sRGB
Цветовое пространство RGB по умолчанию IEC 61966-2-1 — sRGB | |
Аббревиатура | sRGB |
---|---|
Статус | Опубликовано |
Год начался | 1996 |
Впервые опубликовано | 18 октября 1999 г [ 1 ] |
Организация | МЭК [ 1 ] |
комитет | ТК / СК : ТК 100/ТА 2 [ 1 ] |
Базовые стандарты | IEC 61966 Измерение и управление цветом в мультимедийных системах и оборудовании |
Домен | Цветовое пространство , цветовая модель |
Веб-сайт | Интернет-магазин |
sRGB — это стандартное цветовое пространство RGB (красный, зеленый, синий), которое HP и Microsoft создали совместно в 1996 году для использования на мониторах, принтерах и во всемирной паутине . [ 2 ] Впоследствии он был стандартизирован Международной электротехнической комиссией (МЭК) как IEC 61966-2-1:1999. [ 1 ] sRGB — это текущее стандартное цветовое пространство для Интернета, и обычно это предполагаемое цветовое пространство для изображений, которые не помечены для цветового пространства и не имеют встроенного цветового профиля .
sRGB, по сути, кодифицирует характеристики дисплея для компьютерных мониторов, использовавшихся в то время, что во многом способствовало его принятию. sRGB использует те же основные цвета и точку белого, что и ITU-R BT.709 стандарт для HDTV . [ 3 ] функция передачи (или гамма той эпохи ), совместимая с ЭЛТ-дисплеями , и среда просмотра, разработанная с учетом типичных условий просмотра дома и офиса.
определение sRGB
[ редактировать ]Гамма
[ редактировать ]Цветность | Красный | Зеленый | Синий | Белая точка |
---|---|---|---|---|
х | 0.6400 | 0.3000 | 0.1500 | 0.3127 |
и | 0.3300 | 0.6000 | 0.0600 | 0.3290 |
И | 0.2126 | 0.7152 | 0.0722 | 1.0000 |
sRGB определяет цветность красного, зеленого и синего основных цветов , цветов, в которых один из трех каналов ненулевой, а два других равны нулю. , Цветовой охват который может быть представлен в sRGB, представляет собой цветовой треугольник, определяемый этими основными цветами, которые установлены таким образом, что диапазон цветов внутри треугольника находится в пределах диапазона цветов, видимых человеком с нормальным трехцветным зрением. Как и в любом цветовом пространстве RGB , для неотрицательных значений R, G и B невозможно представить цвета вне этого треугольника.
Первичные цвета поступают из HDTV ( ITU-R BT.709 ), которые несколько отличаются от таковых для старых систем цветного телевидения ( ITU-R BT.601 ). Эти значения были выбраны, чтобы отразить приблизительный цвет потребительских люминофоров ЭЛТ на момент их разработки. Поскольку в то время плоские дисплеи обычно разрабатывались для имитации характеристик ЭЛТ, значения также отражали преобладающую практику и для других устройств отображения. [ 1 ]
Передаточная функция («гамма»)
[ редактировать ]Спецификация IEC указывает эталонный дисплей с номинальной гаммой 2,2, которая, по мнению рабочей группы sRGB, была репрезентативной для ЭЛТ, используемых в то время с операционными системами Windows. [ 2 ] Возможность напрямую отображать изображения sRGB на ЭЛТ без какого-либо поиска во многом способствовала внедрению sRGB. [ нужна ссылка ] Гамма также эффективно кодирует больше данных вблизи черного цвета, что уменьшает видимый шум и квантования артефакты .
Стандарт дополнительно определяет оптико-электронную передаточную функцию (OETF), которая определяет преобразование линейного света или интенсивности сигнала в данные гамма-сжатого изображения. Эта кривая примерно обратна кривой дисплея. , но с некоторыми корректировками, чтобы избежать бесконечного наклона при нуле. [ 4 ] Около нуля, а кривая мощности пересекает прямолинейный участок, ведущий к нулю. Это предотвращает бесконечный наклон на нуле, который мог бы возникнуть, если бы использовалась плоская кривая мощности.
