sRGB

sRGB veya standart RGB ( " Kırmızı Yeşil Mavi " , Fransızca " Rouge Vert Bleu normal"), 1996 yılında Hewlett-Packard ve Microsoft tarafından dijital cihazlar , özellikle bilgisayar ekranları için önerilen varsayılan renk alanıdır .

Standart IEC 61966-2-1 (1999) olarak sRGB renk alanını tanımlayan bir "depolama için ortak renk alanına" orijinal ekipman ve böylece, işletim sistemi farklı basitçe iletişim kurmak için. 1931'den beri tanımlanan kolorimetrik standartlar ve yöntemler temeline dayanır ve video görüntülemeye ilişkin ITU-R BT.709 önerisinde açıklanan kanıtlanmış televizyon teknolojisini kullanır .

Sunum

Son yıllarda XX inci yüzyıl PC'ler güç devrelerini bilgisayar fotografik görüntülerin dolaşımını sağlar artırırken, renk ekran kullanıyor ve internet üzerinden birbiriyle iletişim başlıyor. Bu alışverişleri kolaylaştırmak için, bir donanım üreticisi, Hewlett-Packard ve bir işletim sistemi dağıtıcısı olan Microsoft, varsayılan bir renk tanımlama sistemi, yani program belirli bir renk profili göstermediğinde kullanılan bir sistem sunar . Uluslararası Aydınlatma Komisyonu, standardı 1999'da yayınladı.

O zamanlar, çoğu bir sanayiciye bağlı olan veya belirli bir kullanıma uyarlanmış birkaç kırmızı yeşil mavi renk alanı bir arada var oldu: ISO RGB, sRGB, Adobe RGB , Apple RGB, vb. artı video alanları. Görüntülerin iletişimi bazen hayal kırıklığı yaratan görüntülerle sonuçlanır. sRGB, multimedya görüntüleri için tasarlanmıştır ve ortam aydınlatmasının ekranda neden olduğu bulanıklığı hesaba katar .

Bilgisayar ekranları yeniden renkleri ile katkı sentezi yaklaşımıyla değil primerler . Merkezi birim her bir nokta için (ekrana gönderir piksel ) karşılık gelen üç sayısal değerler parlaklık bu konumda her bir primer.

İlk bilgisayar ekranları , televizyondakiler gibi bir katot ışın tüpüyle çalıştı . SRGB standardı, videoyu yöneten BT'ye uyarlayarak devralır . Parlaklığın kodlaması, gama düzeltmesi ile parlaklık açısından doğrusal değildir . Daha yeni düz ekranlar, öncekilerle aynı sinyalle çalışır. Terminal sRGB alan verilen değerleri alır. İhtiyaç duyan kullanıcılar , onları cihazın ICC profilinden düzelten bir yazılım ekler .

SRGB renk alanı, fotoğrafçılık gibi dijital görüntülemenin çoğu alanı için varsayılan mod haline gelmiştir . Üreticiler ayrıca, genellikle tescilli olan kullanımlarına daha uygun formatlar sunar .

ana Özellikler

Renk aralığı

Sistem, insan görüşünün ayırt edebileceği renklerin yaklaşık% 40'ını yeniden üretir. Birincil renkler hafifçe doymamış, bu da daha parlak olmalarını sağlıyor. sRGB, renk ayrımının daha zayıf olduğu yeşil-sarı ila yeşil-mavi bölgeyi terk ederek, özellikle en çok tonları ayırt ettiğimiz küçük kromatize bölge lehine. Renk derinliğini 8 bitin ötesine yükseltmeden, yeşil birincil Adobe RGB'de olduğu gibi uzaklaşırsak bu avantaj kaybolur .

Değerler

SRGB alanındaki bileşen değerleri 0 ile 1 arasındadır. SRGB standardı renk derinliğini sabitlemez . Bu değerler, uygulamalarda sıklıkla olduğu gibi tek baytlı kodlandığında , sRGB değeri 1/255 olarak ifade edilir; Örneğin renk kodu #FF8040arasında bir bayt ile kodlanmış üç değer ayrılmıştır 0x00ve 0xFF, tekabül eden, sırayla bir ile kodlanmış kırmızı bileşen 0xFFBenzer bir, 255/255 = 1 bir değer veren, ve kodlanmış yeşil bileşen 0x80bir verme 128/255 (≈ 0.5) değeri ve 64/255 (≈ 0.25) değeri veren kodlanmış bir mavi bileşen 0x40.

