Меню

Rgb как формируется цвет



Цветовые модели CMYK, RGB, HSB

Цветовая схема является показателем оттенков, выраженных в числах. Это необходимо для того, чтобы печатная продукция соответствовала заданным стандартам колера, чтобы изображение на мониторе и печатном оттиске было максимально схожим. Кроме того, зная четкие цифры цветовой схемы, можно создавать продукцию по строгим корпоративным стандартам. Такой подход используется в брендовой и печатной рекламе крупных компаний. Попробуем разобрать основные схемы, используемые в производстве.

Система цветопередачи RGB

Этот алгоритм оттенков выстраивается на 3 основных цветах:

  • R (red) – красный;
  • G (green) – зеленый;
  • B (blue) – голубой.

Цвета по этой схеме получаются при смешении с черным. При полном совпадении друг с другом образуют белый цвет. При использовании черного и смешения красного с зеленым получается малиновый, зеленого с голубым – желтый и т. п. Считается, что именно цветовая палитра RGB наиболее насыщенная (имеет более широкий диапазон оттенков) и подходит для печати фотографий, изображений макросъемки. Работающие с графическим редактором, хорошо знают, что при переводе из RGB в цветовую модель CMYK изображение тускнеет.

Однако большинство печатных машин не работают с RGB. Эту цветовую модель используют в струйной печати. То есть RGB применяют при производстве фотографий, а также сублимационной печати на тканях.

Цветовая схема CMYK

Состоит из 4 основных цветов, расшифровка CMYK:

  • С (сyan) – синий – можно охарактеризовать как насыщенный голубой;
  • M (magenta) – малиновый – цвет, приближенный к темно-розовому или фуксии;
  • Y (yellow) – желтый – ортодоксальный привычный цвет без понижения или повышения тона;
  • K (key) – черный.

У нее меньший цветовой охват в сравнении с таблицей цветов RGB, однако именно она подходит для триадной печати. Для образования новых оттенков идет смешение трех цветов с добавлением черного. В данной цветовой модели не предусмотрен белый. Его невозможно получить смешением 3 цветов, как в случае с RGB. Белый получается только за счет оттенка самого материала.

На данный момент именно эта модель является стандартом в офсетной полноцветной печати в Европе, США, Японии. В большинстве случаев используется цветовая схема CMYK, при которой оттенки исчисляются от 0 до 100, однако есть и другая модель – CMYK 255. В ней оттенки исчисляются от 0 до 255. Приведем пример.

Допустим, требуется получить чисто черный, тогда показатели должны быть максимальными (в стандартной схеме – по 100), если же белый (то есть отсутствие цвета) – 0. Регулируя каждый из 4 показателей, можно добиться требуемого оттенка. Обычно для дизайнеров помощниками выступают специальные инструменты, как, например, пипетка в редакторе Photoshop. Она определяет не просто вид конкретного оттенка, но и его цветовую схему. Тогда для достижения идентичного результата (при множественном тираже или различных вариантах корпоративной продукции) достаточно знать цифровое значение каждого цвета в системе.

Цветовое пространство HSB

Эта модель разработана для первых графических редакторов еще в 90-х годах. Ее отличием является трехканальное построение спектра. Она определяет не просто какой-то оттенок смешением красок, данный тип цветопередачи основан на показателях цвета, а именно:

  1. Hue – цветовой тон. Выбирается один из спектра радуги, имеет радиальное расположение, определяется углом от 0 до 360 градусов на окружности с оттенками. С другой стороны, параметр эквивалентен длине световой волны, которую воспринимает человеческое зрение.
  2. Saturation – насыщенность. Регулирует контрастность оттенка по отношению к печатному или виртуальному носителю. Это как при подмешивании белой краски. Наиболее насыщенные цвета находятся по краям круга, чем ближе к центру, тем они становятся более бледными. Соответствует интенсивности цветовой волны.
  3. Brightness – яркость, где 0 – это полностью белый, а 100 – черный. Данный параметр задает освещенность цветовой волны.

