همه چیز در مورد گامت های رنگارنگ. sRGB، DCI-P3 و Rec.2020 – Zomit

نمایش رنگ روی صفحه یک فرآیند پیچیده است. اما اگر به دنبال تصاویر با کیفیت هستید، ارزش دیدن را دارد. اگر به تلویزیون های کنار هم در فروشگاه لوازم الکترونیکی دقت کنید، می توانید تفاوت هایی را مشاهده کنید. اگر تصویر یکسانی را روی همه آنها نمایش دهید، خروجی های رنگی متفاوت خواهند بود.

رنگیت سرگام چیست؟

به طور کلی کلمه سرگام به تمام رنگ هایی اطلاق می شود که چشم می تواند ببیند. سارگم معمولاً با اندازه یک نعل اسب به نام نمودار رنگی xy نشان داده می شود. همچنین یک صفحه نمایش سه بعدی برای آن وجود دارد. با این حال، در صنعت گرافیک کامپیوتری، gamut نمایشگر قابلیت های تنظیم رنگ صفحه نمایش است. به زبان ساده، این مقیاسی از رنگ هاست که هر مانیتوری می تواند ایجاد کند.

گامت های رنگی زیرمجموعه ای از شکل های کروماتوشیمی xy را نشان می دهند که همیشه به صورت مثلث نشان داده می شوند. به عبارت دیگر، مانیتورها می توانند قسمت هایی از کل رنگ قابل مشاهده را نمایش دهند. sRGB رایج ترین طیف رنگی نمایشگر است که در شکل زیر نشان داده شده است. نمایشگر sRGB نمی تواند هیچ رنگی خارج از مثلث ایجاد کند.

بخش بزرگتر مثلث، وسعت نمایشگر است که درصد بیشتری از طیف مرئی را اشغال می کند. هرچه همپوشانی بین طیف رنگ نمایشگر و وضوح چشم بیشتر باشد، خروجی بهتری خواهد داشت. هیچ یک از مانیتورهایی که در حال حاضر در بازار وجود دارند نمی توانند کل طیف مرئی را پوشش دهند. اما مشکل این نیست.

عمق بیت

قبل از اینکه در مورد انواع مختلف طیف رنگ صحبت کنیم، ایده خوبی است که در مورد نحوه ایجاد رنگ در نمایشگرها ایده بگیرید. به طور کلی مانیتورها از زیر پیکسل های آبی، قرمز و سبز تشکیل شده اند که با هم ترکیب شده و رنگ مورد نظر را ایجاد می کنند. این زیرپیکسل ها با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند. اما شما می توانید آنها را زیر میکروسکوپ ببینید.

وسعت رنگ گسترده تنها معیار برای خوب به نظر رسیدن یک تصویر خوب نیست. همچنین، مانیتورها باید بتوانند سایه های منحصر به فرد قرمز، سبز و آبی را در طیف رنگی خود ایجاد کنند. عمق بیت را می توان برای اندازه گیری تعداد سایه های منحصر به فرد ایجاد شده برای نمایشگر استفاده کرد. به عبارت ساده، عمق بیت متناسب با داده های مورد استفاده برای نمایش سطح روشنایی هر زیر پیکسل است. صفحه نمایش 8 بیتی 2 تا 8 یا 256 سایه از هر رنگ اصلی (آبی، قرمز و سبز) تولید می کند. در مجموع 16.7 میلیون کشتی ساخته شده است. یک صفحه نمایش 10 بیتی می تواند 1024 سایه یا حتی در مجموع 1.07 میلیارد رنگ تولید کند.

عمق بیت بیشتر تضمین می کند که نمایشگر می تواند یک انتقال یا گرادیان دقیق در رنگ ها ایجاد کند. این امر به ویژه برای مانیتورهای دارای وسعت بسیار مهم است. در تصویر بالا می توانید نمایش عمق بیت را مشاهده کنید. امروزه تعاریف خاص تری از گامت های رنگی وجود دارد که در زیر به چند نمونه از آنها اشاره می شود.

sRGB

استاندارد sRGB یا RGB قدیمی ترین و رایج ترین فضای رنگی امروزی است. در دهه 1990 کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC) این دستگاه را برای نمایشگرهای CRT طراحی کرد. از آن زمان به بعد با LCD و سایر فناوری های نمایشگر سازگار شده است.

