Perché c'è una differenza tra la gamma di colori CIE XYZ e CIE RGB?
Ancora un'altra domanda sullo spazio colore ...
Nella mia ricerca sul sistema CIE XYZ, ho scoperto che si basa sugli esperimenti di corrispondenza del colore RGB CIE e che, poiché il sistema RGB necessitava di valori negativi occasionali, XYZ è stato sviluppato per avere un sistema completamente non negativo. Da ciò deduco che le funzioni di corrispondenza dei colori x (), y () e z () sono solo trasformazioni delle funzioni originali r (), g () e b (), utilizzando esattamente gli stessi dati. Ho anche scoperto online che i sistemi XYZ e RGB erano completamente intercambiabili e XYZ è semplicemente preferito per la mancanza di componenti negativi.
Se ciò non è corretto, correggimi!
Tuttavia, se sono intercambiabili e si basano sugli stessi dati, perché il confronto di Wikipedia dei due spazi mostra una netta differenza? La sezione sinuosa mancante al di fuori di quel triangolo interno è solo le aree in cui il sistema CIE RGB dovrebbe essere negativo?
https://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space#CIE_RGB_color_space
Risposte
Esatto, la sezione sinuosa mancante nell'area verde-ciano-blu rappresenta il punto in cui il componente rosso dovrebbe diventare negativo per esprimere quei colori nelle coordinate CIE RGB.
RGB e XYZ sono, a un livello, solo diversi sistemi di coordinate che coprono lo stesso spazio colore, lo spazio di tutti i colori visibili alla tipica visione umana. In senso matematico, se usati come coordinate, non c'è niente di sbagliato con valori RGB negativi (a patto che la luminanza complessiva del colore rimanga positiva). Ma presenta un problema per la memorizzazione o la trasmissione di tali valori, poiché i formati di immagine convenzionali e i protocolli del segnale di visualizzazione come HDMI ecc. Consentono solo valori positivi.
Su un altro livello, vengono utilizzati vari spazi colore RGB perché rappresentano più o meno direttamente i subpixel rosso, verde e blu effettivi sul display. Ovviamente non possono emettere luce negativa, quindi il triangolo RGB nello spazio colore rappresenta la gamma di colori che può essere prodotta dal display.
Sfortunatamente, poiché il luogo spettrale è curvo, non è possibile che 3 primari possano coprire l'intera cosa. Tutti gli spazi RGB inevitabilmente tagliano una grossa fetta dei colori verde / blu altamente saturi.
Lo spazio XYZ ha il problema opposto. Tutti i colori visibili possono essere rappresentati utilizzando solo valori positivi in XYZ, ma i colori primari XYZ stessi non sono colori fisicamente possibili: sono ben al di fuori della gamma visibile. Quindi, c'è una grossa fetta di spazio XYZ che non è valido come colore. E non è banale determinare esattamente quali valori sono o non sono validi, poiché devi verificare se cadono all'interno o all'esterno del luogo spettrale curvo. Questo significa anche che hai bisogno di più bit per componente per ottenere una buona precisione, se memorizzi / trasmetti immagini espresse in XYZ — 8 bit non funzioneranno, probabilmente nemmeno 10 bit, forse 12 bit farebbero il lavoro.
Se vogliamo creare schermi che coprano più della gamma visibile, alla fine dovremo passare a 4, 5 o più primari. Tuttavia, ciò non significa che abbiamo bisogno di spazi colore a 4 o 5 dimensioni. Un dispositivo di visualizzazione futuristico potrebbe essere alimentato da immagini nello spazio XYZ, ad esempio, e il dispositivo deciderebbe il modo migliore per generare ogni colore utilizzando i primari che ha a disposizione.
Non esiste luce negativa o colore chiaro. Avere un modello con valori negativi potrebbe dare alle persone idee divertenti. Quindi la luce si comporta rigorosamente come numeri naturali positivi.
Ovviamente per quanto riguarda le coordinate possono avere valori negativi. Ma questo solleverebbe la domanda che hai: come puoi avere valori al di fuori dell'intervallo. Bene, non è una trama di gamma come sei abituato a vedere è solo il sistema di coordinate utilizzato. Non dice nulla del dispositivo come una trama di dire sRGB. Quindi potrebbe essere un po 'fuorviante disegnarlo allo stesso modo.
Sì, i valori di un sistema di coordinate baricentrico al di fuori di un triangolo necessitano di valori negativi.
I colori CIE RGB originali includevano la luminanza all'interno della codifica effettiva e i colori di base originali scelti per CIE RGB sono stati scelti perché erano facili da riprodurre in quel momento. Ciò ha reso molto più semplice e preciso l'esecuzione di esperimenti sui colori che richiedevano alle persone di classificare i colori durante la produzione di quei colori con attrezzature fisiche reali.
Ma, a causa di queste due scelte, alcuni dei colori richiedevano che il valore del rosso (quando tracciato su un grafico) scendesse sotto lo zero. All'epoca avere valori negativi era considerato ok perché l'occhio ha difficoltà nella gamma di colori 700nm, quindi un piccolo errore qui ha permesso una maggiore precisione generale.
Tuttavia, ciò ha causato un problema durante la traduzione dei colori CIE RGB in colori fisici reali. Così hanno convocato un pannello, poi hanno discusso (molto) e hanno escogitato lo spazio colore CIE XYZ. CIE XYZ tenta di separare la luminanza (luminosità percepita) dalla gamma di colori codificandola nel canale Y e rimuove anche quei fastidiosi valori negativi.
Ma dovevano rappresentare tutti i colori nello spazio colore originale CIE RGB nel nuovo spazio colore CIE XYZ. Quindi, il pannello CIE ha creato funzioni di corrispondenza del colore (o matrice a seconda di come la si guarda) che rappresenta esattamente la gamma di colori CIE RGB nella gamma di colori CIE XYZ. Quindi, quando si mappano entrambe le gamut su un grafico 2D, verranno effettivamente tracciate in punti diversi all'interno dello stesso grafico perché sono rappresentate da valori diversi.
Tieni presente che è possibile che due diverse lunghezze d'onda della luce siano percepite come lo stesso esatto colore purché la somma ponderata delle distribuzioni spettrali sia equivalente. Ma questa è una storia diversa.