Цветовые пространства RGB

Цветовое пространство RGB (аббревиатура английских слов red, green, blue — красный, зелёный, синий) — это любое аддитивное цветовое пространство, основанное на цветовой модели RGB.^[1][2]

Диаграмма цветности CIE 1931 года, показывающая некоторые цветовые пространства RGB, определенные их треугольниками цветности.

Цветовые пространства RGB обычно описывают входной сигнал, поступающий на устройства отображения, такие как телевизионные экраны и компьютерные мониторы.

Определение

RGB-куб

Человеческий глаз содержит три типа цветочувствительных колбочек. Каждая клетка реагирует на свет длинной, средней или короткой длины волны, который мы обычно классифицируем как красный, зеленый и синий.

Цветовое пространство RGB определяется следующими характеристиками:

• Координаты цветности аддитивных основных цветов — красного, зеленого и синего.
• Цветность точки белого, которая обычно является стандартным источником света.
• Передаточная функция, также известная как кривая тонального отклика или гамма, которая отображает цветность на трехстимулные значения.

Цветовое пространство RGB использует основные цвета цветовой модели RGB. Смешивание трех основных цветов в разных пропорциях создает восприятие всех остальных цветов. Применяя закон Грассмана об аддитивности света, можно получить диапазон цветов, заключенный в треугольник на диаграмме цветности, определенной с помощью основных цветов в качестве вершин. Кривая тонального отклика и точка белого дополнительно определяют возможные цвета, создавая объем кодируемых цветов, заключенный в трёхмерном треугольнике.^[3]

Использование

Один миллион цветов в пространстве RGB, видимый на полноразмерном изображении.

Цветовые пространства RGB хорошо подходят для описания электронного отображения цвета, например, компьютерных мониторов и цветного телевидения. Эти устройства часто воспроизводят цвета с помощью массива красных, зеленых и синих люминофоров, возбуждаемых электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), или массив красных, зеленых и синих ЖК-дисплеев, освещаемых подсветкой, и поэтому естественно описываются аддитивной цветовая моделью с основными цветами RGB.

Первые примеры цветовых пространств RGB появились с принятием стандарта цветного телевидения NTSC в 1953 году в Северной Америке, за которым последовали PAL и SECAM, охватившие остальной мир. Эти ранние пространства RGB частично определялись люминофором, используемым в ЭЛТ, использовавшимися в то время, и гаммой электронного луча. Хотя эти цветовые пространства воспроизводили заданные цвета с использованием аддитивных основных цветов красного, зеленого и синего, сам широковещательный сигнал кодировался из компонентов RGB в составной сигнал, такой как YIQ, и декодировался приемником обратно в сигналы RGB для отображения.

HDTV использует цветовое пространство BT.709, позже адаптированное для компьютерных мониторов в sRGB . Оба используют одни и те же основные цвета и точку белого, но разные передаточные функции. Передаточная функция sRGB имеет более низкое значение покателя степени ("гаммы"), чем Rec. 709. поскольку HDTV предназначен для темной гостиной, а sRGB — для более ярких офисных пространств.^[4][5] Цветовой охват этих пространств ограничен —покрывается только 35,9% цветового охвата CIE 1931 года.^[6] Это позволяет использовать ограниченную разрядность без возникновения цветовых полос и, следовательно, уменьшает полосу пропускания передачи, но в то же время это мешает кодированию глубоко насыщенных цветов, которые могут быть доступны в альтернативных цветовых пространствах. Некоторые цветовые пространства RGB, такие как Adobe RGB и ProPhoto, предназначенные для создания, а не передачи изображений, разработаны с расширенными цветовыми охватами для решения этой проблемы, однако это не означает, что в большем пространстве «больше цветов». Числовое количество цветов связано с битовой глубиной, а не с размером или формой цветового охвата. Большое пространство с низкой битовой глубиной может отрицательно сказаться на плотности цветового охвата и привести к высокой ${\displaystyle \Delta E}$ ошибки  .