На практике чистый может использоваться с данными sRGB с очень небольшой разницей. Это повышает вычислительную производительность и называется Adobe «простым sRGB». Именно так большинство дисплеев преобразуют закодированные данные изображения на экран.
Вычисление передаточной функции
[ редактировать ]Прямая линия, проходящая через (0,0), равна , а гамма-кривая, проходящая через (1,1) , равна
Если они соединены в точке ( X , X /Φ) , то:
Чтобы избежать перегиба в месте пересечения двух сегментов, производные в этой точке должны быть равны:
Теперь у нас есть два уравнения. Если мы возьмем в качестве двух неизвестных X и Φ, то мы сможем решить, чтобы дать
значения A = 0,055 и Γ = 2,4. Были выбраны [ как? ] поэтому кривая очень напоминала кривую гамма-2,2. Это дает X ≈ 0,0392857, Φ ≈ 12,9232102 . Эти значения, округленные до X = 0,03928, Φ = 12,92321, иногда описывают преобразование sRGB. [ 5 ]
Черновики публикаций создателей sRGB дополнительно округлили Φ = 12,92 , [ 2 ] что приводит к небольшому разрыву кривой. Некоторые авторы приняли эти неправильные значения, отчасти потому, что проект документа был в свободном доступе, а официальный стандарт МЭК находится под платным доступом. [ 6 ] Для стандарта округленное значение Φ было сохранено, а X был пересчитан как 0,04045, чтобы сделать кривую непрерывной. [ а ] что приводит к изменению уклона от 1/12,92 ниже пересечения до 1/12,70 выше.
Просмотр среды
[ редактировать ]Параметр | Ценить |
---|---|
экрана яркости Уровень | 80 кд/м 2 |
Светящаяся белая точка | х = 0,3127, у = 0,3290 ( D65 ) |
Окружающее отражение изображения | 20% (~средне-серый) |
Кодирование уровня внешней освещенности | 64 люкс |
Кодирование точки окружающего белого | х = 0,3457, у = 0,3585 ( D50 ) |
Кодирование просмотра вспышки | 1.0% |
Типичный уровень внешней освещенности | 200 люкс |
Типичная окружающая белая точка | х = 0,3457, у = 0,3585 (Д50) |
Типичная смотровая вспышка | 5.0% |
Спецификация sRGB предполагает слабоосвещенную среду кодирования (создания) с коррелированной цветовой температурой окружающей среды (CCT) 5003 K. Это отличается от CCT источника света ( D65 ). Использование D50 в обоих случаях привело бы к тому, что белая точка большинства фотобумаг выглядела бы чрезмерно синей. [ 8 ] [ 9 ] Другие параметры, такие как уровень яркости, типичны для типичного ЭЛТ-монитора.
Для достижения оптимальных результатов ICC рекомендует использовать среду просмотра с кодированием (т. е. тусклое, рассеянное освещение), а не менее строгую типичную среду просмотра. [ 2 ]
Трансформация
[ редактировать ]От sRGB до CIE XYZ
[ редактировать ]Значения компонента sRGB , , находятся в диапазоне от 0 до 1. При цифровом представлении в виде 8-битных чисел эти значения компонентов цвета находятся в диапазоне от 0 до 255, и их следует разделить (в представлении с плавающей запятой) на 255, чтобы преобразовать в диапазон 0. до 1.
где является , , или .
Эти расширенные по гамме значения (иногда называемые «линейными значениями» или «значениями линейного освещения») умножаются на матрицу для получения CIE XYZ (матрица имеет бесконечную точность, любое изменение ее значений или добавление ненулевых значений не допускается). :
На самом деле это матрица для праймериз BT.709, а не только для sRGB, вторая строка соответствует коэффициентам яркости BT.709-2 (в BT.709-1 была опечатка в этих коэффициентах).
От CIE XYZ к sRGB
[ редактировать ]Значения CIE XYZ должны быть масштабированы так, чтобы ( « Y D65 белый») составлял 1,0 ( X = 0,9505, Y = 1,0000, Z = 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 расчете sRGB из CIE XYZ является линейное преобразование, которое может выполняться путем умножения матрицы. (Числовые значения ниже соответствуют официальным спецификациям sRGB. [ 1 ] [ 10 ] что исправило небольшие ошибки округления в оригинальной публикации [ 2 ] создателями sRGB и предположим, что используется стандартный колориметрический наблюдатель 2° для CIE XYZ. [ 2 ] ) Эта матрица зависит от разрядности.
