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    凡是涉及到屏幕的电子产品,无论是手机屏幕,还是常用的显示器,我们总能看到其宣传海报上标示什么广色域,某某色域XX%,还有什么sRGB色域、Adobe RGB色域、DCI-P3色域等等,一听起来就觉得个高大上的东西,那么“色域”真的有那么神乎其技吗?真的能看出区别?

    色域又称为色彩空间(Color Space),而域又是一个数学概念,可以更好地说明色彩是有一定范围,比色彩空间一词在表述上能更加精准一些。通常情况下,我们都习惯使用色域一词。

    既然讲到色域,那么就不得不提到人类精密的视觉器官——眼球,因为这是我们唯一的视觉来源,它可以感受明暗变化以及彩色的画面。而初中生物课本告诉我们接受光线的是眼球中的视网膜,而视网膜又包含有视杆细胞、视锥细胞两种。

    视杆细胞能感受非常微弱的光线,主要作用在晚上,提供黑白灰图像(类似我们的红外夜视摄像机)。

    视锥细胞则是我们最主要的颜色感受体,多数人的视网膜上都有S、M、L三种视锥细胞,正是它们使人得以分辨出上百万种颜色。每一个视锥细胞的细胞膜上都排满了一种名叫视蛋白的分子,可以吸收特定波长的光线,并促使视锥细胞向大脑发送电信号。不同类型视锥细胞上的视蛋白分子也是不同的,因此,每种视锥细胞对不同波长的可见光线反应敏感,随后又被通过合适的方式整合起来,我们才能“看”到某种颜色便能让大脑辨识出射入眼睛的光的波长。

    色彩体验是个将接收到的信息反映在我们的意识中的过程。简单来说,任何一种能被我们认知的颜色都是由三种不同颜色的光谱组合起来,而且是可以被计算出来的。在1931年,CIE国际照明委员会召集了一班科学家捣弄了一个实验,最后弄出了RGB三基色系数,通过归一化的数学处理后,画出了RGB色域图。而这个CIE 1931 RGB色域色度图就是可以完美的展示人眼可以感受到的整个色域。


    横竖坐标表示刺激值,色域由一条直线和曲线组成,曲线上标注的光波波长,单位为nm。

    在但是,CIE的专家们觉得色域图里面有负值用起来不太妥当,又一次运用数学的智慧,通过复杂的非线性坐标变换,搞出了全新更好用的CIE-XYZ计色系统,因此全新的色度图诞生了。这是依靠人类生物学、数学等等科学运用得出的结果,反映了人眼可见的色彩范围,或者理解为可见色彩的全色域。(这个色域是一个标准模型,有些人由于视锥细胞的变异或者缺陷,能识别出来的色域是不一样的)。

    从以上的解释,我们可以很明确地知道,世界上任何一种颜色都能由三种基色混合而成,但是这么由于我们在显示器上常见的sRGB、AdobeRGB色域又是什么?还有最近苹果一直在猛推的DCI-P3又有什么不一样的地方?

    sRGB

    sRGB作为最早期的色域标准之一,至今仍有非常重要的影响力。由当时两大巨头微软和惠普共同定制于1996年,并且得到了来自业界的W3C、Exif、Intel、Pantone、Corel以及其它许多业界厂商的支持。

    不过由于sRGB标准定制较早,而且当时的CRT显示器对于颜色还原实在是差,sRGB色彩空间大概只有标准的CIE 1931 XYZ色彩空间的1/3,而且观察色域范围你就会发现一个很严重的问题,sRGB对于绿色部分色域覆盖非常少。

    这个就导致一个很严重的问题,那就是美工做好的一副精美的森林场景海报打印出来以后,颜色却和显示器上的完全不一样,那是因为印刷工业上采用的CMYK颜色系统重的蓝-绿色根本无法在当时的显示器上展示,出现了颜色偏差。