Более поздние цветовые пространства, такие как Rec. 2020 для UHD-телевизоров определяет чрезвычайно широкий цветовой охват, покрывающий 63,3% пространства CIE 1931.^[7] Этот стандарт в настоящее время невозможно реализовать с помощью современной технологии ЖК-дисплеев, и в настоящее время разрабатываются альтернативные архитектуры, такие как устройства на основе квантовых точек ^[8] или OLED ^[9] .

Характеристики цветовых пространств RGB

Цветовые пространства RGB

Цветовое пространство	Стандарт	Год	Точка белого	Основные цвета						Гамма дисплея (показатель степени)	Параметры передаточной функции
				Красный		Зеленый		Синий			γ	α	β	δ	βδ
				xʀ	yʀ	xɢ	yɢ	xʙ	yʙ	EOTF		a + 1	K0/φ = Et	φ	K0
NTSC-J	Основано на NTSC(M)	1987	D93	0.63	0.34	0.31	0.595	0.155	0.07	2.5
NTSC, MUSE	SMPTE RP 145 (C), 170M, 240M	1987	D65								20/9	1.1115	0.0057	4	0.0228
Apple RGB	(компьютер Apple)			0.625		0.28				1.8
PAL / SECAM	EBU 3213-E, BT.470/601 (B/G)	1970		0.64	0.33	0.29	0.60	0.15	0.06	2.8	14/5
sRGB	IEC 61966-2-1	1996, 1999				0.30				2.2	12/5	1.055	0.0031308	12.92	0.04045
scRGB	IEC 61966-2-2	2003
HDTV	ITU-R BT.709	1999								2.4	20/9	1.099	0.004	4.5	0.018
Adobe RGB	(Adobe)	1998				0.21	0.71			2.2	563/256
M.A.C.	ITU-R BO.650-2	1985		0.67				0.14	0.08	2.8
NTSC-FCC	ITU-R BT.470/601 (M)	1953	C							2.5	11/5
PAL-M	ITU-R BT.470-6	1972								2.2
eciRGB	ISO 22028-4	2008, 2012	D50							1.8	3	1.16	0.008856	9.033	0.08
DCI-P3	SMPTE RP 431-2	2011	6300K	0.68	0.32	0.265	0.69	0.15	0.06	2.6	13/5
Display P3	SMPTE EG 432-1	2010	D65							~2.2	12/5	1.055	0.0031308	12.92	0.04045
UHDTV	ITU-R BT.2020, BT.2100	2012, 2016		0.708	0.292	0.170	0.797	0.131	0.046	2.4		1.0993	0.018054	4.5	0.081243
Wide Gamut	(Adobe)		D50	0.7347	0.2653	0.1152	0.8264	0.1566	0.0177	2.2	563/256
RIMM	ISO 22028-3	2006, 2012		0.7347	0.2653	0.1596	0.8404	0.0366	0.0001	2.222	20/9	1.099	0.0018	5.5	0.099
ProPhoto (ROMM)	ISO 22028-2	2006, 2013		0.734699	0.265301	0.159597	0.840403	0.036598	000105	1.8	9/5	1	0.001953125	16	0.031248
CIE RGB	CIE 1931 color space	1931	E	0.73474284	0.26525716	0.27377903	0.7174777	0.16655563	0.00891073
CIE XYZ				1	0	0	1	0	0		1

Стандарт цветового пространства CIE 1931 определяет как пространство CIE RGB, которое является цветовым пространством RGB с монохроматическими основными цветами, так и цветовое пространство CIE XYZ, которое функционально аналогично линейному цветовому пространству RGB, однако основные цвета не являются физически реализуемыми, поэтому не описываются как красный, зеленый и синий.

См. также

• Веб-цвета
• Цветовая модель RGB
• Цветовая модель RGBA