sRGB

Диаграмма цветности xy CIE 1931 , показывающая охват 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. D65 белая точка отображается в центре, и планковский локус показан с цветовой температурой , меченных в Кельвинах . D65 не является идеальным 6504-кельвином чернотельным , потому что она основана на атмосферном фильтрованный дневном свете.

sRGB - это стандартное ^[1] цветовое пространство RGB (красный, зеленый, синий), которое HP и Microsoft совместно создали в 1996 году для использования на мониторах, принтерах и в Интернете . Впоследствии он был стандартизирован МЭК как IEC 61966-2-1: 1999. ^[2] Его предшественник NIF RGB использовался во FlashPix и был почти таким же. ^[3] 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 каждый цветовой канал .

SRGB использует ITU-R BT.709 праймериз, то же самое , как и в студийных мониторов и HDTV , ^[4] передаточная функция ( гамма ) , характерные для ЭЛТ и просмотра среда , предназначенная для соответствия типичных домашних и офисных условий просмотра. Эта спецификация позволяла напрямую отображать sRGB на типичных ЭЛТ-мониторах того времени, что в значительной степени способствовало его принятию.

Цветовой охват sRGB [ править ]

sRGB определяет цветность красного, зеленого и синего основных цветов, цветов, в которых один из трех каналов не равен нулю, а два других равны нулю. Гамма из цветностей , которые могут быть представлены в SRGB является цветовым треугольник определяется этими праймериз. Как и в случае любого цветового пространства RGB , для неотрицательных значений R, G и B невозможно представить цвета за пределами этого треугольника, который находится внутри диапазона цветов, видимого человеку с нормальным трехцветным зрением.

Основные цвета поступают из HDTV ( Rec. 709 ), которое, в свою очередь, основано на цветном телевидении ( Rec. 601 ). Эти значения отражают приблизительный цвет потребительских люминофоров с ЭЛТ.

Функция передачи sRGB ("гамма") [ править ]

sRGB также определяет нелинейную передаточную функцию между интенсивностью этих основных цветов и фактическим сохраненным числом. Кривая похожа на гамма- отклик 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, гамма sRGB не может быть выражена 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 (наклон 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 точке нуля, что могло бы вызвать численные проблемы.

Спецификация трансформации [ править ]

Прямое преобразование (CIE XYZ в sRGB) [ править ]

Значения CIE XYZ должны быть масштабированы так, чтобы Y для D65 («белый») был равен 1,0 ( X , Y , Z = 0,9505, 1,0000, 1,0890). Обычно это так, но некоторые цветовые пространства используют 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. (Приведенные ниже числовые значения соответствуют значениям в официальной спецификации sRGB ^{[2] [5],} которая исправляет небольшие ошибки округления в исходной публикации ^[1] создателями sRGB, и предполагают использование стандартного колориметрического наблюдателя 2 ° для CIE XYZ. ^[1] )

${\displaystyle {\begin{bmatrix}R_{\mathrm {linear} }\\G_{\mathrm {linear} }\\B_{\mathrm {linear} }\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}+3.24096994&-1.53738318&-0.49861076\\-0.96924364&+1.8759675&+0.04155506\\+0.05563008&-0.20397696&+1.05697151\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}X_{D65}\\Y_{D65}\\Z_{D65}\end{bmatrix}}}$

Эти линейные значения RGB не являются окончательным результатом; гамма-коррекция по-прежнему должна применяться. Следующая формула преобразует линейные значения в sRGB:

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

• где находится , или .${\displaystyle u}$${\displaystyle R}$${\displaystyle G}$${\displaystyle B}$

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

Обратное преобразование [ править ]

Опять же значения компонент SRGB , , находятся в диапазоне от 0 до 1. (Значения в диапазоне от 0 до 255 просто можно разделить на 255,0).${\displaystyle R_{\mathrm {srgb} }}$${\displaystyle G_{\mathrm {srgb} }}$${\displaystyle B_{\mathrm {srgb} }}$

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

• где находится , или .${\displaystyle u}$${\displaystyle R_{\mathrm {srgb} }}$${\displaystyle G_{\mathrm {srgb} }}$${\displaystyle B_{\mathrm {srgb} }}$

Эти значения с расширением гаммы (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 [ править ]

Часто вскользь утверждают, что гамма декодирования для данных sRGB составляет 2,2, однако 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, который может вызвать численные проблемы. Условие непрерывности кривой , которая определена выше как кусочная функция от , есть${\displaystyle C_{\mathrm {linear} }}$${\displaystyle C_{\mathrm {srgb} }}$

