¿Por qué hay una diferencia entre la gama de colores CIE XYZ y CIE RGB?
Otra pregunta más sobre el espacio de color ...
En mi investigación sobre el sistema CIE XYZ, descubrí que se basa en los experimentos de coincidencia de color CIE RGB, y que debido a que el sistema RGB necesitaba valores negativos ocasionales, XYZ se desarrolló para tener un sistema completamente no negativo. De esto infiero que las funciones de coincidencia de color x (), y () y z () son solo transformaciones de las funciones r (), g () y b () originales, usando exactamente los mismos datos. También encontré en línea que los sistemas XYZ y RGB eran completamente intercambiables, y XYZ se prefiere simplemente por la falta de componentes negativos.
Si eso es incorrecto, corrígeme.
Sin embargo, si son intercambiables y se basan en los mismos datos, ¿por qué la comparación de Wikipedia de los dos espacios muestra una marcada diferencia? ¿Es la sección curvada que falta fuera de ese triángulo interior solo las áreas donde el sistema CIE RGB tendría que ser negativo?
https://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space#CIE_RGB_color_space
Respuestas
Correcto, la sección con curvas que falta en el área verde-cian-azul representa donde el componente rojo tendría que volverse negativo para expresar esos colores en las coordenadas CIE RGB.
RGB y XYZ son, en un nivel, simplemente sistemas de coordenadas diferentes que cubren el mismo espacio de color, el espacio de todos los colores visibles para la visión humana típica. En un sentido matemático, cuando se usan como coordenadas, no hay nada de malo en los valores RGB negativos (siempre que la luminancia general del color permanezca positiva). Pero presenta un problema para almacenar o transmitir dichos valores, ya que los formatos de imagen convencionales y los protocolos de señal de visualización como HDMI, etc., solo permiten valores positivos.
En otro nivel, se utilizan varios espacios de color RGB porque representan más o menos directamente los subpíxeles reales rojos, verdes y azules de la pantalla. Esos no pueden emitir luz negativa, por supuesto, por lo que el triángulo RGB en el espacio de color representa la gama de colores que puede producir la pantalla.
Desafortunadamente, debido a que el locus espectral es curvo, no hay forma de que 3 primarios puedan cubrir todo. Todos los espacios RGB cortan inevitablemente una gran parte de los colores verde / azul altamente saturados.
El espacio XYZ tiene el problema opuesto. Todos los colores visibles se pueden representar usando solo valores positivos en XYZ, pero los colores primarios XYZ en sí mismos no son colores físicamente posibles, están fuera de la gama visible. Entonces, hay una gran parte del espacio XYZ que no es válido como color. Y no es trivial determinar exactamente qué valores son válidos o no, ya que debe probar si se encuentran dentro o fuera del locus espectral curvo. Esto también significa que necesita más bits por componente para obtener una buena precisión, si almacena / transmite imágenes expresadas en XYZ, 8 bits no funcionarán, probablemente tampoco 10 bits, quizás 12 bits bastarían.
Si queremos hacer pantallas que cubran más de la gama visible, eventualmente necesitaremos pasar a 4, 5 o más primarias. Sin embargo, eso no significa que necesitemos espacios de color de 4 o 5 dimensiones. Un dispositivo de visualización futurista podría alimentarse de imágenes en el espacio XYZ, por ejemplo, y el dispositivo decidiría la mejor manera de generar cada color utilizando los colores primarios disponibles.
No existe la luz negativa o el color claro. Tener un modelo con valores negativos podría dar a la gente ideas divertidas. Entonces, la luz se comporta estrictamente como números naturales positivos.
Por supuesto, en lo que respecta a las coordenadas, pueden tener valores negativos. Pero esto haría surgir la pregunta que tienes: ¿Cómo puedes tener valores fuera del intervalo? Bueno, no es un diagrama de gama como el que está acostumbrado a ver, es solo el sistema de coordenadas utilizado. No dice nada del dispositivo como una trama de, por ejemplo, sRGB. Por lo tanto, podría ser un poco engañoso dibujarlo de la misma manera.
Sí, los valores de un sistema de coordenadas baricéntrico fuera de un triángulo necesitan valores negativos.
Los colores CIE RGB originales incluían luminancia dentro de la codificación real, y se eligieron los colores base originales elegidos para CIE RGB porque eran fáciles de reproducir en ese momento. Esto hizo que fuera mucho más fácil y preciso realizar experimentos de color que requerían que las personas clasificaran los colores al producir esos colores con equipo físico real.
Pero, debido a estas dos opciones, algunos de los colores requerían que el valor rojo (cuando se traza en un gráfico) cayera por debajo de cero. En ese momento, tener valores negativos se consideró correcto porque el ojo tiene dificultades en el rango de colores de 700 nm, por lo que un pequeño error aquí permitió una mayor precisión en general.
Pero esto causó un problema al traducir los colores CIE RGB en colores físicos reales. Entonces convocaron un panel, luego discutieron (mucho) y se les ocurrió el espacio de color CIE XYZ. CIE XYZ intenta separar la lumanancia (brillo percibido) de la gama de colores codificándola en el canal Y, y también elimina esos molestos valores negativos.
Pero, necesitaban representar todos los colores en el espacio de color CIE RGB original en el nuevo espacio de color CIE XYZ. Por lo tanto, el panel CIE creó funciones de coincidencia de colores (o una matriz, según cómo se mire) que representa exactamente la gama de colores CIE RGB en la gama de colores CIE XYZ. Por lo tanto, cuando mapee ambas gamas en un gráfico 2D, en realidad se trazarán en diferentes puntos dentro del mismo gráfico porque están representados por valores diferentes.
Tenga en cuenta que es posible que dos longitudes de onda de luz diferentes se perciban como el mismo color exacto siempre que la suma ponderada de las distribuciones espectrales sea equivalente. Pero esa es una historia diferente.