Это простая и понятная модель, однако ее можно использовать только для виртуальной графики. Она не совмещается с печатными устройствами, хотя и является наиболее охватывающей в сравнении с другими. Часто такую модель применяют для создания линейных (примитивных) компьютерных мультфильмов, при оформлении картинок в соцсетях и т. п.

Источник

Что такое цветовые модели и какими они бывают

Небо голубое, незабудковое или, может быть, бирюзово-синее? Наше восприятие субъективно. Объективны компьютерные цветовые модели.

Человеческий глаз воспринимает цвет субъективно: одному цвет баклажана покажется фиолетовым, другому — бордовым, третьему — коричневым. Но электронные устройства оперируют точными значениями.

Цветовые модели — это математическое описание цветов. Они нужны, чтобы при работе с цветом не возникало разночтений. Например, в брендбуках часто указывают фирменные цвета по координатам для цифровых носителей и для печати: благодаря этому на всех носителях они будут в точности совпадать.

Цветовых моделей много: в них заложены разные принципы работы с цветами и разные возможности для их отображения. Давайте подробнее остановимся на четырёх моделях, с которыми чаще всего работают в Photoshop и других графических редакторах.

Пишущий дизайнер. Пришла в профессию, получив второе образование, ранее занималась когнитивными исследованиями, SMM и копирайтингом. Пишет о визуальных трендах, делится наблюдениями из отрасли и техническими лайфхаками.

Цветовая модель Lab — ветеран компьютерной графики

Одна из ранних моделей, которая лежит в основе системы управления цветом в Photoshop. Модель Lab — это система координат из трёх осей:

  • L — Lightness, яркость объекта;
  • а — ось, по которой отложены градации от красного к зелёному;
  • b — ось с градациями от жёлтого к синему.

Давайте, например, возьмём бирюзовый цвет и взглянем на него на диаграмме. На шкале L показано, насколько он светлый. На шкале а — то, что он ближе к зелёному, чем к красному. На шкале b — что в нём больше синего, чем жёлтого:

Принцип работы Lab аналогичен тому, как нейроны сетчатки человеческого глаза кодируют цвета. Каждый цвет мы воспринимаем исходя из трёх координат. Светлый он или тёмный? Ближе к зелёному или к красному? В нём больше желтизны или синевы? Это называется оппонентные сигналы.

За единицу в модели принимается минимальное цветовое различие, воспринимаемое человеческим глазом. Поэтому Lab имеет максимальный цветовой охват .

Именно с Lab удобно работать при цветокоррекции, ретуши и подготовке к печати. Её главное преимущество — возможность изменять яркость без изменения цветовых значений: для этого изменяют значения по оси L.

Цветовая модель HSB — воплощение гуманизма

При описании цвета в быту большинство из нас оперируют тремя характеристиками: это сам цветовой оттенок, степень его бледности или насыщенности и степень его яркости. На этом построена система HSB: есть три координаты: Hue (цветовой тон), Saturation (насыщенность) и Brightness (яркость).

Читайте также:  Как сделать зелено салатовый цвет

Визуально цветовую модель HSB можно представить в виде цилиндра. Насыщенность и яркость варьируются от 0 до 100%, а тон измеряется в градусах от 0 до 360.

Эта модель интуитивно понятна, в ней легко ориентироваться. Именно она используется по умолчанию для выбора цвета в Photoshop.

Цветовая модель RGB — то, что мы видим на экране

Это модель для отображения цвета в цифровых устройствах — например, на мониторах или в цифровых камерах. В ней каждый цвет кодируется значениями базовых цветов: Red (красный), Green (зелёный) и Blue (голубой). Это три оси, которые имеют градацию значений от 0 до 255. Нулевая точка этой системы координат — чёрный, а максимальные значения по всем трём осям кодируют белый цвет.

Например, посмотрим, как получается ярко-красный в системе RGB. Для этого нужно высокое значение по шкале R и низкие значения по двум другим.