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

Решение с помощью и стандартного значения дает два решения ≈ или . Стандарт IEC 61966-2-1 использует округленное значение , которое дает . Однако, если мы наложим условие, что и наклоны совпадают, тогда мы должны иметь${\displaystyle \gamma =2.4}$${\displaystyle \phi =12.92}$${\displaystyle K_{0}}$${\displaystyle 0.0381548}$${\displaystyle 0.0404482}$${\displaystyle K_{0}=0.04045}$${\displaystyle \beta ={\frac {K_{0}}{\phi }}\approx 0.0031308}$

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

Теперь у нас есть два уравнения. Если мы примем за два неизвестных, а затем сможем решить, чтобы дать${\displaystyle K_{0}}$${\displaystyle \phi }$

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

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

Подстановка или и дает и с соответствующим порогом линейной области при . Эти значения, округленные до , и , иногда описывают преобразование SRGB. ^[6] Публикации создателей sRGB ^[1] округлены до и , следовательно (это также использовалось в FlashPix ), что привело к небольшому разрыву в кривой. Некоторые авторы приняли эти значения, несмотря на разрыв. ^[7] Для стандарта округленное значение было сохранено, а${\displaystyle a=0.055}$${\displaystyle \alpha =1.055}$${\displaystyle \gamma =2.4}$${\displaystyle K_{0}={\frac {11}{280}}\approx 0.0392857}$${\displaystyle \phi \approx 12.9232102}$${\displaystyle \beta \approx 0.00303993}$${\displaystyle K_{0}=0.03928}$${\displaystyle \phi =12.92321}$${\displaystyle \beta =0.00304}$${\displaystyle K_{0}=0.03928}$${\displaystyle \phi =12.92}$${\displaystyle \beta \approx 0.00304025}$${\displaystyle \phi =12.92}$${\displaystyle K_{0}}$ значение было пересчитано, чтобы сделать результирующую кривую непрерывной, как описано выше, что привело к разрыву наклона от 12,92 ниже точки пересечения до 12,70 выше.

Среда просмотра [ править ]

Спецификация sRGB предполагает тускло освещенную среду кодирования (создания) с окружающей коррелированной цветовой температурой (CCT) 5003 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, типичны для ЭЛТ-монитора.

Для получения оптимальных результатов ICC рекомендует использовать среду просмотра с кодированием (т. Е. Тусклое, рассеянное освещение), а не менее жесткую типичную среду просмотра. ^[1]

Использование [ править ]

Из-за стандартизации sRGB в Интернете, на компьютерах и принтерах многие потребительские цифровые камеры и сканеры от низкого до среднего используют sRGB в качестве рабочего цветового пространства по умолчанию (или только доступного). Однако ПЗС потребительского уровня обычно не откалиброваны, а это означает, что даже несмотря на то, что 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, предположение, что оно находится в цветовом пространстве sRGB, является безопасным выбором. Профиль ICC может быть использован; 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 струйных принтеров младшего класса , 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 при печати CMYK . Изображения, предназначенные для профессиональной печати с использованием рабочего процесса с полным управлением цветом, например, допечатная подготовка , иногда используют другое цветовое пространство, такое как Adobe RGB (1998) , которое обеспечивает более широкую гамму. Такие изображения, используемые в Интернете, можно преобразовать в sRGB с помощью управления цветом. инструменты, которые обычно включены в программное обеспечение, работающее в этих других цветовых пространствах.

Два доминирующих интерфейса программирования для трехмерной графики, OpenGL и Direct3D , оба включают поддержку гамма-кривой sRGB. OpenGL опора текстура с SRGB гамма кодируются цветовые компонентами (впервые введенная с расширением EXT_texture_sRGB, ^[10] добавлена к ядру в OpenGL 2.1) и рендеринг в SRGB гамма кодируются фреймбуфера (впервые введен с расширением EXT_framebuffer_sRGB, ^[11] добавлен к ядру в OpenGL 3.0). Direct3D поддерживает как текстуры, так и рендеринг, начиная с DirectX 9. ^{[ необходима цитата ]} Правильное отображение mipmapping и интерполяциягамма-текстур sRGB имеет прямую аппаратную поддержку в модулях текстурирования большинства современных графических процессоров (например, nVidia GeForce 8 выполняет преобразование из 8-битной текстуры в линейные значения перед интерполяцией этих значений) и не имеет никакого снижения производительности. ^[12]

См. Также [ править ]

• Цветовое пространство RGB
• scRGB
• Цветовое пространство Adobe RGB

Ссылки [ править ]

Стандарты [ править ]

• IEC 61966-2-1: 1999 - официальная спецификация sRGB. Он предоставляет информацию о среде просмотра, кодировании и колориметрических характеристиках.
• Поправка A1: 2003 к IEC 61966-2-1: 1999 описывает аналогичное кодирование sYCC для цветовых пространств YCbCr , кодирование RGB с расширенной гаммой и преобразование CIELAB .
• sRGB на сайте 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 .

Внешние ссылки [ править ]

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

( Копия Wayback Machine )

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