Почему существует разница между цветовым охватом CIE XYZ и CIE RGB?
Еще один вопрос о цветовом пространстве ...
В своем исследовании системы CIE XYZ я обнаружил, что она основана на экспериментах по сопоставлению цветов CIE RGB, и что, поскольку системе RGB требовались случайные отрицательные значения, XYZ была разработана для того, чтобы иметь полностью неотрицательную систему. Из этого я делаю вывод, что функции согласования цветов x (), y () и z () - это просто преобразования исходных функций r (), g () и b () с использованием точно таких же данных. Я также обнаружил в Интернете, что системы XYZ и RGB полностью взаимозаменяемы, а XYZ предпочтительнее из-за отсутствия каких-либо отрицательных компонентов.
Если это не так, пожалуйста, поправьте меня!
Однако, если они взаимозаменяемы и основаны на одних и тех же данных, почему сравнение этих двух пространств в Википедии показывает заметную разницу? Является ли отсутствующий изогнутый участок за пределами внутреннего треугольника только областями, в которых система CIE RGB должна быть отрицательной?
https://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space#CIE_RGB_color_space
Ответы
Верно, отсутствующий изогнутый участок в зелено-голубо-синей области представляет, где красный компонент должен был бы стать отрицательным, чтобы выразить эти цвета в координатах CIE RGB.
На одном уровне RGB и XYZ - это просто разные системы координат, охватывающие одно и то же цветовое пространство - пространство всех цветов, видимых обычному человеческому зрению. В математическом смысле, когда они используются в качестве координат, нет ничего плохого в отрицательных значениях RGB (пока общая яркость цвета остается положительной). Но это действительно представляет проблему для хранения или передачи таких значений, поскольку традиционные форматы изображений и протоколы сигналов отображения, такие как HDMI и т. Д., Допускают только положительные значения.
На другом уровне используются различные цветовые пространства RGB, потому что они более или менее напрямую представляют фактические красные, зеленые и синие субпиксели на дисплее. Конечно, они не могут излучать отрицательный свет, поэтому треугольник RGB в цветовом пространстве представляет собой цветовую гамму, которую может воспроизводить дисплей.
К сожалению, из-за искривления спектрального локуса невозможно, чтобы три основных цвета покрыли все это целиком. Все пространства RGB неизбежно отсекают большой кусок насыщенного зеленого / синего цветов.
В пространстве XYZ есть противоположная проблема. Все видимые цвета могут быть представлены с использованием только положительных значений в XYZ, но сами основные цвета XYZ не являются физически возможными цветами - они находятся далеко за пределами видимой гаммы. Итак, есть большой кусок пространства XYZ, который нельзя использовать в качестве цвета. И нетривиально точно определить, какие значения действительны, а какие нет, так как вам нужно проверить, попадают ли они внутрь или за пределы изогнутого спектрального локуса. Это также означает, что вам нужно больше битов на компонент для получения хорошей точности, если вы храните / передаете изображения, выраженные в XYZ - 8 бит не подойдут, возможно, не 10 бит, возможно, 12 бит подойдут.
Если мы хотим сделать дисплеи, покрывающие большую часть видимой гаммы, нам в конечном итоге потребуется перейти на 4, 5 или более основных цветов. Однако это не означает, что нам нужны 4- или 5-мерные цветовые пространства. Например, футуристическое устройство отображения может питаться изображениями в пространстве XYZ, и устройство будет решать, как лучше всего генерировать каждый цвет, используя доступные основные цвета.
Не существует таких вещей, как отрицательный свет или светлый цвет. Модель с отрицательными ценностями может дать людям забавные идеи. Итак, свет ведет себя строго как натуральные положительные числа.
Вне всяких сомнений, координаты могут иметь отрицательные значения. Но это может вызвать вопрос, который у вас есть: как вы можете иметь ценности за пределами диапазона. Ну, это не график гаммы, как вы привыкли видеть, это просто используемая система координат. Это ничего не говорит об устройстве, как, скажем, график sRGB. Так что рисовать таким же образом было бы немного неправильно.
Да, значения барицентрической системы координат вне треугольника должны принимать отрицательные значения.
Исходные цвета CIE RGB включали яркость в рамках фактического кодирования, а исходные базовые цвета, выбранные для CIE RGB, были выбраны потому, что в то время их было легко воспроизвести. Это сделало намного проще и точнее проводить эксперименты с цветом, которые требовали, чтобы люди классифицировали цвета при получении этих цветов с помощью реального физического оборудования.
Но из-за этих двух вариантов некоторые цвета требовали, чтобы значение красного (при нанесении на график) упало ниже нуля. В то время отрицательные значения считались нормальным явлением, потому что глазу было трудно работать в диапазоне цветов 700 нм, поэтому небольшая ошибка здесь позволила повысить точность в целом.
Но это вызвало проблему при преобразовании цветов CIE RGB в реальные физические цвета. Итак, они созвали группу, затем они (много спорили) и придумали цветовое пространство CIE XYZ. CIE XYZ пытается отделить яркость (воспринимаемую яркость) от цветовой гаммы, кодируя ее в канале Y, а также удаляет эти надоедливые отрицательные значения.
Но им нужно было представить все цвета в исходном цветовом пространстве CIE RGB в новом цветовом пространстве CIE XYZ. Итак, панель CIE создала функции сопоставления цветов (или матрицу, в зависимости от того, как вы на нее смотрите), которые точно представляют цветовую гамму CIE RGB в цветовом диапазоне CIE XYZ. Итак, когда вы сопоставляете обе гаммы на 2D-графике, они фактически будут отображать разные точки на одном графике, потому что они представлены разными значениями.
Имейте в виду, что две разные длины волн света могут восприниматься как один и тот же точный цвет, если взвешенная сумма спектральных распределений эквивалентна. Но это другая история.