Наглядно модель RGB можно представить как раскрашенный кубик:

С RGB обычно работают графические дизайнеры. Эта модель по умолчанию используется при подготовке изображений для цифровых носителей , потому что принцип её работы аналогичен излучению монитора. Оттенки, которые мы видим на экране, состоят из трёх базовых цветов, максимальная яркость экрана — это белый цвет, а отсутствие яркости — чёрный.

Даже при создании макетов для печати работа на компьютере преимущественно ведётся в RGB, а лишь на этапе предпечатной подготовки переводится в другую модель — CMYK.

Цветовая модель СMYK — так получают цвет из красок

Эта модель построена на смешении четырёх типографских красок: Cyan (сине-зелёный), Magenta (пурпурный), Yellow (жёлтый) и Key («ключевой» цвет — чёрный). Диапазон цветов на печати гораздо более узкий, чем на современных мониторах компьютеров. Модель СMYK позволяет увидеть на электронных устройствах, как изменятся цвета на бумаге.

В модели CMYK каждый цвет кодируется четырьмя координатами, значения которых могут быть от 0 до 100%. Разные оттенки получаются из-за разных соотношений голубого, розового, жёлтого и черного цвета в их составе. Белый цвет в модели CMYK — это отсутствие краски.

Так выглядит любая напечатанная картинка при большом увеличении:

Согласно идеальной модели, розовый, голубой и жёлтый на печати в сумме дают чёрный. Для чего тогда требуется четвёртая чёрная краска? Есть несколько причин:

  • Красители, созданные с помощью химических веществ, не идеальны. На практике смешение трёх красок обычно даёт грязно-коричневый цвет.
  • Цветные краски дороже. Например, если нам нужен тёмно-красный цвет, можно составить его из красного, синего и зелёного, а можно — из красного и чёрного. Второй вариант обойдётся дешевле при печати.
  • У бумаги ограничена впитывающая способность. Чтобы получить максимально близкий к чёрному цвет, используя голубой, розовый и жёлтый, на лист нанесут 300% краски — газетная бумага такого не выдержит. А чистый чёрный цвет — это всего лишь 100% процентов краски.

Обычно изображения не редактируют в CMYK. В эту модель конвертируют готовый файл из RGB или другой модели непосредственно перед печатью, чтобы проверить совпадение цветов и предельно допустимую сумму красок под нужный тип бумаги.

Несовершенство цветовых моделей

Модели Lab, HSB, RGB и CMYK — основные, с которыми сталкиваются дизайнеры, иллюстраторы и фотографы. Они упрощают работу, но реальная цветопередача не так предсказуема. Например, RGB и CMYK, с которыми работают чаще всего, — это аппаратно-зависимые модели.

Суть в том, что на смартфонах разных поколений одна и та же картинка будет различаться по цвету, на глянцевой и газетной бумаге оттенки тоже не будут совпадать. Поэтому модели RGB и CMYK включают в себя цветовые профили , максимально точно описывающие цвет под конкретный монитор или способ печати.

Знать механику цветовых моделей важно любым специалистам, работающим с компьютерной графикой: веб-дизайнерам, художникам в 2D и 3D, геймдизайнерам и даже фотографам. Но особенно внимательная работа с цветами необходима при дизайне полиграфии: ведь по изображению на мониторе нужно понять, какой получится картинка, напечатанная красками на бумаге.

Если вы в Photoshop переведете картинку из RGB в CMYK, цвета, скорее всего, потускнеют — на бумаге можно передать меньше оттенков, чем на экране. Но трудности на этом не заканчиваются. Даже если макет отдан в печать в нужной цветовой модели, результат может оказаться непредсказуемым, потому что модель не определяет способ печати и тип бумаги. Для точной цветопередачи приходится учитывать как цветовые модели, так и цветовые профили.

Если вы хотите научиться работать в разных цветовых моделях, правильно подбирать профили и готовить макеты к печати, записывайтесь на наш курс графического дизайна.

Источник

История цветовой модели RGB

Я собираюсь совершить экскурс в историю науки о человеческом восприятии, которая привела к созданию современных видеостандартов. Также я попытаюсь объяснить часто используемую терминологию. Кроме того, я вкратце расскажу, почему типичный процесс создания игры со временем будет всё больше и больше напоминать процесс, используемый в киноиндустрии.