Эти линейные значения RGB не являются конечным результатом; гамма-коррекцию все равно необходимо применять. Следующая формула преобразует линейные значения в sRGB:
где является , , или .
Эти гамма-сжатые значения (иногда называемые «нелинейными значениями») обычно обрезаются до диапазона от 0 до 1. Это отсечение может быть выполнено до или после расчета гаммы или в рамках 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.
Использование
[ редактировать ]Из-за стандартизации sRGB в Интернете, на компьютерах и принтерах многие потребительские цифровые камеры и сканеры низкого и среднего уровня используют sRGB в качестве по умолчанию рабочего цветового пространства (или только доступного). Однако ПЗС-матрицы потребительского уровня обычно не калибруются, а это означает, что, хотя изображение маркируется как sRGB, нельзя сделать вывод, что изображение имеет точную цветопередачу sRGB.
Если цветовое пространство изображения неизвестно и это 8-битный формат изображения, обычно по умолчанию используется sRGB, отчасти потому, что цветовым пространствам с большей гаммой требуется более высокая битовая глубина для поддержания низкого уровня цветовых ошибок (∆E). . Профиль ICC или таблица поиска можно использовать для преобразования sRGB в другие цветовые пространства. Профили ICC для sRGB широко распространены, и ICC распространяет несколько вариантов профилей sRGB: [ 11 ] включая варианты для ICCmax, версии 4 и версии 2. Обычно рекомендуется использовать версию 4, но версия 2 по-прежнему широко используется и наиболее совместима с другим программным обеспечением, включая браузеры. Версия 2 спецификации профиля ICC официально не поддерживает кусочно-параметрическое кодирование кривой («para»), хотя версия 2 поддерживает простые степенные функции. [ 11 ] Тем не менее, таблицы поиска используются чаще, поскольку они более эффективны в вычислительном отношении. [ нужна ссылка ] Даже когда используются параметрические кривые, программное обеспечение часто сводится к справочной таблице во время выполнения для эффективной обработки. [ нужна ссылка ]
Поскольку гамма sRGB соответствует гамме бюджетного струйного принтера или превосходит ее , изображение sRGB часто считается удовлетворительным для домашней печати. Профессиональные печатные издательства иногда избегают sRGB, поскольку его цветовая гамма недостаточно велика, особенно в сине-зеленых цветах, чтобы включить 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 поддерживает более широкую гамму. Такие изображения, используемые в Интернете, можно преобразовать в sRGB с помощью инструментов управления цветом , которые обычно входят в состав программного обеспечения, работающего в этих других цветовых пространствах.
Два доминирующих интерфейса программирования для 3D-графики, OpenGL и Direct3D , имеют поддержку гамма-кривой sRGB.
OpenGL поддерживает текстуры с цветовыми компонентами, закодированными в гамме sRGB (впервые представленные в расширении EXT_texture_sRGB, [ 12 ] добавлено в ядро OpenGL 2.1) и рендеринг в кадровые буферы с гамма-кодированием sRGB (впервые представленные с расширением EXT_framebuffer_sRGB, [ 13 ] добавлено в ядро OpenGL 3.0). Правильное мип-маппинг и интерполяция гамма-текстур sRGB напрямую поддерживается аппаратно в блоках текстурирования большинства современных графических процессоров (например, nVidia GeForce 8 выполняет преобразование 8-битной текстуры в линейные значения перед интерполяцией этих значений) и не приводит к каким-либо потерям производительности. [ 14 ]
sYCC
[ редактировать ]Поправка 1 к IEC 61966-2-1:1999, утвержденная в 2003 году, включает определение представления цвета Y’Cb’Cr’, называемого sYCC . Хотя основные цвета RGB основаны на BT.709, уравнения преобразования из sRGB в sYCC и наоборот основаны на BT.601 . sYCC использует 8 бит для компонентов, что приводит к диапазону Y примерно от 0 до 1; -0,5–0,5 для С. [ 15 ] Поправка также содержит 10-битную или более кодировку, называемую bg-sRGB, где 0–1 отображается в -384 ⁄ 510 ... 639/510 использующие ; и bg-sYCC, то же количество бит для диапазона примерно -0,75–1,25 для Y -1–1 для C. [ 15 ]
Поскольку это преобразование может привести к тому, что значения sRGB выходят за пределы диапазона 0–1, поправка описывает, как применять гамма-коррекцию к отрицательным значениям, применяя − f (− x ), когда x отрицательное (а f — это описанные линейные функции sRGB↔ выше). Это также используется scRGB .
