Что такое цветовое пространство? Разбор
Восприятие цвета — довольно субъективная штука. Кто-то любит более насыщенные и контрастные цвета, кто-то наоборот предпочитает более сдержанные оттенки. Тем не менее, даже в таком субъективном вопросе как восприятие цвета — есть строгая наука. Наверняка, вы слышали такие термины как sRGB, дельта E. Сегодня разберемся, что все это значит…
Поэтому сегодня мы поговорим о том, что такое цветовое пространство и цветовой охват?
- 100% sRGB — это много или мало?
- Что такое ΔE?
- Почему старые ЭЛТ-мониторы точнее отображали цвет?
Это значит, что на нашей сетчатке глаза есть три вида рецепторов (колбочек), чувствительных к свету разной длины волны: S, M, L (от англ. short,medium, long). Соответственно S-колбочки преимущественно воспринимают синий цвет, М — зеленый, L — красный.
А это значит, что смешивая три цвета в разных пропорциях мы можем получить любой оттенок. Поэтому пиксели в современных дисплеях состоят из трёх базовых цветов: зеленого, синего и красного.
Получается, что если создать три источника света с эталонными синим, зеленым и красным излучателем, то смешивая цвета в разных пропорциях мы сможем получить любой оттенок. В целом, да. Но есть важная ремарка, в основе такого формирования цвета лежит аддитивная цветовая модель. То есть модель, в которой цвет создаётся путём сложения.
Но бывает еще субтрактивная цветовая модель, где разные цвета формируются путем вычитания. Субтрактивной модели нас учили в детстве, когда рассказывали, как смешивать краски. Эта же модель используется в полиграфии, и более известна вам как CMYK.
Но сегодня мы будем говорить, в основном, про RGB-модели.
Цветовая модель CIE 1931
Итак, мы выяснили, что трёх базовых цветов, достаточно для формирования любого оттенка. Но проблема в том, что все люди воспринимают цвета немного по-разному и для всех эталонный зеленый, красный и синий цвета — будут разными. В таком случае возник вопрос, какие именно оттенки базовых цветов нужно взять за основу? Этим вопросом занялась Международная комиссия по освещению, также известная как CIE — от французского Commission internationale de l’éclairage).
В 1931 году они утвердили цветовую модель CIE XYZ. Вот так она выглядит. Вы наверняка много раз видели эту цветную диаграмму похожую на треугольник. Но что тут вообще изображено?
Смотрите, на этой диаграмме изображены все физически реализуемые цвета видимого спектра электромагнитного излучения, то есть от 380 до 700 нм.
Поэтому, задав координаты X и Y мы можем описать вообще любой цвет, а точнее оттенок, который может теоретически воспринять человеческий глаз. А если добавить еще и третью координату Z, то мы легко сможем описать еще и яркость.
Такой метод описания цвета не лишен недостатков, но оказался настолько удобным, для описания и сравнения цветовых пространств. Этим мы сейчас и займемся.
Начнём с sRGB. Сейчас — это наиболее популярное цветовое пространство и стандарт для графики в интернете.
Стандарт — не новый. Он был разработан еще в 1996 году компаниями HP и Microsoft. А основан он был вообще на стандарте HDTV телевещания BT.709. Поэтому цветовые пространства sRGB и BT.709 идентичным по цветовому охвату.
Скажем так, sRGB не самое широкое цветовое пространство. Оно охватывает только 36% видимых глазу цветов. Здесь не очень зелёный зелёный, он скорее салатовый. Немного коричневатый красный. Но особо большая проблема с голубым, посмотрите насколько он близок к белому цвету.
Зато тут отличный синий и нормальная точка белого. Которая называется D65 и имеет цветовую температуру 6500 К, что типично для рассеянного дневного света.
Но почему пространство такое узкое? Неужели нельзя было выбрать нормальную точку для красного и зеленого цвета?
В 96 году было нельзя. Более того такой выбор был более чем логичен. Ведь основные цвета sRGB — это цвета люминофоров у кинескопов того времени. Именно поэтому старые ЭЛТ-мониторы отлично справлялись с воспроизведением цвета в пространстве sRGB без каких либо дополнительных калибровок.
А вот для современных ЖК-мониторов такая задача совсем нетривиальная. Поэтому сейчас корректное отображение цветового пространства sRGB по-прежнему редкость и встречается только в дорогих мониторах. За редким исключением…
Что такое ΔE?