Renklilik

Beyaz nokta üç eşit bileşenleri ile elde edilen, aydınlatıcı tekabül D65 . HD televizyon standardından alınan sRGB renk uzayının CIE xyY alanındaki birincil renk koordinatları şunlardır:

	x	y	λ	heyecanın saflığı
Beyaz (D65)	0.3127	0,3290	-	0
Kırmızı	0.64	0.33	612 nm	% 92
Yeşil	0.30	0.60	547 nm	% 74
Mavi	0.15	0.06	464,5 nm	% 93

Parlaklık

Bir pikselin göreli parlaklığını hesaplamak , önce doğrusal bir renk uzayından geçmeyi içerir. C , bir kanalın değerini temsil ediyorsa , r, g (yeşil) veya b ve C lin , parlaklığın hesaplanmasında kullanılabilecek doğrusal değeri temsil ediyorsa :

C_ \ mathrm {lin} = \ begin {case} \ frac {C} {12.92}, & \ text {si} C \ le0.04045 \\ \ left (\ frac {C + a} {1 + a} \ sağ) ^ {2,4}, & \ text {si} C> 0,04045 \ end {case}

nerede .

a = 0,055

Bağıl parlaklık daha sonra aşağıdaki formülle r lin , g lin , b lin değerlerinden elde edilir :

Y = 0.2126 \ cdot r_ {lin} + 0.7152 \ cdot g_ {lin} + 0.0722 \ cdot b_ {lin}.

Algılanan , doğrusal olmayan bir parlaklık değeri elde etmek için CIE formülü uygulanabilir; veya istenirse ters gama düzeltmesi uygulayın. Gerçekten de, kırmızı, yeşil ve mavi üç kanal aynı değere sahipse, bu, herhangi bir hesaplama olmaksızın parlaklığın oldukça iyi bir tahminidir. Bu nedenle, diğer durumlarda uyumlu bir değer arayabiliriz.

CIE ve sRGB arasındaki dönüşümler

SRGB uzayından CIE renk uzaylarına dönüşümler, nihayetinde bir alandaki koordinatların değişmesi anlamına gelir. Tüm doğrusal uzaylar arasında dönüşüm matrisleri vardır .

Bu matrisleri uygulamadan önce doğrusal olmayan dönüşümü gerçekleştirmek gerekir.

CIE XYZ'den sRGB'ye dönüşüm

CIE xyY'yi CIE XYZ'ye dönüştürün

Biz değerlerinden başlatın CIE xyy renk alanı ile ( x , y renk koordinatları ve Y, parlaklık , ilk haline dönüştürmek gerekir) CIE XYZ değerleri :

X = Yx / y, \,

Z = Y (1-xy) / y \,

CIE XYZ'den sRGB'ye dönüştürme (doğrusal)

CIE XYZ üçlüsünün değerlerinden sRGB üçlüsünün değerlerini hesaplamanın ilk adımı, matris çarpımı ile özetlenen doğrusal bir dönüşümdür .

Bu doğrusal RGB değerleri nihai sonuç değildir.

{\ begin {bmatrix} R _ {{\ mathrm {linear}}} \\ G _ {{\ mathrm {linear}}} \\ B _ {{\ mathrm {linear}}} \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 3.2406 & -1.5372 & -0.4986 \\ - 0.9689 & 1.8758 & 0.0415 \\ 0.0557 & -0.2040 & 1.0570 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}}

İlk X , Y ve Z değerleri [0.1] aralığında ifade edilmelidir.