Пионеры исследований цветовосприятия

Сегодня мы знаем, что сетчатка человеческого глаза содержит три разных типа фоторецепторных клеток, называемых колбочками. Каждый из трёх типов колбочек содержит белок из семейства белков опсинов, который поглощает свет в различных частях спектра:

Поглощение света опсинами

Колбочки соответствуют красной, зелёной и синей частям спектра и часто называются длинными (L), средними (M) и короткими (S) согласно длинам волн, к которым они наиболее чувствительны.

Одной из первых научных работ о взаимодействии света и сетчатки был трактат «Hypothesis Concerning Light and Colors» Исаака Ньютона, написанный между 1670-1675 гг. У Ньютона была теория, что свет с различными длинами волн приводил к резонансу сетчатки с теми же частотами; эти колебания затем передавались через оптический нерв в «сенсориум».

«Лучи света, падая на дно глаза, возбуждают колебания в сетчатке, которые распространяются по волокнам оптических нервов в мозг, создавая чувство зрения. Разные типы лучей создают колебания разной силы, которые согласно своей силе возбуждают ощущения разных цветов…»

(Рекомендую вам обязательно прочитать отсканированные черновики Ньютона на веб-сайте Кембриджского университета. Я, конечно, констатирую очевидное, но каким же он был гением!)

Больше чем через сотню лет Томас Юнг пришёл к выводу, что так как частота резонанса — это свойство, зависящее от системы, то чтобы поглотить свет всех частот, в сетчатке должно быть бесконечное количество разных резонансных систем. Юнг посчитал это маловероятным, и рассудил, что количество ограничено одной системой для красного, жёлтого и синего. Эти цвета традиционно использовались в субтрактивном смешивании красок. По его собственным словам:

Поскольку по причинам, указанным Ньютоном, возможно, что движение сетчатки имеет скорее колебательную, чем волновую природу, частота колебаний должна зависеть от строения её вещества. Так как почти невозможно полагать, что каждая чувствительная точка сетчатки содержит бесконечное количество частиц, каждая из которых способна колебаться в идеальном согласии с любой возможной волной, становится необходимым предположить, что количество ограничено, например, тремя основными цветами: красным, жёлтым и синим…

Предположение Юнга относительно сетчатки было неверным, но он сделал правильный вывод: в глазе существует конечное количество типов клеток.

Читайте также:  От таблеток железа кал может быть черного цвета

В 1850 году Герман Гельмгольц первым получил экспериментальное доказательство теории Юнга. Гельмгольц попросил испытуемого сопоставить цвета различных образцов источников света, регулируя яркость нескольких монохромных источников света. Он пришёл к выводу, что для сопоставления всех образцов необходимо и достаточно трёх источников света: в красной, зелёной и синей части спектра.

Рождение современной колориметрии

Перенесёмся в начало 1930-х. К тому времени научное сообщество имело достаточно хорошее представление о внутренней работе глаза. (Хотя потребовалось ещё 20 лет, чтобы Джорджу Уолду удалось экспериментально подтвердить присутствие и функции родопсинов в колбочках сетчатки. Это открытие привело его к Нобелевской премии по медицине в 1967 году.) Commission Internationale de L’Eclairage (Меж­ду­на­род­ная комиссия по освещению), CIE, поставила задачу по созданию исчерпывающей количественной оценки восприятия цвета человеком. Количественная оценка была основана на экспериментальных данных, собранных Уильямом Дэвидом Райтом и Джоном Гилдом при параметрах, схожих с выбранными впервые Германом Гельмгольцем. Базовыми настройками были выбраны 435,8 нм для синего цвета, 546,1 нм для зелёного и 700 нм для красного.