Но что значит фраза “корректное отображение цветового пространства”?
За это отвечает показатель показатель ΔE. А что это такое, разберем на примере доступного профессионального монитора.
В идеале, цвета которые отображает монитор, должны полностью совпадать с цветами, описанными в рабочем цветовом пространстве. Так как если замерить спектр свечения базового синего, зеленого, красного, а также белого цвета разместить их на диаграмме, новые точки должны полностью совпасть координатами обозначенными в цветовом пространстве.
Но в реальности, к сожалению, так никогда не бывает. Всегда есть какая-то погрешность, вот эта погрешность и является показателем ΔE или Дельта E.
Empfindung — Ощущение
Можно сказать, что ΔE — это среднее расстояние междут эталонными координатами цветового пространства и реальными цветами, которые отображает монитор.
В нашем случае производитель заявляет, что в этом мониторе ΔE<2. Это много или мало?
Считается, что погрешность ΔE<3 будет незаметна для среднего человека. Поэтому для профессионального уровня стандартом считается ΔE<2, в этом случае ошибки совсем незначительные, но натренированный глаз профессионала может их увидеть. А вот показатель ΔE<1 считается неразличимым для человеческого глаза.
Так как это монитор профессионального уровня он проходит заводскую калибровку. И в коробку с монитором кладут сертификат CalMAN Verified с подробным отчетом о результатах калибровки.
И вот конкретно в нашем экземпляре среднее отклонение ΔE всего 0,6, что существенно лучше заявленных на коробке. А это значит, что монитор идеально подойдет для работы с графикой и видео в цветовых пространствах sRGB и REC.709. То есть для 99% контента в сети.
Adobe RGB
Тем не менее есть вещи, для которых этот дисплей, а точнее пространство sRGB не подходит — а именно полиграфия.
Стандартом для четырехцветной печати является цветовое пространство SWOP CMYK. Оно не очень широкое, но существенно выходит за границы sRGB в области зеленых и голубых оттенков. Поэтому для того, чтобы была возможность корректно отобразить CMYK цвета на RGB мониторе придумали пространство Adobe RGB.
По сути, это тот же sRGB со сдвинутой вверх точкой зеленого, так чтобы внутрь полностью поместился SWOP CMYK.
С этим цветовым пространством работают только очень дорогие профессиональные мониторы. А всё потому что кроме полиграфии, и профессиональной работы с фотографиями оно ни для чего не походит.
DCI-P3
Тем не менее замена для sRGB есть и это, конечно цветовое пространство DCI-P3.
У него шире цветовой охват — 130,2% sRGB и 45,5% всего видимого человеком спектра.
Тут более правильные красный и зеленые цвета. А синий цвет такой-же как у sRGB и Adobe RGB. Таже осталась нехватка в области голубых и сине-зеленых оттенков.
Но все равно стандарт куда интереснее sRGB. Изначально он разрабатывался для проекторов в цифровых кинотеатрах, но потом был адаптирован для мониторов. И в 2015 году его на вооружение взяли Apple, поэтому вся их техника по умолчанию работает в DCI-P3, что совершенно прекрасно. Также многие смартфоны на Android тоже поддерживают это цветовое пространство.
А вот Windows нормально с DCI-P3 работать не умеет. Поэтому, даже если ваш монитор способен отображать более широкую цветовую палитру DCI-P3, вы всё равно этого не увидите из-за вопросов совместимости. Но есть обход этого ограничения. Например, вы можете активировать DCI-P3 в Chrome.
Для этого вам надо будет зайти в экспериментальные функции и активируйте профиль Display P3 D65. А вот на этих сайтах можно посмотреть наглядную разницу между sRGB и DCI-P3:
Выводы
В целом, цветовые пространства и теория цвета — практически бесконечные темы.
Мы не стали останавливаться на гамма-коррекции и супершироком цветовом пространстве BT.2020, об этом мы говорили в наших материалах про HDR10+ и Dolby Vision. Также рекомендуем материал про ЭЛТ-мониторы, где мы рассказывали про люминофор.
DCI-P3 – что это такое и почему ему нужно соответствовать на 100%?
Видеофилы, как и аудиофилы, люди исключительно привередливые, правда, им живется намного легче – продемонстрировать своим друзьям и близким, почему они тратят такие большие деньги на правильные проекторы и телевизоры, гораздо проще. Однако и они могут оказаться в тупике, если им придется объяснять сложные технические особенности предмета своей гордости простым языком. Постараемся сделать это за них, и в качестве примера поговорим о цветовых пространствах.
