什麽是色域？一文講清色域

在計算機圖形學中，色域是指一個技術系統能夠産(chǎn)生的顔色的範(fàn)圍總和，是顔色空間的某個完全的子集。

人眼的色域

就目前而言，人眼的色域比大多數設備(bèi)的标準色域要寬廣(guǎng)得多。

所以，通常會(huì)用人眼的色域作爲基準，将人爲定制的“色域标準”都被擺(bǎi)在上面表示。那麽，人眼的色域是怎麽表示的呢？·

國際照明委員會（CIE）在1931年畫瞭(le)個(gè)圖：

圖(tú)1 CIE 1931 xy色度圖(tú)

在圖1中，x表示紅色分量，y表示綠色分量，藍色分量可以用（1-x-y）推算得出；中間的E點代表白光，它的坐标爲（0.333, 0.333）。環繞在顔色空間邊沿的顔色是光譜色（或稱光譜色），邊界代表光譜色的最大飽(bǎo)和度，邊界上的數字表示光譜色的波長。所有單色光都位於(yú)舌形曲線上，這條曲線就是單色軌迹，曲線旁标注的數字是單色光的波長值；自然界中各種人眼可見的顔色都位於(yú)這條閉合曲線内。

後來，CIE的專家們爲瞭(le)解決顔色空間的感知一緻性問題，對CIE 1931 xy系統進行瞭(le)非線性變換，與1976年推出瞭(le)兩種顔色空間，用於自照明顔色空間的CIE 1976 u’v’和用於非自照明顔色空間的CIE 1976 ab；這兩個顔色空間與顔色的感知更均勻，並(bìng)且給瞭(le)人們評估兩種顔色近似程度的一種方法，允許使用數字量ΔE表示兩種顔色之差。具體如圖2所示，這幾種圖之間可以自由地進行相互轉換。

圖(tú)2 CIE 三種坐标系的對(duì)比

盡管如此，目前業内使用最爲廣(guǎng)泛的還(hái)是CIE 1931年的這一款。

色彩标準的演進史

20世紀50年代以來，計算機與顯示設備制造技術飛速發展。色彩的舊标準還未及衰落，新标準就匆匆登上瞭(le)曆史的舞台；加之色彩在不同的使用領域各有其要求，人爲制定的色彩标準用“混亂”二字形容並(bìng)不爲過。

圖3 主要的色彩标準出現的時(shí)間(jiān)軸

這裏要注意一下，色彩标準通常包含瞭(le)多項規(guī)定，色域隻是其中的一項。

1. 模拟電視色彩标準

在模拟電視當(dāng)道的時代，NTSC、PAL和SECAM三大制式稱(chēng)雄一時。

北美、日本採(cǎi)用NTSC （美國國家電視系統委員會），常被人提到的“NTSC 色域”也稱(chēng)“NTSC1953色域”，也就是NTSC在1953年制定的這一彩色電視色域标準。

我國和歐洲的模拟電(diàn)視則採(cǎi)用PAL标準，其色域和SECAM 一樣，都是 EBU（歐洲廣播聯盟）色域。

圖(tú)4 NTSC(100%)标準和sRGB标準（Rec.709/HDTV）的色域對(duì)比（100% sRGB ≈ 72% NTSC）

2. 高清電(diàn)視、PC機、專業圖像處(chù)理色彩标準

高清電視，一般指HDTV，HDTV是High Definition Television的簡稱，其稱呼源自於(yú)DTV（Digital Television）“數字電視”技術。HDTV技術和DTV技術都是採(cǎi)用數字信号，而HDTV技術則屬於(yú)DTV的最高标準，擁有最佳的視頻、音頻效果。HDTV使用的色域标準是Rec.709。

到瞭(le)PC機(jī)時代，就不得不提微軟，色彩标準的制定也不例外。

此時期最重要的色彩标準，sRGB（standard Red Green Blue）就是由微軟主導制定的。sRGB代表瞭(le)标準的紅、綠、藍，即CRT顯示器、LCD面闆、投影機、打印機以及其他設備(bèi)中色彩再現所使用的三個基本色素。

1996年，微軟聯合惠普、三菱、愛普生等廠商聯合開發的通用色彩标準，受微軟強大用戶群體的影響力的威懾，絕大多數的數碼圖像採(cǎi)集設備廠商都已經全線支持sRGB标準，絕大多數的數碼相機、數碼攝像機、掃描儀、打印及投影成像設備等，都支持瞭(le)sRGB标準；唯獨沒有全面普及的就是顯示器。直到如今，這一标準仍然是互聯網媒體内容的絕對主流。

除sRGB标準之外，在1998年，以開發Photoshop軟件而聞名的美國公司Adobe推出瞭(le)AdobeRGB色彩标準；它擁有比sRGB更爲寬廣的色彩空間，提供瞭(le)比sRGB更寬廣的色彩範圍，能夠覆蓋CMYK色域，一般用於(yú)印刷出版、圖片處理等領域，可選擇性採用，印刷産品的顯示效果更佳。