Из-за значительного наложения чувствительности колбочек M и L невозможно было сопоставить некоторые длины волн с сине-зелёной частью спектра. Для «сопоставления» этих цветов в качестве точки отсчёта нужно было добавить немного основного красного цвета:

Если мы на мгновение представим, что все основные цвета вносят отрицательный вклад, то уравнение можно переписать так:

Результатом экспериментов стала таблица RGB-триад для каждой длины волны, что отображалось на графике следующим образом:

Функции сопоставления цветов RGB по CIE 1931

Разумеется, цвета с отрицательным красным компонентом невозможно отобразить с помощью основных цветов CIE.

Теперь мы можем найти трихромные коэффициенты для света распределения спектральной интенсивности S как следующее внутреннее произведение:

Может казаться очевидным, что чувствительность к различным длинам волн можно проинтегрировать таким образом, но на самом деле она зависит от физической чувствительности глаза, линейной по отношению к чувствительности к длинам волн. Это было эмпирически подтверждено в 1853 году Германом Грассманом, и представленные выше интегралы в современной формулировке известны нам как закон Грассмана.

Термин «цветовое пространство» возник потому, что основные цвета (красный, зелёный и синий) можно считать базисом векторного пространства. В этом пространстве различные цвета, воспринимаемые человеком, представлены лучами, исходящими из источника. Современное определение векторного пространства введено в 1888 году Джузеппе Пеано, но более чем за 30 лет до этого Джеймс Клерк Максвелл уже использовал только зародившиеся теории того, что позже стало линейной алгеброй, для формального описания трихроматической цветовой системы.

CIE решила, что для упрощения вычислений будет более удобно работать с цветовым пространством, в которой коэффициенты основных цветов всегда положительны. Три новых основных цвета выражались в координатах цветового пространства RGB следующим образом:

Этот новый набор основных цветов невозможно реализовать в физическом мире. Это просто математический инструмент, упрощающий работу с цветовым пространством. Кроме того, чтобы коэффициенты основных цветов всегда были положительными, новое пространство скомпоновано таким образом, что коэффициент цвета Y соответствует воспринимаемой яркости. Этот компонент известен как яркость CIE (подробнее о ней можно почитать в замечательной статье Color FAQ Чарльза Пойнтона (Charles Poynton)).

Чтобы упростить визуализацию итогового цветового пространства, мы выполним последнее преобразование. Разделив каждый компонент на сумму компонентов мы получим безразмерную величину цвета, не зависящую от его яркости:

Координаты x и y известны как координаты цветности, и вместе с яркостью Y CIE они составляют цветовое пространство xyY CIE. Если мы расположим на графике координаты цветности всех цветов с заданной яркостью, у нас получится следующая диаграмма, которая вам наверно знакома:

Диаграмма xyY CIE 1931

И последнее, что нужно узнать — что считается белым цветом цветового пространства. В такой системе отображения белый цвет — это координаты x и y цвета, которые получаются, когда все коэффициенты основных цветов RGB равны между собой.

С течением времени появилось несколько новых цветовых пространств, которые в различных аспектах вносили улучшения в пространства CIE 1931. Несмотря на это, система xyY CIE остаётся самым популярным цветовым пространством, описывающим свойства устройств отображения.

Передаточные функции

Прежде чем рассматривать видеостандарты, необходимо ввести и объяснить ещё две концепции.

Оптико-электронная передаточная функция

Оптико-электронная передаточная функция (optical-electronic transfer function, OETF) определяет то, как линейный свет, фиксируемый устройством (камерой) должен кодироваться в сигнале, т.е. это функция формы:

Раньше V был аналоговым сигналом, но сейчас, разумеется, он имеет цифровое кодирование. Обычно разработчики игр редко сталкиваются с OETF. Один из примеров, в котором функция будет важна: необходимость сочетания в игре видеозаписи с компьютерной графикой. В этом случае необходимо знать, с какой OETF было записано видео, чтобы восстановить линейный свет и правильно смешать его с компьютерным изображением.

Электронно-оптическая передаточная функция

Электронно-оптическая передаточная функция (electronic-optical transfer, EOTF) выполняет противоположную OETF задачу, т.е. она определяет, как сигнал будет преобразован в линейный свет:

Эта функция более важна для разработчиков игр, потому что она определяет, как созданный ими контент будет отображаться экранах телевизоров и мониторов пользователей.