Производители видеотехники обычно указывают в процентах соответствие цветового охвата своего устройства тому или иному пространству – Rec 709, Rec 2020, sRGB, DCI-P3 и так далее. Обычному человеку, далекому от кино- и видеосъемок, данные аббревиатуры и числа абсолютно ни о чем не говорят, тем не менее, они важны для понимания того, насколько корректно тот или иной проектор или телевизор воспроизводит цветовую палитру.
Что такое цветовое пространство?
Цветовое пространство – это диапазон цветов в видимом человеком спектре, который может воспроизвести то или иное устройство – проектор, дисплей, телевизор. Его можно представить как палитру, из которой создатель изображения или кинокартины может выбирать нужные ему цвета. Разумеется, чем богаче такая палитра, тем более насыщенные изображения можно создавать. Поскольку на данный момент любые дисплеи или проекторы неспособны передавать все цвета, которые различает человеческий глаз, крайне важно, чтобы цветовой охват устройства закрывал как можно большую часть видимого спектра. Палитру цветов обычно изображают в виде треугольника, расположенного внутри разноцветной фигуры, напоминающей собой подкову. Это упрощенное графическое представление цветового охвата устройства по отношению к целевому цветовому пространству и к полному видимому человеком спектру (CIE 1931).
Существует множество стандартов цветовых пространств, используемых для разных задач. От одного перечисления голова может пойти кругом, и разобраться неподготовленному человеку в них непросто. Поэтому в нашей статье мы уделим внимание одному из них – DCI-P3, потому что корректная работа проектора с данным цветовым пространством очень важна для создания дома аналога настоящего кинотеатра.
DCI-P3
Итак, спецификации цветового пространства DCI-P3 были утверждены в 2005 году организацией Digital Cinema Initiative (DCI), объединяющей все ведущие голливудские студии. При разработке данного пространства основной задачей было получение единого для всей киноиндустрии стандарта цветопередачи для цифровых производственных цепочек, проекционных систем, носителей и так далее. Идея состоит в том, чтобы вся экосистема кинопроизводства и кинопроката работала в одном цветовом пространстве – от съемок и постпродакшна до тиражирования цифровых и физических копий для кинотеатров и домашнего просмотра. И чтобы любой зритель в кино или у экрана телевизора мог видеть именно ту цветовую гамму, на которую ориентировался режиссер. Кроме того, такой подход обеспечивает полное совпадение цветовой палитры, считываемой проигрывателем с оптических или жёстких дисков, с той, что воспроизводит проектор. Следующий важный момент – при утверждении спецификаций DCI-P3 специалисты ориентировались на цветопередачу аналоговой кинопленки, с тем чтобы при оцифровке всех классических фильмов они воспроизводились на новом цифровом оборудовании максимально близко к оригиналу.
Цветовое пространство DCI-P3 закрывает 53,5% всей видимой человеком цветовой палитры, и в нём сегодня производится подавляющая часть контента в разрешении 4K и в форматах расширенного динамического диапазона HDR, записанного на дисках Ultra HD Blu-ray и транслируемого стриминговыми видеосервисами. И для того, чтобы ваш проектор или дисплей безупречно отрабатывал такой контент, необходимо соблюдение им на 100% спецификаций DCI-P3 – точки белого в 6300К (данная точка была выбрана из-за особенностей цветопередачи ксеноновых кинотеатральных проекторов в условиях полного затемнения), референсные значения первичных красного, зеленого и синего цветов, и, разумеется, все остальные цвета, формируемые на основе первичных.
Как эта информация поможет при выборе проектора?
Если вы хотите получить дома картинку, максимально приближенную к кинотеатральной, то выбирать нужно тот проектор, который разрабатывался специально для воспроизведения кинофильмов, созданных в стандартном для кино цветовом пространстве. Например такой, как BenQ W5700S, в котором применена фирменная технология CinematicColor, гарантирующая 100% покрытие цветового пространства DCI-P3. Этот проектор построен на технологии DLP, и важной его частью является шестисегментное цветовое колесо RGBRGB. В нём идеальный баланс и цветопередача достигаются благодаря высокой точности и строжайшему контролю качества при изготовлении, поскольку даже незначительные различия на наноуровне влекут за собой отклонения в части цветового спектра. Высочайшая точность обеспечивается за счет прецизионных наноэталонов, с помощью которых осуществляется проверка более 20 комбинаций угла для задания цвета и покрытия цветового колеса. На каждое цветовое колесо осторожно наносится покрытие особо чистого цвета в точном соответствии с требованиями голливудского стандарта цветопередачи.