Поправка также рекомендует использовать матрицу XYZ в sRGB более высокой точности с использованием семи десятичных знаков, чтобы более точно инвертировать матрицу sRGB в XYZ (которая остается с точностью, показанной выше):
- . [ 15 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж «МЭК 61966-2-1:1999» . Интернет-магазин МЭК . Международная электротехническая комиссия . Проверено 3 марта 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Майкл Стоукс; Мэтью Андерсон; Шринивасан Чандрасекар; Рикардо Мотта (5 ноября 1996 г.). «Стандартное цветовое пространство по умолчанию для Интернета — sRGB, версия 1.10» . Архивировано из оригинала 3 июля 2023 г.
- ^ Чарльз А. Пойнтон (2003). Цифровое видео и HDTV: алгоритмы и интерфейсы . Морган Кауфманн. ISBN 1-55860-792-7 .
- ^ «Важность терминологии и неопределенность sRGB» . Наука цвета . 05.12.2015 . Проверено 5 ноября 2021 г.
- ^ Фил Грин и Линдси В. Макдональд (2002). Цветовая инженерия: достижение аппаратно-независимой цветопередачи . Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-48688-4 .
- ^ Джон Ю. Хардеберг (2001). Получение и воспроизведение цветных изображений: колориметрический и мультиспектральный подходы . Universal-Publishers.com. ISBN 1-58112-135-0 .
- ^ Саммерс, Джейсон. «Внимательный взгляд на формулу sRGB» . entropymine.com .
- ^ Родни, Эндрю (2005). Управление цветом для фотографов . Фокальная пресса. п. 121. ИСБН 978-0-240-80649-5 .
- ^ «Зачем калибровать монитор на D65, если световая будка — на D50» . X-Рит . Проверено 11 сентября 2022 г.
- ^ «Как интерпретировать цветовое пространство sRGB» (PDF) . цвет.орг . Проверено 17 октября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Профили sRGB , ICC
- ^ «EXT_texture_sRGB» . 24 января 2007 года . Проверено 12 мая 2020 г.
- ^ «EXT_framebuffer_sRGB» . 17 сентября 2010 г. Проверено 12 мая 2020 г.
- ^ «GPU Gems 3: Глава 24. Важность линейности, раздел 24.4.1» . Корпорация NVIDIA . Проверено 3 марта 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с «IEC 61966-2-1:1999 Мультимедийные системы и оборудование. Измерение цвета и управление им. Часть 2-1. Управление цветом. Цветовое пространство RGB по умолчанию. sRGB: Поправка 1» . Международная электротехническая комиссия . 2003.
Стандарты
[ редактировать ]- IEC 61966-2-1:1999 является официальной спецификацией sRGB. Он обеспечивает среду просмотра, кодирование и колориметрические данные.
- Поправка A1:2003 к IEC 61966-2-1:1999 описывает кодировку sYCC для цветовых пространств YCbCr , кодирование RGB с расширенной гаммой и преобразование CIELAB .
- sRGB , Международный консорциум цвета
- Четвертый рабочий проект IEC 61966-2-1 доступен в Интернете, но не является полным стандартом. Его можно скачать с сайта www2.units.it .
- Архивная копия sRGB.com , сейчас недоступная, содержащая много информации о конструкции, принципах и использовании sRGB.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Международный консорциум цвета
- Матрицы преобразования для преобразования RGB в XYZ
- Тест, который покажет, имеет ли ваш дисплей гамму 2,2 или sRGB.
- Встанет ли настоящий профиль sRGB? , анализирует несоответствие между профилями sRGB ICC.
- Цветовые пространства — REC.709 и sRGB с сайта image-engineering.de, с графиком, сравнивающим две передаточные функции.