Отношение между EOTF и OETF

Понятия EOTF и OETF хоть и взаимосвязаны, но служат разным целям. OETF нужна для представления захваченной сцены, из которого мы потом можем реконструировать исходное линейное освещение (это представление концептуально является буфером кадра HDR (High Dynamic Range) обычной игры). Что происходит на этапах производства обычного фильма:

  • Захват данных сцены
  • Инвертирование OETF для восстановления значений линейного освещения
  • Цветокоррекция
  • Мастеринг под различные целевые форматы (DCI-P3, Rec. 709, HDR10, Dolby Vision и т.д.):
    • Уменьшение динамического диапазона материала для соответствия динамическому диапазону целевого формата (тональная компрессия)
    • Преобразование в цветовой пространство целевого формата
    • Инвертирование EOTF для материала (при использовании EOTF в устройстве отображения изображение восстанавливается как нужно).
Читайте также:  Как получить темно шоколадный цвет волос

Подробное обсуждение этого техпроцесса не войдёт в нашу статью, но я рекомендую изучить подробное формализованное описание рабочего процесса ACES (Academy Color Encoding System).

До текущего момента стандартный техпроцесс игры выглядел следующим образом:

  • Рендеринг
  • Буфер кадра HDR
  • Тональная коррекция
  • Инвертирование EOTF для предполагаемого устройства отображения (обычно sRGB)
  • Цветокоррекция

В большинстве игровых движков используется метод цветокоррекции, популяризованный презентацией Нэти Хофмана (Naty Hoffman) «Color Enhancement for Videogames» с Siggraph 2010. Этот метод был практичен, когда использовался только целевой SDR (Standard Dynamic Range), и он позволял использовать для цветокоррекции ПО, уже установленное на компьютерах большинства художников, например Adobe Photoshop.

Стандартный рабочий процесс цветокоррекции SDR (изображение принадлежит Джонатану Блоу (Jonathan Blow))

После внедрения HDR большинство игр начало двигаться к техпроцессу, похожему на используемый в производстве фильмов. Даже при отсутствии HDR схожий с кинематографическим техпроцесс позволял оптимизировать работу. Выполнение цветокоррекции в HDR означает, что у вас есть целый динамический диапазон сцены. Кроме того, становятся возможными некоторые эффекты, которые раньше были недоступны.

Теперь мы готовы рассмотреть различные стандарты, используемые в настоящее время для описания форматов телевизоров.

Видеостандарты

Rec. 709

Большинство стандартов, относящихся к вещанию видеосигналов, выпущено Меж­ду­на­род­ным союзом элект­рос­вя­зи (International Telecommunication Union, ITU), органом ООН, в основном занимающимся информационными технологиями.

Рекомендация ITU-R BT.709, которую чаще называют Rec. 709 — это стандарт, описывающий свойства HDTV. Первая версия стандарта была выпущена в 1990 году, последняя — в июне 2015 года. В стандарте описываются такие параметры, как соотношения сторон, разрешения, частота кадров. С этими характеристиками знакомо большинство людей, поэтому я не буду рассматривать их и сосредоточусь на разделах стандарта, касающихся воспроизведения цвета и яркости.

В стандарте подробно описана цветность, ограниченная цветовым пространством xyY CIE. Красный, зелёный и синий источники освещения соответствующего стандарту дисплея должны быть выбраны таким образом, чтобы их отдельные координаты цветности были следующими:

Их относительная интенсивность должна быть настроена таким образом, чтобы белая точка имела цветность

(Эта белая точка также известна как CIE Standard Illuminant D65 и аналогична захвату координат цветности распределения спектральной интенсивности обычного дневного освещения.)

Свойства цветности можно визуально представить следующим образом:

Область схемы цветности, ограниченная треугольником, созданным основными цветами заданной системы отображения, называется охватом.