Следующая важная составляющая технологии CinematicColor – оптико-механическая система BenQ. Она включает набор тщательно отполированных линз, которые гарантирует попадание всего объема света, исходящего от источника, на DMD-чип и проекционный объектив.
Не менее важно и то, что каждый проектор BenQ с технологией CinematicColor походит заводскую калибровку с помощью специальных инструментов и программного обеспечения. Это необходимо для правильной настройки относительно заданной цветовой температуры источника света, осуществления гамма-коррекции, а также настроек уровней чёрного и белого, баланса «по серому», согласования цветов RGBCMY, оттенков, насыщенности, яркости. Протокол о результатах настройки и калибровки каждого проектора BenQ W5700S включается в комплект поставки. То есть покупатель может быть полностью уверен в том, что его проектор воспроизводит цвета именно так, как это было задумано в Голливуде.
В видеотехнике не бывает мелочей, а сложные и, на первый взгляд, непонятные термины скрывают за собой заботу производителя о том, чтобы зритель получал максимум удовольствия от просмотра. Правильные домашние развлечения требуют правильного оборудования, и чем лучше вы будете разбираться в тонкостях терминологии и технологий, тем легче будет сделать выбор.
Полезные советы по построению и оборудованию домашнего кинозала собраны здесь.
Что такое DCI-P3 в смартфонах?
DCI-P3 (Digital Cinema Initiatives — P3) – это стандарт цветового пространства, который используется в киноиндустрии и других областях для определения цветового охвата. В смартфонах, DCI-P3 представляет собой технологию, которая позволяет дисплею воспроизводить широкий спектр цветов, близкий к тому, что можно наблюдать на профессиональных мониторах и кинопроекторах.
DCI-P3 обеспечивает более насыщенные и реалистичные цвета, особенно в оттенках красного и зеленого, по сравнению с более стандартным sRGB. Он позволяет отображать больше оттенков и создавать более точные и яркие изображения, особенно при просмотре фотографий, видео и фильмов, которые используют широкий цветовой спектр.
Что касается воздействия на дисплей и зрение, использование DCI-P3 не вредит дисплею само по себе. Однако, более яркие и насыщенные цвета могут вызывать различные визуальные эффекты у некоторых людей, особенно при длительном использовании устройства. Это может включать чувствительность к яркому освещению, возможность возникновения утомления глаз, а в редких случаях — головные боли.
Чтобы снизить потенциальное влияние на зрение, можно принять несколько мер:
1. Правильная настройка яркости и контрастности дисплея смартфона.
2. Регулярные перерывы при использовании устройства.
3. Оптимальное освещение окружающей среды.
4. Если у вас возникают проблемы с зрением или дискомфорт, важно обращаться к специалисту по зрению для диагностики и консультации.
В целом, при правильном использовании и соблюдении рекомендаций, использование DCI-P3 на смартфонах не должно вызывать серьезного вреда дисплею или зрению.
Что такое режим sRGB в смартфонах и зачем он нужен?
Сегодня говорим о сложных вещах простыми словами. Экраны смартфонов — загадочный элемент. В каждом смартфоне экран передает изображения по-своему. Еще большая загадочность в том, что будучи абсолютно разными, экраны умудряются при этом круто показывать конечную картинку пользователю.
Разные оттенки серого, «настоящий» черный и белые цвета, чего только не встретишь на рекламных проспектах каждого нового флагмана и в ветках обсуждений на форумах. Точность передачи изображения важный параметр для людей, которые используют смартфон не только как средство для потребления контента, но и как средство для создания этого контента. Фотографы, дизайнеры и прочие специалисты должны быть уверены в том, что изображение на экране смартфона передает им максимально «честную» картинку.
Маленький пример из реальной жизни. Я часто публикую фотографии снятые на смартфон в Instagram, предварительно обрабатывая их в специальных приложениях. По завершению обработки я вижу, что полученный результат меня устраивает и готовлюсь показать свою «работу» широкой публике. Здесь наступает важный момент: а как будет выглядеть эта же фотография на экранах смартфонов у тысячи людей? К примеру, создавая фото на iPhone, я уверен в том, что передам всем пользователям iPhone то, что хотел показать на этой фотографии. Но я точно знаю, что изображение на экране Samsung или LG будет выглядеть иначе. Порой кардинально иначе и не всегда в лучшую сторону.