Orta ayarları ise , ve aralık [0,1] dışındadır, renk dışında sRGB gamı ve uyumlu görüntüler bunları yeniden olamaz. Bu durumda, çeşitli yöntemler en iyi yaklaşımı bulmanızı sağlar. Değerler bir görüntünün değerleriyse, bütünü dikkate alırız. İzole bir değer ise, CIE LUV'ye göre minimum renk farkı olan değeri arayabiliriz ; genel olarak kişi daha yüksek değerleri 1'e düşürmekle tatmin olur. Üçlü (1,1,1) beyaz bir ekranı temsil eder. Bu beyaz, uyumlu ekranlar için bir aydınlatıcı D65'e ve bir üçlü ( X , Y , Z ) = (0.9505, 1.0000, 1.0890) 'a karşılık gelir. $R _ {{\ mathrm {doğrusal}}}$ $G _ {{\ mathrm {doğrusal}}}$ $B _ {{\ mathrm {doğrusal}}}$

Aşağıdaki formül doğrusal değerleri sRGB'ye dönüştürür. Eğer temsil , veya , ve temsil , veya : $C _ {{\ mathrm {doğrusal}}}$ $R _ {{\ mathrm {doğrusal}}}$ $G _ {{\ mathrm {doğrusal}}}$ $B _ {{\ mathrm {doğrusal}}}$ $C _ {{\ mathrm {srgb}}}$ $R _ {{\ mathrm {srgb}}}$ $G _ {{\ mathrm {srgb}}}$ $B _ {{\ mathrm {srgb}}}$

C _ {{\ mathrm {srgb}}} = {\ begin {case} 12.92C _ {{\ mathrm {linear}}} ve C _ {{\ mathrm {linear}}} \ leq 0.0031308 \\ (1 + a) C_ {{\ mathrm {lineer}}} ^ {{1 / 2.4}} - a, & C _ {{\ mathrm {linear}}}> 0,0031308 \ end {case}}

veya $a = 0,055$

Dönüştürülen bu değerler 0 ila 1 aralığındadır. Örneğin, 8 bitlik bir video aygıtında görüntüleme için 0 ila 255 aralığındaki değerler gerekiyorsa, 255 ile çarpın ve kesin veya l'ye yuvarlayın. ' .

SRGB'den CIE XYZ'ye dönüşüm

SRGB değerleri , , 0 ile 1 arasında bulunmaktadır. $R _ {{\ mathrm {srgb}}}$ $V _ {{\ mathrm {srgb}}}$ $B _ {{\ mathrm {srgb}}}$

C _ {{\ mathrm {linear}}} = {\ begin {case} {\ frac {C _ {{\ mathrm {srgb}}}} {12.92}} ve C _ {{\ mathrm {srgb}} } \ leq 0.04045 \\\ left ({\ frac {C _ {{\ mathrm {srgb}}} + a} {1 + a}} \ sağ) ^ {{2.4}} ve C _ {{\ mathrm {srgb}}}> 0,04045 \ end {vakalar}}

burada Cı olup R ' , V ya da B ). ardından XYZ'yi elde etmek için doğrusal değerlerin matris çarpımı:

{\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 0.4124 & 0.3576 & 0.1805 \\ 0.2126 & 0.7152 & 0.0722 \\ 0.0193 & 0.1192 ve 0.9505 \ end {bmatrix} } {\ begin {bmatrix} R _ {{\ mathrm {linear}}} \\ G _ {{\ mathrm {linear}}} \\ B _ {{\ mathrm {linear}}} \ end {bmatrix}}

Prensipler

Güç yasası

SRGB sinyalinin kırmızı, yeşil ve mavi kanallarının sinyali parlaklık ile orantılı değildir . 1939 gibi erken bir tarihte, ilk televizyon tasarımcıları, fiziksel büyüklükler açısından televizyon resim tüplerinin doğrusal olmayışının insan görüşüne benzediğini fark ettiler. Stevens yasasına göre , ışık uyaranlarının algılanması, katot ışın tüplerinde gözlemlenenle aynı türden bir güç yasasını izler . Bu doğrusal olmayan ölçekte, ayrım eşiği sınırındaki iki parlaklık, aynı değerle aralıklı iki seviye ile temsil edilir.

