色域

显微镜相机小知识

色域介绍

一、色域
1. 色域核心概念
色域指的是一个技术系统（如显示器、打印机）或一个色彩空间能够表现、记录或还原的颜色范围。它定义了一个色彩的“调色板”，色域越大，意味着能显示的颜色越丰富，尤其是那些鲜艳的、高饱和度的颜色。
色域的可视化与基准：色域通常在国际照明委员会于1931年建立的 CIE 1931 XYZ 色彩空间 的二维色度图CIE 1931 Yxy上进行表示和比较。

这个色度图包含了人眼可见的所有颜色，形状类似马蹄形。任何具体的色域标准都可以在这个马蹄形内用一个多边形（通常是三角形）来表示（上图三角形为sRGB色域），其顶点代表了该色域的红、绿、蓝三原色。

2. 主流色域标准及其关键技术参数
不同的色域标准源于不同的行业需求和技术背景。一个色域标准不仅定义了颜色的范围，还通常包括白点和伽玛值等关键技术参数，这些共同决定了色彩的最终呈现。

2.1 sRGB
（1）来源与应用：由微软和惠普于1996年共同创立，旨在统一CRT显示器、打印机和互联网内容的色彩显示。· 它已成为最基础、最通用的色彩标准，几乎所有网络内容、操作系统和消费级电子产品都默认基于sRGB。

（2）关键技术参数：
白点：D65 (6500K)，模拟北方正午的自然日光。
伽玛值：约 2.2，这是为早期CRT显示器特性设计的，也符合人眼对亮度的感知非线性。

2.2 Adobe RGB
（1）来源与应用：由Adobe公司于1998年提出。其主要目的是解决sRGB在CMYK印刷色彩范围内表现不足的问题，特别是在青绿色区域有显著扩展。主要应用于专业摄影和印刷出版领域。

（2）关键技术参数：
白点：D65 (6500K)，与sRGB一致。
伽玛值：2.2，与sRGB相同。

2.3 DCI-P3
（1）来源与应用：由美国电影行业的“数字影院倡议”组织定义，是数字电影放映的色域标准。近年来，因其能提供更生动、更具视觉冲击力的色彩，被广泛引入高端消费电子领域（如苹果公司的全线产品）。

（2）关键技术参数：
白点：约 6300K，略偏暖，与影院的观影环境相匹配。
伽玛值：2.6，这个较高的伽玛值旨在补偿影院相对较暗的观看环境，提供更深的黑色和更高的对比度。

2.4 Rec. 2020 / BT.2020
（1）来源与应用：国际电信联盟为超高清电视制定的标准，涵盖4K/8K分辨率。它定义了迄今为止消费级领域最宽的色域，是未来高清内容发展的标杆。

（2）关键技术参数：
白点：D65 (6500K)。
伽玛值：2.6，与DCI-P3类似，适用于家庭影院环境· 。
色深：支持10位或12位，可提供数十亿至数万亿种颜色，有效消除色彩渐变中的色带现象。

2.5 NTSC
（1）来源与应用：
来源：NTSC 标准于 1953 年由美国国家电视系统委员会 制定，是模拟彩色电视广播 的制式标准。
现状：它早已不是现代任何视频内容或数字内容的制作标准。 随着电视技术从模拟转向数字，NTSC 制式已被 ATSC（美国）等其他数字标准取代。
在显示领域的用途：如今，NTSC 色域主要作为一个历史遗留的对比基准 存在于显示器营销中。厂商常用“XX% NTSC”来粗略地表示一款显示器的色彩范围大小。

（2）关键技术参数：
白点：C 光源 (6774K)，这是一种偏蓝的白色参考点，与当时的技术条件和观看环境有关。
伽玛值：约 2.2。

（3）重要注意事项：
与sRGB的关系：100% NTSC 色域面积约等于 72% NTSC 的色域。因此，当一款显示器标称色域为“72% NTSC”时，它大致相当于 100% sRGB 覆盖。这是一个及格线，表明色彩能力达到了基础水平。
营销陷阱：高比例的“NTSC 覆盖率”（如 94%, 100% NTSC）并不直接对应我们日常使用的主要色彩标准（如sRGB, DCI-P3）。它仅表明这是一个广色域显示器，但具体色彩表现如何，仍需查看其对 sRGB, Adobe RGB 或 DCI-P3 的实际覆盖率。不应将NTSC百分比作为衡量色彩准确性的首要或唯一指标。