Если я возьмусь за подобные задачи на Android-смартфоне, мне будет крайне трудно предугадать, как фотография снятая на Pixel’e, будет выглядеть у других. Хотелось бы иметь какой-то усредненный вариант изображения, чтобы отталкиваться от него. Такой вариант встречается в некоторых моделях — это режим изображения sRGB. В Pixel’е он включается через меню для разработчиков.
Про основы RGB
sRGB — это цветовое пространство в пределах цветового пространства RGB. В свою очередь RGB — это такое цветовое пространство, в рамках которого, любое изображение может быть построено из комбинации трех цветов Red, Green и Blue.
Дабы не засорять ваш мозг терминами о Adobe RGB, который используется в профессиональной отрасли графики, просто запомните: на экранах смартфона sRGB — это необходимый минимум. Он покажет изображения, так сказать, в более правдоподобном обличии.
Почему sRGB это лучшее, что вы можете выжать из экрана смартфона на Android?
Все дело в погрешности. Люди создающие контент, видео или фото, при правильном подходе производят все действия на профессиональном оборудовании и позже выкладывают эту информацию в сеть. Вы как потребитель можете довериться настройкам и калибровке своего экрана, но с большой долей вероятности картинка, которую вы будет наблюдать на экране не будет соответствовать действительности и задумке автора.
Да, тот же Super AMOLED у Samsung приукрашает действительность, на нем фото и видео выглядят сочно. Но бывают моменты, когда из-за особенности экрана вы получаете изображения с «заваленным» контрастом и так далее.
Для этого производители смартфонов придумывают собственные профили изображения. Не будем далеко ходить и возьмем тот же Samsung с его «адаптивным» режимом изображения. Частично этот режим оправдывает свое название. Как говорится, каждый выкручивается как может. У Samsung собственная технология, у другого производителя тоже своя собственная. А есть производители смартфонов, которые вообще не позволяют ничего настроить, откалибровали по заводу и пустили в продажу.
В Pixel и OnePlus побеспокоились об этом и добавили возможность включения режима sRGB. Проблема скрывается не в самих экранах и производителях, а в ограничениях операционной системы Android.
Почему sRGB не массовый стандарт для всех?
Экраны всех смартфонов не могут быть одинаковыми с маркетинговой точки зрения. Каждый пытается как-то выделиться и показать свое видение «красивой картинки». Сам режим sRGB трудно назвать «красивым», он нейтральный. Если вы всю жизнь смотрели на экран Samsung Galaxy, перейти на sRGB будет не просто, да и не каждому это нужно. Но основной причиной является то, что операционная система Android, включая 7-ю версию, не имеет собственного профиля управления цветами. Да, Android не умеет управлять цветами на уровне системы, поэтому производителям приходится делать все в индивидуальном порядке. Отсюда такой цветовой зоопарк и поэтому иногда режимы, предусмотренные производителем смартфона, могут работать некорректно, просто сам Android не понимает как с этим работать.
Есть ли что-то лучше sRGB?
Да, есть. К примеру профиль DCI-P3. В мобильные устройства он пришел совсем недавно. Такой профиль стоит у LG G5, iPhone 7 и 7 plus. Так же его «завезли» в iPad Pro и новые Macbook. DCI-P3 используется в цифровых кинотеатрах, это цветовое пространство охватывает большую часть цветового спектра естественного происхождения. Если ваша работа связана с графикой и изображением, рекомендуем использовать эти устройства, как говориться, чтобы не отходить от стандартов отрасли и не « замыливать » себе глаз другими «искусственными» режимами изображения.
Так ли важен sRGB у Android?
Профиль sRGB не является обязательным режимом работы экрана, просто в рамках системы Android — это единственный режим, который позволяет добиться максимально «честной» картинки. Исключением можно назвать DCI-P3 у LG G5, который полностью управляется алгоритмами LG, компания потратила уйму человеко-часов, чтобы завести этот режим в Android.
Главная трудность
Проблема в том, что с течением времени мы не привыкли смотреть на «правильную» картинку и балуем себя различными вариациями изображений, которые нам подсовывают производители. Именно поэтому не факт, что вы сможете использовать sRGB профиль в повседневной жизни, глаз так и попросит больше цветов и контрастов.