本文由 简悦SimpRead 转码，原文地址 www.richardlackey.com
什么是视频色彩空间？
了解色彩信息是如何被定义、建模和编码的视频。了解什么是色彩空间，以及它对你的视频意味着什么。
视频色彩空间是一个标准，它定义了视频系统中色彩编码的色域、白点和色彩分量传递函数（通常使用一个混乱的、无益的但常见的术语 "伽玛"）。这些标准是由SMPTE和ITU等不同团体决定和制定的。这些标准之所以存在，是因为视频采集、录制、传输和显示技术在编码、解码和显示色彩方面的能力有限。随着视频技术的发展和改进，从模拟黑白视频到彩色视频，再到数字视频，这些限制已经越来越接近最终的极限，也就是人类色彩感知的全部范围。随着不同年代的视频技术的发展，新的标准已经被设定。
比标准本身更重要的是了解色彩信息是如何被建模、编码的，以及它与我们对色彩的生理体验和光的辐射能量的关系。这些基本概念有助于回答这样一个问题：对于任何创造将在任何种类的显示器上显示的东西的人来说，色彩空间实际上意味着什么。
如果你想比我在这篇文章中的概述更深入地了解，我强烈建议你去看Troy Sobotka写的数字色彩的搭车指南。我很感谢Troy帮助我找到了如何简化和沟通这些概念的方法，我希望，你能理解。
三度空间的颜色
在这次讨论中，我们关注的三个维度是RGB颜色编码模型中的红、绿和蓝。
正如我在开头提到的，定义一个色彩空间需要。
- 一组具有明确色度的三个单独的颜色原色。这就定义了色彩空间的色域或色量。
- 一个代表白点的定义色度（R=G=B）。
- 一个将编码值与现实世界的线性光值联系起来的色彩成分传递函数。
一个颜色模型与一个颜色空间
颜色信息可以用不同的方式进行建模。RGB是一个颜色编码模型，而不是一个颜色编码空间。
颜色编码模型只是一种编码颜色信息的方法。它与我们对颜色的生理感觉或光的辐射能级没有内在的联系。它只是一个容器。它是一种编码适合特定目的的数值的方法。
色彩编码空间定义了实际值，因为它们与我们对色彩的生理体验和现实世界的辐射光能有关。它还将这些值与特定的捕捉或显示技术联系起来。
映射色彩
如果没有办法将编码值与我们看到的实际颜色联系起来，一个概述了三维颜色信息编码方法的数学模型是没有用的。那么，我所说的 "实际颜色 "是什么意思？
我们对颜色的感觉和体验是对不同波长的可见光在一定能量水平上的混合的生理视觉反应。国际照明委员会（CIE）在1931年已将我们对颜色的感知与物理学之间的关系描绘出来。
CIE 1931年的色彩空间是电磁可见光谱中的波长分布与人类色觉中的生理感知色彩之间的第一个定义的定量联系。- 维基百科
(图1 CIE 1931的xy色度图)
也许你以前见过这个。CIE 1931年的xy色度图绘制了一张感知到的颜色与光的物理波长的关系图，围绕图的外侧排列（称为光谱位置）。实际上有三条轴，Y轴（与图中x和y中的y不一样）代表亮度值，所以这个普通的图只是色度的二维表示。
任何一对x和y色度坐标都定义了一个绝对色度，如果你加上一个Y值，就可以定义一个精确的色度加亮度。
你可以把CIE 1931色彩空间看作是一个主图，其他所有的色彩空间都与之相关。它将编码值和所有的数学运算与绝对可见的光的波长联系起来。
只要你知道RGB的三个主要色度、白点和给定颜色空间的传递函数，你就可以将其他无意义的编码值与实际有意义的色度和光能联系起来。
顺便提一下，你在图中看到的颜色只是一种图形表示，而不是实际值。
定义色域
一个色彩空间的色域是指在该色彩空间的范围内可以定义的色彩量。定义这些界限的是RGB原色的色度值，以及色彩空间的色域。
(图2 Rec.709视频色彩空间的色域，由三种颜色原色的色度定义，形成一个三角形的足迹。)
(图3 Rec.2020视频色彩空间的色域，由三种颜色的原色形成一个三角形的脚印来定义。)
你经常会看到任何给定的色彩空间的色域是一个三角形的轮廓叠加在CIE 1931的色度图上。三角形的三个点代表RGB原色，而三角形内的空间就是色域。
三角形内的任何颜色值都被认为在该颜色空间的色域内。三角形以外的任何数值都被认为是超出了色域，不能用该色彩空间进行编码。
白点
每当我问起这个问题，什么是白色？迎接我的通常是一个空白的表情。我们很容易把白色简单地认为是R=G=B的编码值，或者是255、255、255，但如果没有绝对色度的参考，R=G=B实际上并没有任何意义。
正如一个色彩空间需要单个RGB原色的绝对色度坐标一样，它也需要定义白点的绝对色度。
你经常会看到一个色彩空间的白点被表述为CCT（相关色温）值，单位为开氏度。你可以在图2和图3中注意到，它被称为 "D65"。这定义了一个6500K的白点，但白点总是有一个xy色度坐标。
(图4 Plankian locus是一条曲线，表示在任何给定的温度下，白炽灯黑体所辐射的光的颜色在xy色度空间中的路径。)
颜色成分转移函数
传递函数是一种简单的数学关系，它定义了编码的强度或亮度值如何与采集或显示设备的输入或输出的真实光能相关。
它最常被称为 "伽玛"，但这是不正确的。每当你听到有人在色彩空间、显示器或摄像机系统的背景下使用 "gamma "一词（包括我，因为我仍然这样做），他们都在谈论一个传输函数。
使用视频色彩空间工作
你选择的视频色彩空间的工作，显示器和输出应始终符合您的预期交付标准的视频。
- 阅读更多关于如何选择正确的视频色彩空间。
进一步阅读
如何选择正确的视频色彩空间
你如何为你的项目选择正确的视频色彩空间？我想带你了解一些基本的色彩空间和它们的应用。
