и один профиль, соответствующий версии 2, которая все еще широко используется.

Поскольку гамма sRGB соответствует или превышает гамму бюджетных Струйный принтер, изображение sRGB часто считается удовлетворительным для домашнего использования и печати. Профессиональные издатели печатных изданий иногда избегают sRGB, потому что его цветовая гамма недостаточно велика, особенно в сине-зеленых тонах, чтобы включать все цвета, которые могут быть воспроизведены в CMYK печать. Изображения, предназначенные для профессиональной печати с помощью рабочего процесса с полным управлением цветом, например допечатная подготовка вывод, иногда используйте другое цветовое пространство, например Adobe RGB (1998), который обеспечивает более широкий охват. Такие изображения, используемые в Интернете, могут быть преобразованы в sRGB с помощью Управление цветом инструменты, которые обычно включены в программное обеспечение, работающее в этих других цветовых пространствах.

Два доминирующих интерфейса программирования для 3D-графики, OpenGL и Direct3D, обе имеют встроенную поддержку гамма-кривой sRGB. OpenGL поддерживает текстуры с гамма-кодированными цветовыми компонентами sRGB (впервые введено с расширением EXT_texture_sRGB,^[10] добавлено в ядро ​​в OpenGL 2.1) и рендеринг в гамма-кодировке sRGB кадровые буферы (впервые введено с расширением EXT_framebuffer_sRGB,^[11] добавлен в ядро ​​в OpenGL 3.0).

Direct3D поддерживает гамма-текстуры sRGB и рендеринг в гамма-поверхности sRGB, начиная с DirectX 9. Правильно mipmapping и интерполяция гамма-текстур sRGB имеет прямую аппаратную поддержку в модулях текстурирования самых современных GPU (например, nVidia GeForce 8 выполняет преобразование из 8-битной текстуры в линейные значения перед интерполяцией этих значений) и не имеет никакого снижения производительности.^[12]

Смотрите также

• Цветовое пространство RGB
• scRGB
• Adobe RGB

Рекомендации

Стандарты

• IEC 61966-2-1: 1999 - официальная спецификация sRGB. Он обеспечивает среду просмотра, кодирование и колориметрический Детали.
• Поправка A1: 2003 к IEC 61966-2-1: 1999 описывает аналогичное кодирование sYCC для YCbCr цветовые пространства, расширенный-гамма Кодирование RGB, а CIELAB трансформация.
• sRGB включен www.color.org
• Четвертый рабочий проект IEC 61966-2-1 доступен в Интернете, но не является полным стандартом. Его можно скачать с www2.units.it.

внешняя ссылка

• Международный консорциум цвета
• Архивная копия http://www.srgb.com, сейчас недоступен, содержит много информации о конструкции, принципах и использовании sRGB
• Стандартное цветовое пространство по умолчанию для Интернета - sRGB в w3.org
• Расширение OpenGL для гамма-текстур sRGB в sgi.com

(Wayback Machine копия)

• Матрицы преобразования для преобразования RGB и XYZ
• Пожалуйста, встанет ли настоящий профиль sRGB?