اگرچه sRGB بسیار محبوب است، اما تنها بخشی از طیف نور مرئی را پوشش می دهد. به زبان ساده، یک صفحه نمایش ساده sRGB می تواند 25 تا 33 درصد رنگ هایی را که برای چشم قابل تشخیص هستند، بازتولید کند. با بررسی شکل رنگی، می بینید که بسیاری از قسمت های بیرونی رنگ اصلی در این فضا نیست.

اگرچه sRGB شامل قرمز، سبز و آبی است، اما قسمت های اشباع بیشتری را پوشش نمی دهد. این امر به ویژه هنگام بررسی قسمت های سبز قابل توجه است. به همین دلیل از درخشندگی و سرزندگی رنگ ها کاسته شده و ممکن است رنگ ها نسبت به آن ها مات تر به نظر برسند.

sRGB ارتباط نزدیکی با Gamut Rec دارد. 709 است. در واقع، این دو استاندارد یک منطقه از نمودار رنگی را پوشش می دهند، تنها تفاوت این است که sRGB از گامای کمتری نسبت به Rec.709 استفاده می کند. sRGB پایین، حفظ رنگ را در اتاق های روشن مانند فضای اداری گاما بهبود می بخشد.

Rec.709 برای فضای سبک تلویزیون و مانیتور طراحی شده است. از آنجایی که اکثر نمایشگرها به شما امکان تنظیم مقدار گاما را می دهند، تفاوت بین sRGB و Rec.709 ناچیز است. علیرغم پوشش محدود رنگ، sRGB به یک استاندارد اصلی برای نمایشگرها در هر شکل و اندازه تبدیل شده است. اکثر سیستم عامل های رایانه شخصی، از جمله ویندوز، برای sRGB پیکربندی شده اند. به طور مشابه، اکثر وب سایت ها و محتوای آنها با sRGB سازگار هستند.

AdobeRGB; ایده آل برای تصاویر

AdobeRGB، همانطور که از نامش پیداست، یک فضای رنگی است که توسط Adobe توسعه یافته و رایج شده است. این فضا گسترده تر از sRGB است و تقریباً 50 درصد از طیف رنگی قابل مشاهده را پوشش می دهد. AdobeRGB، مانند سایر فضاهای رنگی، برای ویدیو استفاده نمی شود. در عوض، به طور خاص برای عکاسی طراحی شده است. برای درک این موضوع، یک چاپگر رنگی را در نظر بگیرید.

ممکن است متوجه شده باشید که چاپگرها جوهر آبی، قرمز یا سبز (RGB) را برای ایجاد چاپ های رنگی ترکیب نمی کنند. در عوض، اکثر تجهیزات چاپ رنگی از مدل رنگی CMYK (به اختصار یاقوت کبود، بنفش، زرد و مشکی) استفاده می کنند. در سال 1998، Adobe فضای AdobeRGB را برای پوشش این فضای رنگی اضافه کرد و به عکاسان کنترل بیشتری بر روی تصاویر چاپی خود داد. AdobeRGB همچنین شامل پوشش محدود sRGB در رنگ های آبی و سبز است که می توانید با مشاهده نمودار رنگی آن را مشاهده کنید.

AdobeRGB بدون شک مکانی عالی برای عکاسی است، اما اکثر دوربین ها به طور پیش فرض از فضای رنگی sRGB استفاده می کنند. این به این دلیل است که بیشتر تصاویر روی صفحه نمایش به صورت دیجیتالی نمایش داده می شوند. علاوه بر این، حتی در نمایشگرهای سازگار، اکثر برنامه ها نمی توانند AdobeRGB را خروجی کنند. به عنوان مثال، اگر یک وب سایت حاوی فایل های AdobeRGB باشد، مرورگرهای وب به طور خودکار آنها را مطابق با sRGB نمایش می دهند. با این حال، این فرآیند تبدیل کامل نیست و اغلب نتیجه بدتر از تصویر sRGB به نظر می رسد.

به طور خلاصه، تنظیم محتوای AdobeRGB نیاز به استفاده از ابزارها و نرم افزارهای مخصوص تصویر دارد. اگر فایل به درستی پیکربندی نشده باشد، ممکن است با یک تصویر sRGB با کیفیت پایین مواجه شوید. علاوه بر این، تقاضای کم مصرف کنندگان برای این فضا در سال های اخیر به این معنی است که AdobeRGB یک ترکیب رنگ محبوب نیست. با این حال، برخی از مانیتورها دارای پروفایل های تصویری سفارشی هستند که برای این فضا کالیبره شده اند.

