Цветовые пространства

Цветовое пространство представляет собой абстрактную математическую модель, которая задаёт определённый набор цветов через систему координат. В частности, палитры, построенные по аддитивному принципу RGB, описываются трёхмерной моделью. Это означает, что каждый цвет внутри такой палитры может быть точно определён уникальным сочетанием трёх координат.

Цветовая модель CIE 1931

В 1931 году Международная комиссия по освещению (Commission internationale de l'éclairage) утвердила модель CIE XYZ как эталонное цветовое пространство. Поскольку эта модель охватывает максимально широкий диапазон цветов, она и сегодня служит стандартом для анализа и сопоставления других цветовых моделей.

Следует учитывать, что ни одно устройство для отображения цветных изображений - будь то монитор или принтер - не способно воспроизвести весь спектр цветов, различимый человеческим глазом. Более того, диапазоны цветов у разных устройств часто не совпадают, поэтому один и тот же оттенок может выглядеть по-разному в зависимости от модели оборудования. Для устранения подобных несоответствий применяются так называемые рабочие цветовые пространства.

Использование стандартных цветовых пространств при обработке изображений обеспечивает соответствие диапазону цветов, доступному конкретному устройству вывода. Кроме того, это повышает вероятность того, что одно и то же изображение будет выглядеть схоже на разных устройствах, если они работают в рамках одинакового цветового пространства.

sRGB

Стандарт sRGB был создан в 1996 году совместными усилиями компаний HP и Microsoft. В его основу лёг телевизионный стандарт HDTV BT.709, благодаря чему цветовые охваты sRGB и BT.709 полностью совпадают.

sRGB признан международным стандартом для отображения изображений в интернете, и все современные веб-браузеры используют именно это цветовое пространство по умолчанию. Сохраняя изображение в формате sRGB, можно быть уверенным, что его цвета будут корректно воспроизводиться на разных мониторах без заметных искажений, независимо от используемой программы просмотра. Хотя диапазон sRGB может показаться ограниченным, его возможностей вполне достаточно для большинства задач фотографов — от съёмки и обработки фотографий до их печати.

Цветовое пространство sRGB охватывает лишь около 36% спектра, различимого человеческим глазом. В нём зелёный оттенок выглядит скорее салатовым, красный имеет лёгкий коричневатый оттенок, а наибольшие трудности возникают с голубым цветом из-за его близости к белому. При этом передача синего достаточно качественная, а точка белого соответствует стандарту D65 с цветовой температурой 6500К, характерной для рассеянного дневного света. По этой причине в sRGB не рекомендуется работать с изображениями, содержащими насыщенные голубые тона, глубокие пурпурные оттенки, яркие изумрудно-зелёные цвета или чистые жёлтые пигменты.

Базовые цвета sRGB – это цвета люминофоров ЭЛТ-мониторов 1990-х годов. Именно поэтому такие устройства хорошо справлялись с воспроизведением палитры sRGB и для их настройки было достаточно простого колориметра. Современные ЖК-мониторы, напротив, испытывают больше сложностей при работе в этом цветовом пространстве.

TN матрицы способны отобразить около 95% пространства sRGB

IPS матрицы среднего класса - 98-100% sRGB

OLED матрицы способны превышать охват sRGB на 25-30%

Adobe RGB

Стандартом для четырёхцветной печати принято цветовое пространство SWOP CMYK. Его охват не слишком широк, однако он заметно выходит за пределы sRGB в области зелёных и голубых оттенков. По сути, это модифицированное sRGB с поднятой точкой зелёного, что позволяет полностью вместить диапазон SWOP CMYK.

В 1998 году компания Adobe Systems представила цветовое пространство Adobe RGB, которое точнее, чем sRGB, соответствует палитре, используемой при печати на высококачественных цветных принтерах. Adobe RGB охватывает около 50% цветового диапазона CIE, хотя визуально различия между ним и sRGB не всегда очевидны.

Adobe RGB является специализированным цветовым пространством, применяемым преимущественно в профессиональной фотопечати. Для корректной работы с изображениями в этом формате требуется специальное программное обеспечение, а также принтеры или фотолаборатории, поддерживающие соответствующий профиль. Если же изображение Adobe RGB открывать в программах, не поддерживающих этот стандарт, все цвета, выходящие за пределы sRGB, будут обрезаны, и картинка потеряет насыщенность.

DCI-P3

Цветовое пространство DCI-P3 было предложено в 2007 году Обществом инженеров кино и телевидения (SMPTE) как стандарт для цифровых проекторов. Оно воспроизводит палитру, характерную для киноплёнки. По охвату DCI-P3 превосходит sRGB и близко к Adobe RGB, однако различается направленностью: Adobe RGB шире в области сине-зелёных оттенков, тогда как DCI-P3 - в красной части спектра. Основное применение этого пространства связано с кинематографом.

Диапазон DCI-P3 составляет 130,2% от sRGB и охватывает около 45,5% всего видимого спектра. В нём точнее передаются красные и зелёные цвета, а синий остаётся таким же, как в sRGB и Adobe RGB. При этом сохраняется недостаток в области голубых и сине-зелёных оттенков.

Позднее стандарт был адаптирован для мониторов. С 2015 года компания Apple внедрила его во все свои устройства, сделав DCI-P3 цветовым пространством по умолчанию. Кроме того, сенсоры Sony работают с ним нативно. В операционной системе Windows поддержка DCI-P3 отсутствует, но при наличии монитора с соответствующим охватом можно установить профиль вручную.

Конвертация цветового охвата

При переводе изображений из широких цветовых пространств в sRGB происходит сужение цветового охвата (гаммут-маппинг). Яркие цветы, насыщенные оттенки неба и другие элементы могут потерять часть своей интенсивности.

Критические зоны потерь при конвертации в sRGB:

• Пурпурно-красные оттенки (координаты RGB: 255,0,128)
• Изумрудно-зеленые тона (координаты RGB: 0,255,128)
• Сине-фиолетовые цвета (координаты RGB: 128,0,255)

Конвертация из sRGB в более широкие пространства не приводит к расширению реального цветового охвата - изображение останется в рамках исходного стандарта. При этом файл увеличится в размере из-за добавления дополнительной цветовой информации.

Корректное отображение цветового пространства

В идеале цвета, отображаемые монитором, должны полностью совпадать с координатами, заданными рабочим цветовым пространством. Если измерить спектр свечения базовых оттенков — синего, зелёного, красного и белого — и нанести их на диаграмму, точки должны совпасть с эталонными координатами. Однако на практике это недостижимо: всегда присутствует определённая погрешность, которая выражается показателем ΔE.

По сути, ΔE отражает среднее отклонение между эталонными координатами цветового пространства и реальными цветами, воспроизводимыми монитором. Считается, что при ΔE<3 различия остаются незаметными для большинства людей. Для профессиональной работы стандартом является ΔE<2 — ошибки минимальны, но опытный глаз способен их уловить. Значение ΔE<1 считается полностью неразличимым для человеческого зрения. Я использую монитор с точностью ΔE<0.2, что вполне достижимо на OLED-панелях.