Katot ışınlı tüpün algılanması ve yanıtı arasındaki bu çakışma, sinyal işlemeyi büyük ölçüde basitleştirdi . Doğrusal olmayan işleme, basit bir elektronik amplifikatörden çok daha karmaşıktır . Bir gama düzeltmesi kameraların katot ışınlı tüpler televizyonların olanlardan farklı bir kuvvet yasası ile parlaklığına bağlı bir işaret verdi, çünkü gerekli kalmıştır. İzleyicilerdeki binlerce veya milyonlarca televizyon setine yeterli bir sinyal sağlamak için stüdyolardaki doğrusal olmayan bir unsur yeterliydi.

Arka plan gürültüsü elektronik, sinyale eşit şekilde eklenir. Bu doğrusal olsaydı, karanlık alanlarda yalnızca seviye düşük olduğunda hassas olabilirdi. Bir güç yasasıyla, parlaklıktan bağımsız olarak tüm görüntünün üzerine dağılma eğilimindedir.

Düz ekranlar, katot ışın tüplerinin yerini aldı, ancak insan algısı, ekranlarda renkleri kodlamak için güç yasasını haklı çıkarıyor. Maksimum farklı nüanslar elde etmeyi mümkün kılarken, sekiz bitlik bir doğrusal yasa, düşük ışıkta posterleştirmeye ve yüksek ışıkta ayırt edilemez renkler veren kodlara yol açacaktır .

Düşük ışıkta doğrusal rampa

Ekranın bulunduğu ortama yayılan ışık da rol oynar. Ekranın bir kısmını izleyiciye doğru yeniden yayınlayan yüzeyini aydınlatır. Bu ışık , ekran çok karanlık olduğunda fark edilebilen bir perde oluşturur . Sinyalin en düşük seviyesi bu nedenle karanlığa (sıfır parlaklık) değil, bu bulanıklığa karşılık gelir.

Ekrandan yayılan güç bu pusa yakın olduğunda renk olması gerekenden daha soluktur. Doğru renge yaklaşmak için güç fonksiyonu, standartta sağlanan ortam için hesaplanan perde seviyesinin biraz üzerindeki bir noktadan düz bir segmentle sıfıra kadar genişletilir.

Yazılım gerçekleştirme

Bir ondalık sayı ile bir güce yükseltmek, hesaplama gücü açısından nispeten pahalı bir işlemdir. Her piksel için tekrar etmekten kaçınmak için. Bilgisayarlar genellikle bir uygunluk tablosu kullanır (Arama Tablosu için LUT olarak adlandırılır ).

Uyarılar

Gamma düzeltmesi

SRGB sistemi, 2,2'lik bir gama değeriyle zamanın tipik bir monitörünü yansıtacak şekilde tasarlanmıştır (analog videoda ve renk bileşenlerini 0 ile 255 arasında 10 ile 235 arasında kodlayan siyahtan beyaza sayfa); Günümüzün dijital sRGB monitörlerinde bu, siyahtan beyaza aralığının renk bileşenlerini 2.4 gama ile sorunsuz bir şekilde 0'dan 255'e kodladığı yere uyacak şekilde ayarlanmıştır, ancak siyahın ayarlanması, 0 ile kodlanmış kolorimetrik bileşenlerin doğrusal parlaklığını doğrusal olarak düzeltmeyi gerektirir. 10 ve eğriyi 235 ile 255 arasında kodlanan bileşenlerin ötesine genişletin: Bu oluşturma aralığı uzantısı, bu çok koyu ve çok açık değerler oldukça kolay doygunlukta ve genellikle uygun olmasa bile, kararlı dijital grafikler ve belgeler için görüntülenebilir renk aralığını artırır. Fotoğraflarda veya sahnelerde çok az animasyon içeren doymuş katılar veya dengesiz hareli gibi bazen rahatsız edici olan görünür artefaktlara neden oldukları, hareketli videoda hayalet nesneler oluşturdukları doğal görüntü videosu için (örneğin, aydınlatılmış bir sahnede yüzlerin rölyefini oluşturmak için) veya fark edilebilir aralığı azaltmak e renkler ve gölgeleme kararlılığı.