Теперь мы переходим к части стандарта, посвящённой яркости, и здесь всё становится немного сложнее. В стандарте указано, что «Общая оптико-электронная передаточная характеристика в источнике» равна:

Здесь есть две проблемы:

  1. Не существует спецификации о том, чему соответствует физическая яркость L = 1
  2. Несмотря на то, что это стандарт вещания видео, в нём не указана EOTF

Так получилось исторически, потому что считалось, что устройство отображения, т.е. телевизор потребителя и есть EOTF. На практике это осуществлялось корректировкой диапазона захваченной яркости в вышеприведённой OETF, чтобы изображение выглядело хорошо на эталонном мониторе со следующей EOTF:

где L = 1 соответствует яркость примерно 100 кд / м² (единицу кд / м² в этой отрасли называют «нит»). Это подтверждается ITU в последних версиях стандарта следующим комментарием:

В стандартной производственной практике функция кодирования источников изображения регулируется таким образом, чтобы конечное изображение имело требуемый вид, соответствующий видимому на эталонном мониторе. В качестве эталонной принимается функция декодирования из Рекомендации ITU-R BT.1886. Эталонная среда просмотра указана в Рекомендации ITU-R BT.2035.

Rec. 1886 — это результат работ по документации характеристик ЭЛТ-мониторов (стандарт опубликован в 2011 году), т.е. является формализацией существующей практики.

Кладбище слонов ЭЛТ

Нелинейность яркости как функции приложенного напряжения привела к тому, как физически устроены ЭЛТ-мониторы. По чистой случайности эта нелинейность (очень) приблизительно является инвертированной нелинейностью восприятия яркости человеком. Когда мы перешли к цифровому представлению сигналов, это привело к удачному эффекту равномерного распределения ошибки дискретизации по всему диапазону яркости.

Rec. 709 рассчитана на использование 8-битного или 10-битного кодирования. В большинстве контента используется 8-битное кодирование. Для него в стандарте указано, что распределение диапазона яркости сигнала должно распределяться в кодах 16-235.

HDR10

Что касается HDR-видео, то в нём есть два основных соперника: Dolby Vision и HDR10. В этой статье я сосредоточусь на HDR10, потому что это открытый стандарт, который быстрее стал популярным. Этот стандарт выбран для Xbox One S и PS4.

Мы снова начнём с рассмотрения используемой в HDR10 части цветности цветового пространства, определённой в Рекомендации ITU-R BT.2020 (UHDTV). В ней указаны следующие координаты цветности основных цветов:

И снова в качестве белой точки используется D65. При визуализации на схеме xy Rec. 2020 выглядит следующим образом:

Очевидно заметно, что охват этого цветового пространства значительно больше, чем у Rec. 709.

Теперь мы переходим к разделу стандарта о яркости, и здесь снова всё становится более интересным. В своей кандидатской диссертации 1999 года “Contrast sensitivity of the human eye and its effect on image quality” («Контрастная чувствительность человеческого глаза и её влияние на качество изображения») Питер Бартен представил немного пугающее уравнение:

(Многие переменные этого уравнения сами по себе являются сложными уравнениями, например, яркость скрывается внутри уравнений, вычисляющих E и M).

Уравнение определяет, насколько чувствителен глаз к изменению контрастности при различной яркости, а различные параметры определяют условия просмотра и некоторые свойства наблюдателя. «Минимальная различаемая разница» (Just Noticeable Difference, JND) обратна уравнению Бартена, поэтому для дискретизации EOTF, чтобы избавиться от привязки к условиям просмотра, должно быть верно следующее:

Общество инженеров кино и телевидения (Society of Motion Picture and Television Engineers, SMPTE) решило, что уравнение Бартена будет хорошей основой для новой EOTF. Результатом стало то, что мы сейчас называем SMPTE ST 2084 или Perceptual Quantizer (PQ).

PQ был создан выбором консервативных значений для параметров уравнения Бартена, т.е. ожидаемых типичных условий просмотра потребителем. Позже PQ был определён как дискретизация, которая при заданном диапазоне яркости и количестве сэмплов наиболее точно соответствует уравнению Бартена с выбранными параметрами.

Дискретизированные значения EOTF можно найти с помощью следующей рекуррентной формулы нахождения k

Источник