圖(tú)5 AdobeRGB、sRGB和CMYK的色域對(duì)比

從(cóng)圖5中可以看出，AdobeRGB色域比sRGB色域在綠色區域内有明顯的擴(kuò)大，也就是說，AdobeRGB在青綠色色系上的顯示能力有所提升。

到瞭(le)這裏，也許有人會(huì)問，爲什麽sRGB和AdobeRGB色彩空間标準的色域會(huì)有這樣的差别？ 它們的标準有什麽不同的地方？

簡單(dān)來說，不同RGB色彩空間标準的色域不同，是因爲其定義的純(chún)色位置不同。RGB表示紅、綠、藍色，但是，具體的純(chún)紅色、純(chún)綠色、純(chún)藍色到底是什麽色呢？這就必須要有個标準來界定什麽顔色才是純(chún)色。

sRGB認爲，在CIE 1931中，純(chún)紅色位於(yú)[0.6400, 0.3300]、純(chún)綠色位於(yú)[0.3000, 0.6000]、純(chún)藍色位於(yú)[0.1500, 0.0600]、白色是位於(yú)[0.3127,0.3290]的D65。

而AdobeRGB則認爲，純(chún)紅色位於(yú)[0.6400, 0.3300]、純(chún)綠色位於(yú)[0.2100, 0.7100]、純(chún)藍色位於(yú)[0.1500, 0.0600]、白色是位於(yú)[0.3127,0.3290]的D65。

這裏也就可以理解，之所以AdobeRGB的色域在青綠色色系上的顯示效果比sRGB有所提升，是因爲這二者對(duì)純(chún)綠色的定義有所不同。

3. 數字影院、超高清電(diàn)視(shì)色彩标準

進入21世紀後，處理設備(bèi)、顯示設備(bèi)的性能進一步提升，人們對於(yú)色彩、圖片細膩度的要求也在不斷提高。

米高梅、迪士尼、華納、環球、20世紀福斯和索尼影業等多家美國影業巨頭於(yú)2002年聯合成立瞭(le)數字電影聯合組織[Digital Cinema Initiatives]，旨在推動建立美國數字電影行業的色彩技術标準。該組織於(yú)2005年推出瞭(le)DCI-P3這一廣色域标準，這一标準也是目前數字電影回放設備的色彩标準之一。

圖(tú)6 DCI P3、AdobeRGB、sRGB的色域（CIE 1931色度圖(tú)）

Rec 2020（ITU-R BT.2020）是爲超高清（4K,8K）電視所定的色彩空間标準，它的第一個版本於(yú)2012年8月23日在國際電信聯盟（ITU）網站上發布，此後又發布瞭(le)兩個版本。Rec 2020是目前顯示設備中最大的色彩空間，覆蓋瞭(le)CIE 1931的75.8%，而Rec 709（sRGB）的色域僅覆蓋瞭(le)CIE 1931的33.3%。Rec 2020的RGB色域參數如圖7所示：（數據來源 wikipedia.org）

圖7 Rec 2020的色域參(cān)數(shù)

Rec 2020與Rec 709（sRGB）的色域對(duì)比（CIE 1931色度圖(tú)）如圖(tú)7所示：

圖(tú)8 Rec 2020與(yǔ)Rec 709的色域（CIE 1931色度圖(tú)）

什麽是廣色域

“廣色域”一詞(cí)一般常被用來作爲顯示器産(chǎn)品的賣點之一。

色域，是體現一款顯示器色彩表現能力的關鍵要素，而廣色域，則說明該顯示器能夠顯示的色彩範(fàn)圍廣，色彩表現力更強。廣色域是顯示器（屏）能夠被稱(chēng)爲“好”的關鍵要素之一。

衆所周知，液晶顯示器的面闆本身並(bìng)不發光，而是必須透過背光的光線才能夠顯示畫面。無論是台式LCD、還是筆記本屏幕主要使用的背光源CCFT(Cold Cathode Fluorescent Tube，冷陰極熒光燈)，因爲它們在螢光材質上的限制，紅光呈現能力偏弱，加上所搭配的彩色濾光片的混色效果較差，最終呈現的色域占比不佳，導緻主流的LCD監視器或電視在色域呈現能力上不足，色域範圍隻有NTSC标準的65%～75%左右。所以，一般來說，能夠達到72% NTSC色域（≈100% sRBG色域）的顯示器就可以被稱爲顯示能力“好”的顯示器瞭(le)。

目前市場上的主流顯示屏中，1000元左右的台式顯示器一般就已經能達到72% NTSC色域顯示瞭(le)；而筆(bǐ)記本屏幕顯示性能則相對較差，還存有大量的45% NTSC色域的“差屏”。

如果嚴格按照顯示器的行業标準，隻有達到瞭(le)92% NTSC的顯示器才能被稱爲專業級廣色域顯示器。而在實際生活中，各家廠(chǎng)商爲瞭(le)宣傳噱頭，約定俗成的标準是80% NTSC左右的屏幕即可被稱爲廣色域顯示器；更有甚者，還會以達到72% NTSC / 99% sRGB來作爲廣色域宣傳。