    所以sRGB更多的是使用在一般显示器上,其色域要求算是比较窄,要求非常宽松,达到100%也是目前很多显示器都能做到的事情。

    Adobe RGB

    Adobe RGB色域就是为了解决sRGB色域不能覆盖印刷系统中的CMYK色域问题,最主要就是提高了在青绿色系上的显示,因此大概可以覆盖50%CIE 1931 XYZ色彩空间。但是我们要区分开Adobe RGB色域以及Adobe RGB标准格式数据,后者是图像、视频颜色存储数据标准,而大部分图像处理软件和印刷出版的软件都支持Adobe RGB标准格式。

    NTSC

    这里我们讨论的是NTSC色域,而非NTSC制式电视信号,但是它们同样诞生于美国国家电视标准委员会,是专门为美国标准电视广播传输使用,目前世界上很多国家的电视都是采用这一套标准(中国是用欧洲的PAL制式)。以前我们在屏幕测试中经常看到XX% NTSC色域的描述,其实这种描述是不太准确的,虽然都是适用于屏幕显示器,但是更加特指电视屏幕能覆盖的色彩范围。所以后来的测试中,我们都很少看到这种不太专业的描述。

    DCI-P3

    DCI-P3是一种应用于数字影院的色域,它是一种以人类视觉体验为主导的色域标准,尽可能匹配电影场景中能展现的全部色域。它也不是色域最广的标准(目前最新的标准为BT.2020),但是在Rec.709标准之上,拥有更广阔的红色/绿色系范围。

    BT.709/BT.2020

    这两个标准都是ITU国际电信联盟专门为现在的HDTV以及未来UHD电视(4K、8K)制定的标准,在色域上的变化主要在于色深方面,由Rec.709标准的8bit提升至10bit或12bit,其中10bit针对的是4K系统,12bit则是针对8K系统。

    BT.2020采用了比传统BT.709更宽广的色域空间如可显示高密度橘色,深绿色等。这一提升对于整个影像在色彩层次与过渡方面的增强起到了关键的作用。而色域范围的面积也远远大于BT.709标准,能够显示更加丰富的色彩。

    看了以上几个不同标准的色域介绍,你们一定发现了,原来这个色域并不是谁比谁更好,而是有各自适用于不同领域范围,它们都有其特定的专精用途。因此显示器不仅仅用于娱乐,更大的色域除了提高用户使用感受意外。当用在工作的时候,这些不同色域作用就能体现出来,被用于专业摄影调色、设计工作或专业打印时还可以呈现出更加真实的色彩,更好的满足用户的专业需求。

    所以对于不同色域我们不能一概而论。如果说CIE 1931是一个全集,那么我们常见的不同色域基本上都是其子集(有些特殊色域色彩范围能超过了CIE 1931)。非要出一个换算关系,这里给出一些数据供大家参考,sRGB ≈ 72% NTSC,Adobe RGB≈95% NTSC。

    广色域又是什么东西?

    其实广色域就是一个商家想出来的噱头,并没有一个确定的标准,它的作用就是将大家都不懂得色域数值转化为文字,方便大家理解,一个“广”字就能让消费者明白这个屏幕颜色范围更大。

    若是一定要下定义,那么广色域标准是一个随显示器发展而发生相对变化的标准。在原来CRT、TN屏时代的显示器由于技术问题,色域一般都是比较小,可能以前达到70% sRGB色域就能称为广色域,但是现在由于有了更加优秀的技术加持(IPS屏、OLED屏、QLED屏),色域提升至90% sRGB以上才能称之为广色域屏。

    那么我们该如何读懂色域报告?

    下面我们就以Dell U2718Q显示器的Spyder5 Elite输出的报告为大家解读一下。

    目前输出的色域报告一般都是给出标准的CIE 1931 RGB色域,然后给出sRGB以及Aodbe RGB两个色域范围框线,绿色三角框给出的是sRGB色域,最大值为100%,超过了也只算100%;紫色三角框是Adobe RGB色域,可以看到比sRGB覆盖更多的青绿色部分。

    其实很简单,总的来说,显示器色域当然是越大越好。色域越大证明显示器的能显示的颜色越多,图片、视频能展现出来的颜色越丰富,更加讨好人眼。但是显示器挑选就不是这么回事了,因为还要考虑得更多。颜色是够多了,但是色彩表达准确吗?这个就牵涉到色准问题了,一般测试报告都有色彩精确度测试,一般看平均Delta E(△E)。

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