DCI-P3

DCI-P3 مخفف Protocol 3 Digital Cinema Action است که توسط صنعت فیلم به عنوان جایگزینی برای sRGB توسعه یافته است. این فضا 27 درصد از محدوده نمودار رنگ را پوشش می دهد که مشابه AdobeRGB است. با این حال، با وجود انحراف سبز، فضای AdobeRGB فیروزه‌ای P3 در سه رنگ اصلی توزیع شده است. در عمل، این بدان معناست که نمایشگرهای DCI-P3 می‌توانند رنگ‌های زنده‌تر و اشباع‌شده‌تر را نمایش دهند.

از آنجایی که DCI-P3 برای استفاده در رسانه های دیجیتال طراحی شده است، انعطاف پذیرتر از AdobeRGB است. همچنین تقریباً انواع دستگاه های دیجیتال از تلویزیون گرفته تا گوشی های هوشمند کمترین فضا را در این فضای رنگی اشغال می کنند. به علاوه نمایشگرهای باکیفیت 90 درصد این فضا را اشغال می کنند.

ضبط 2020 و Rec.2100

Rec.2020 و 2100 جدیدترین بازی های این لیست هستند. Rec.2020 علاوه بر پوشش بزرگترین منطقه نمودار کروماتوگرافی، به تعریف استاندارد UHDTV (تلویزیون با کیفیت بالا) نیز کمک کرد. به زبان ساده، این اولین استانداردی است که از نمایشگرهای 10 بیتی و 12 بیتی و وضوح بالاتر مانند 4K و 8K پشتیبانی می کند. این نرخ رفرش بالایی را بین 60 هرتز تعریف می کند تا زمانیکه 120 هرتز همچنین گنجانده شده است.

Gamut Rec. سال 2020 حدود 75 درصد از طیف نور مرئی را پوشش خواهد داد که 40 درصد بیشتر از DCI P3 است و در مقایسه با sRGB گام بزرگی است. در واقع، طیف رنگ آنقدر گسترده است که بهترین نمایشگرها نیز تنها 60 تا 80 درصد آن را پوشش می دهند. پیشرفت در فناوری میکرو LED و نمایشگرهای نقطه کوانتومی باعث بهبود کارایی تولید رنگ در دراز مدت می شود.

Rec.2100 نسخه پیشرفته Rec.2020 است. اما برخی از پارامترهای آن مانند پوشش رنگ ثابت می ماند. Gamma Log Hybrid (HLG) و Perceptual Quantification: پشتیبانی از محدوده دینامیکی بالا (HDR) توسط دو فناوری تنها مزیت آن است. سایر فناوری ها از فرمت های HDR مانند HDR 10 و Dolby Vision پشتیبانی می کنند و HLG منحصراً برای پخش تلویزیونی استفاده می شود.

فراتر از رنگ ها: خطاهای رنگی و نقاط سفید

در حالی که طیف گسترده رنگ کاملاً مطلوب است، اما تنها معیار کافی برای کیفیت نمایش نیست. قبلاً در مورد تأثیر طول گاما و عمق رنگ بر روی تصویر به دست آمده صحبت کرده ایم. از این نظر، هیچ دو نمایشگر شبیه هم نیستند. اگرچه گامت ها تقریباً از نظر رنگ یکسان هستند. این به دلیل وجود معیارهای مختلفی است که قابلیت نمایش رنگ را تغییر می دهد. این ویژگی را در اکثر مانیتورها نخواهید یافت. علاوه بر پوشش رنگ، دو معیار دیگر نیز باید در نظر گرفته شود: دلتا E و دمای رنگ.

دلتا ای.

یکی از راه های اندازه گیری خطا در خروجی رنگ نمایشگر دلتا E را می توان در نظر گرفت. اما خطای صفحه در عمل چیست؟ برای مثال، فرض کنید صفحه نمایش قرمز را به رنگ نارنجی تیره نشان می دهد. در همین حال، دلتا E، تفاوت بین گاموتوی استاندارد، مانند خروجی رنگ نمایشگر و sRGB را اندازه گیری می کند. به عنوان مثال، نمودار زیر استاندارد sRGB را در مقابل شاخص نمایشگر One Plus 8 Pro نشان می دهد. نتایج نشان می‌دهد که نمایشگر در بیشتر مکان‌ها به استثنای چند قسمت زرد و نارنجی به خوبی کالیبره شده است. دلتا e میانگین در این الگو (تفاوت خروجی و زمینه) تقریباً برابر با 2.8 است.