Yetersiz aydınlatılmış alanlarda (sRGB dönüşümünün doğrusal olduğu ve gama kuralına uymadığı yerlerde, bu hayaletler çok görünür hale gelir ve diğer tüm ayrıntıları maskeleyebilir: gerçek nesnelerin dokuları ve kontrast çizgileri bu nedenle hayaletler tarafından tamamen maskelenir ve Bu dokular tarafından üretilen moiré, dijital görüntülerin içsel niceleme "gürültüsü" ile aynı şekilde işlenir, bu düşük ve yüksek parlaklıktaki bu sınırlayıcı aralıklarda ve eğer değilse çok yaklaşık kolorimetri Sistematiği silmek için özel bir işlem yoktur. çok parlak veya yüksek kontrastlı alanlarda hareli olsa bile analog televizyonda olduğu gibi rastgele beyaz bir gürültü ile değiştirilerek niceleme "gürültüsü". Bu etkiyi silmenin bir başka çözümü de, son karelerde bu hayaletleri yumuşatmak için ara ara ara değerli görüntüleri hesaba katarak kare hızını artıran ve daha rasgele eşikler içeren daha az sistematik nicelemeleri kullanarak dijital video kodeklerinden oluşur. bir karenin yüzeyinde ve hareketli videoda kareler arasındaki zaman boyutunda), ancak bu daha karmaşık dijital işleme (ve bir videoyu işlemek için daha fazla bellek) gerektirir.

Bu karmaşık işleme olmadan, sRGB alanı bu nedenle dijital fotoğraf ve video için çok düşük ve çok yüksek kolorimetrik değerleri kullanmamalı, ancak 10 ila 235 arasındaki sınırlı alanda kalmalıdır ('tam ölçekte 0 ila 255 yerine) doygunluktan ve basit niceleme sistemlerinin zararlı etkilerinden kaçınmak için (donanım hızlandırmalı dijital son işlem olmadan, çok fazla bellek). Bu boşlukta, sRGB'nin gama değeri sabittir ve 2.4'e eşittir, yalnızca kırpma veya altyazı için kullanılabilen "gerçek siyah" veya "gerçek beyaz" yoktur (muhtemelen vurgulanabilen bir kontrastla) görüntünün bu sabit öğeleri için, eğer ekran buna izin veriyorsa, ancak VGA'da veya bir katot ışını ekranında veya düşük değerler, elektronik taramanın ve çizgi beslemelerinin veya çerçeve değişikliklerinin yok olması için ayrılmışsa), ancak en azından kolorimetri her yerde yeterlidir (HDR oluşturmaya geçerken bile, değer aralığını, aktarım işlevlerini ve d 'gama ayarını değiştirmeden yalnızca kolorimetrik bileşenlere kesinlik parçaları ekler, ancak aynı zamanda bunu yapar. Özellikle kolorimetrik bileşenler kayan nokta e'de kodlanmışsa, özellikle gölgeli alanlarda bu hassasiyet artışıyla güçlü bir şekilde zayıflatılan hareli ve doygunluk alanlarını silmek için görüntünün uzamsal işlemesinden vazgeçmek mümkündür. t ya basitçe tamsayılarla).

Son olarak, sRGB yalnızca tristimulus (veya monokrom) ekranlar için idealleştirilmiş bir modeldir, daha karmaşık aktarım işlevleriyle (ve bileşene bağlı olarak farklı gama değerleri ile daha fazla bileşen kullanabilen daha modern ekranlar için) veya baskı için uygun değildir. hassasiyeti ve uzaysal veya zamansal çözünürlüğü), bu model eski katot ışını ekranlarında idealize edilmiş halde kalırken, sabit metinlerin ve grafiklerin oluşturulmasıyla uyumlu kalır; günümüzün grafik hızlandırıcılarında dijital son işlemenin izin verdiği şeyler için tasarlanmamıştı, ancak ikincisi sRGB modelinin hatalarını kolayca silebildiğinden, modeli referanstan değiştirmeye gerek yoktur (trikromatik veya trikromatik ile sınırlı kaldığımız sürece) monokrom görüntüler).