下表对比了这五种主要色域标准的关键特性：

色域标准	来源与主要应用	白点 (色温)	白、红、绿、蓝色坐标	伽玛值	特点简述
sRGB	微软、惠普 (1996) / 互联网、通用显示	D65 (6500K)	白色：0.3127,0.3290 红色：0.6400,0.3300 绿色：0.3000,0.6000 蓝色：0.1500,0.0600	≈2.2	通用基础，色彩范围相对较小，兼容性最广。
Adobe RGB	Adobe (1998) / 专业摄影、印刷	D65 (6500K)	白色：0.3127,0.3290 红色：0.6400,0.3300 绿色：0.2100,0.7100 蓝色：0.1500,0.0600	2.2	青绿色扩展，能更好地覆盖印刷色彩范围。
DCI-P3	数字影院倡议 / 数字电影、高端消费电子	≈6300K	白色：0.3140,0.3510 红色：0.6800,0.3200 绿色：0.2650,0.6900 蓝色：0.1500,0.0600	2.6	视觉体验导向，红色/绿色系更广，色彩更生动。
Rec. 2020	国际电信联盟 (ITU) / 超高清电视 (4K/8K)	D65 (6500K)	白色：0.3127,0.3290 红色：0.7080,0.2920 绿色：0.1700,0.7970 蓝色：0.1310,0.0460	2.6	未来标杆，色彩范围最广，目前多数设备难以完全达到。
NTSC	美国国家电视系统委员会 (1953) / 已淘汰的模拟电视	C (6774K)	白色：0.3100,0.3160 红色：0.6700,0.3300 绿色：0.2100,0.7100 蓝色：0.1400,0.0800	≈2.2	历史基准，非内容标准。 72% NTSC ≈ 100% sRGB。

下图对比了这五种主要色域标准的色域范围：

3. 选择正确色域的重要性
选择色域并非简单地“越大越好”，关键是匹配才能达到所需的效果。如果不匹配，会造成颜色失真与不准确，这是最直接、最明显的问题。

（1）颜色变灰、变暗、饱和度降低： 当输出设备（比如电脑）上一个非常鲜艳的颜色（比如亮红色）超出了显示器的色域范围时，显示器无法复制出这种鲜艳度。它只能输出其色域内最接近的那个颜色，而这个颜色通常会比屏幕上看到的更暗淡、更灰。反之则会看到颜色过于鲜艳、失真。

（2）色相偏移： 某些颜色不仅会变得不鲜艳，甚至可能“变成”另一种颜色。例如，一种偏紫的蓝色在显示出来后可能变成了偏青的蓝色。

（3）细节丢失： 在色彩过渡平滑的区域（如日落时的天空），由于色域限制，显示器可能无法再现所有的色彩层次，导致色彩出现断层或并阶，细节丢失。

二、显示设备的色域范围和色域覆盖率
在理解和比较显示设备色彩能力时，“色域范围”和“色域覆盖率”是两个必须厘清的核心概念。它们从不同维度描述了显示器与色彩标准的关系。

1. 色域范围
（1）定义：指一台显示设备自身能够显示的所有颜色所构成的总面积。它是一个绝对的、描述设备硬件潜能的概念。

（2）类比：将它想象成艺术家的整个调色板。这个调色板有多大，决定了艺术家理论上能使用多少种颜料。

（3）表示方法：
通常通过在CIE 1931色度图上，连接设备自身的红、绿、蓝三原色坐标点，形成一个三角形（或其他形状）的面积来表示。
在营销和规格表中，常被表述为“广色域”或与某个标准色域的面积进行百分比比较，例如 “色域范围达到120% sRGB”。

（4）关键点：
描述的是“极限能力”。
数值可以超过100%。当说“120% sRGB范围”时，意味着该显示器的原生色域三角形面积是sRGB标准三角形面积的1.2倍，它能够显示出一些sRGB标准之外更鲜艳的颜色。

2. 色域覆盖率
（1）定义：指一台显示设备的色域范围，与某个目标色彩标准（如sRGB、DCI-P3）的色域范围，两者重叠部分所占的比例。它是一个相对的、描述设备与标准匹配精度的概念。

（2）类比：将它想象成艺术家的调色板上的颜料，与完成一幅特定画作（如“蒙娜丽莎”）所需的标准颜料清单的匹配程度。覆盖率越高，说明他拥有的标准颜料越全，越能精准还原这幅画。

（3）表示方法：
通常直接表示为对某个标准色域的覆盖百分比，例如 “99% sRGB 覆盖率” 或 “95% DCI-P3 覆盖率”。

（4）关键点：
描述的是“匹配程度”。
数值无限接近100%，但无法超过。100%覆盖率意味着设备能完全显示该标准内的所有颜色。覆盖率越低，说明该标准下的某些颜色（通常是某些饱和色）设备无法显示，会显得暗淡或失真。

3. 关键结论：
（1）范围大 ≠ 覆盖准：一个显示器可以有非常大的色域范围（例如150% sRGB），但它对sRGB的覆盖率可能只有90%。这意味着它能显示很多sRGB没有的鲜艳颜色，但同时连sRGB标准内的一些颜色都无法准确还原。这对于需要色彩准确性的工作（如图像处理）是灾难性的。

（2）覆盖率高 ≠ 范围大：一个显示器对sRGB的覆盖率可以达到100%，但其色域范围就是100% sRGB。这意味着它能完美还原sRGB的所有颜色，但无法显示更鲜艳的P3或Adobe RGB颜色。这对于专业摄影或影视后期来说可能不够用。

（3）理想状态：对于专业用途，我们通常追求 “高覆盖率” 优先于“大范围”。即先保证能准确还原目标色彩空间的所有颜色，再去追求更大的色彩范围。一台专业的广色域显示器应该是：色域范围 ≥ 目标标准，同时色域覆盖率无限接近100%。

（4）总结一句话：
看“覆盖率”来判断颜色准不准。
看“范围”来判断颜色有多艳。