مقدار دلتا E حداقل نشان دهنده یک خطای غیرقابل درک برای چشم انسان است. کارشناسانی که از نمایشگرهای کالیبره شده استفاده می کنند، Max Delta E 2.0 را ترجیح می دهند. تغییرات در مقدار و دقت رنگ بیش از این را می توان به وضوح شناسایی کرد.

دمای رنگ

نقطه سفید که به عنوان دمای رنگ نیز شناخته می شود، تأثیر زیادی در ظاهر سفید صفحه نمایش دارد. به عنوان مثال، تصویر زیر نشان می دهد که هر رنگ سفید در یک صفحه نمایش متفاوت چگونه به نظر می رسد. معمولاً دمای رنگ بر حسب کلوین اندازه گیری می شود و مقادیر دمای رنگ از 4000 تا 7000 کلوین متغیر است. اما چرا از کلوین استفاده می کنیم. وقتی در مورد دمای واقعی صفحه نمایش صحبت نمی کنیم؟ این به این دلیل است که مقیاس با رنگ نور ساطع شده از یک جسم فلزی درخشان و داغ مطابقت دارد. به عنوان مثال، گاز شعله در طیف زرد و طیف آبی در انتهای دیگر ظاهر می شود. در مانیتورها معمولا رنگ سفید را با پوشش آبی سفید سرد می نامیم.

رنگ های صفحه نمایش نقطه سفید استاندارد 6500 K است که با نام D65 نیز شناخته می شود. دمای رنگ نور خورشید بین 5000 تا 6000 کلوین متغیر است. اگر مقادیر دلتا E یا نقطه سفید از حد مشخص شده فراتر رود، نمایشگر را می توان مجددا کالیبره کرد. در واقع، مانیتورهای کیفیتی که از کارخانه به درستی نظارت می‌شوند، در درازمدت تغییر شکل می‌دهند. علاوه بر این، ابزارهای کالیبراسیون ارزان نیستند و تنها متخصصان می توانند خطاهای کوچک را تشخیص دهند.

چرا گامت های رنگی گسترده اینقدر محبوب هستند؟

در چند دهه اخیر چشمان ما به ابزارهای محدود sRGB عادت کرده است. اما دلیل آن این است که تا چند سال پیش، تعداد کمی از مانیتورها به طیف گسترده ای از رنگ ها مجهز بودند. صنعت نمایش بالاخره به جایی رسیده است که امروزه پنل هایی با طیف رنگی وسیع به راحتی در دسترس عموم قرار می گیرند. در عین حال، پیشرفت در فناوری دوربین به فیلمسازان این امکان را داده است که جزئیات رنگارنگ تری را ثبت کنند. ترکیب این دو مزیت باعث می شود سارگام مانند DCI-P3 مقرون به صرفه و مقرون به صرفه باشد.

بسیاری از گوشی های هوشمند پرچمدار و میان رده نیز فضای رنگی DCI-P3 را به خوبی پوشش می دهند. پیشنهاد. برخی از پرچمداران، مانند Sony Xperia 1 و iPhone 13، فیلم های رنگی بزرگ ضبط می کنند. به طور مشابه، از تلویزیون و مانیتور sRGB گذشت. از نظر نرم افزاری، هر دو سیستم عامل موبایل و دسکتاپ از فضای رنگ بیشتری نسبت به sRGB پشتیبانی می کنند.

حرکت به سمت HDR صنعت محتوا به افزایش تقاضا برای طیف گسترده ای از رنگ ها کمک کرده است. در واقع، می‌توانید بیشتر محتوا را در گیمرهای وسیع‌تر از sRGB تماشا کنید، از بازی‌های ویدیویی گرفته تا نمایش‌های تلویزیونی. برای این منظور منابع HDR مانند کنسول های بازی و سرویس های پخش ویدئو و حتی تلویزیون ها در طیف وسیعی از رنگ ها در دسترس هستند. حتی استانداردهای طراحی وب مانند CSS شروع به پشتیبانی از Display P3 (پیاده سازی DCI-P3 اپل) کرده اند.

به طور کلی هدف HDR نزدیک کردن تصاویر به واقعیت است. همانطور که انتظار می رفت، نمایش پالت رنگ روشن به دستیابی به این هدف کمک می کند. اکثر فرمت‌های HDR، از جمله Dolby Vision و HDR10 +، به نمایشگر و محتوایی نیاز دارند که حداقل فضای رنگی DCI-P3 را پوشش دهد. هدف صنعت نمایشگاه پوشش کامل طیف وسیعی از فضاهای رنگی مانند Rec است. 2020 در آینده ای نزدیک است.