Miktar belirleme ve yuvarlama

SRGB renk alanı, 8 bitte ifade edilen 0'dan 255'e kadar değerleri birliğe yuvarlamayı mümkün kılar, iki ton arasındaki geçiş sadece algılanabilir farktan daha azdır. Dijital bir monitörde yeniden üretilirken veya oynatılırken gam bozulmalarını önlemek için VGA analog monitörlere ve televizyonlara uygulanan eski ITU-R 709.BT standardından analog video kodlamasında durum böyle değildir. ağ; dijital video formatlarının kodlanması için, diğer kolorimetrik modeller aralığın bu ayarlama olmadan ve daha düşük bir gama değeriyle doğrudan genişletilmesine izin verir; bunun için, dijital monitörler ve ekranlar, sRGB'ye dönüştürülen videoları, sinema modu olarak adlandırılan analog sistemlerle aynı azaltılmış aralıkta ayarlama veya bilgisayar uygulamaları, web ve web için tüm sRGB aralığını kullanma ayarına sahiptir. dijital Fotoğrafçılık.

Ayrıca görün

İlgili Makaleler

Kaynakça

Uluslararası Aydınlatma Komisyonu , Standart 61966-2-1 (1999) ,1999( çevrimiçi sunum )
(tr) Michael Stokes , Matthew Anderson , Srinivasan Chandrasekar ve Ricardo Motta , İnternet için Standart Bir Varsayılan Renk Alanı - sRGB ,5 Kasım 1996( çevrimiçi okuyun )
(tr) “ Internet için Standart Varsayılan Renk Alanı Önerisi - sRGB ” ( 15 Eylül 2014'te erişildi ) .
(tr) Sabine Süsstrunk , Robert Buckley ve Steve Swen , " Standart RGB Renk Uzayları " , 7. Renk ve Görüntüleme Konferansı Final Programı ve Bildirileri , Görüntüleme Bilimi ve Teknolojisi Derneği,1999, s. 127-134 (8) ( çevrimiçi okuyun ).

Dış bağlantılar

(en) International color Consortium, " sRGB " , www.color.org adresinde ( 12 Eylül 2014'te erişildi ) (ayrıcapdf'yebakın)
Daniel Metz, " sRGB nedir? » , Www.blog-couleur.com'da ,Temmuz 2007( 16 Temmuz 2013'te erişildi )

Referanslar

Burada verilen sayısal değerler sRGB IEC 61966-2-1: 1999 spesifikasyonundakilerdir .
Hesaplamalar bir CIE 2 ° referans gözlemcisini varsayar.
Uyumlu bir ekrandaki en küçük renk sapması, birden büyüktür.
"Daha geniş bir renk yelpazesinin oluşturulmasına izin vermek için siyah için 16 ve beyaz için 235 kodlanmış bir değer kullanarak dijital olarak TV yayını" ( " Dijital yayın televizyonu, dijital siyah sayısı 16 ve beyaz dijital sayısı 235 kullanır. daha geniş bir kodlanmış renk gamı sağlar ” ).

IEC 61966 , s. 10.
IEC 61966 , s. 14 Uluslararası Telekomünikasyon Birliği , ITU-R BT.709-5'e atıfta bulunur ,2011( çevrimiçi okuyun ).
IEC 61966 , s. 10, 12.
" ISO 16760: 2014 Grafik Teknolojisi - Baskı Öncesi Veri Değişimi - RGB Tabanlı Grafik Sanatları İş Akışlarında Kullanım için RGB Görüntülerinin Hazırlanması ve Görüntülenmesi " ,2014( 26 Nisan 2021'de erişildi ) .
Süsstrunk, Buckley ve Swen 1999 .
Henri Maître , Du foton au pikseli: Dijital kamera , ISTE,2016, s. 167.
Usta 2016 , s. 167-169 “5.2.6 sRGB alanı”.
(in) Charles Poynton , gamma 'rehabilitasyon " in Human Vision ve Elec-tronic Görüntüleme III ,1998( çevrimiçi okuyun ) [PDF] .
(inç) Charles Poynton , Resim işleme, durum görüntüsü ve BT.709 ,2010( çevrimiçi okuyun ) , s. 3değinir (in) IG Maloff , " Gama ve Televizyon Menzil " , RCA İnceleme , Vol. 3, n O , 4,Nisan 1939, s. 409–417.
sRGB sunumu, 1996 .