顯示器工作色域的選擇及應(yīng)用分析

李政洋

（蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術(shù)學校，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

數(shù)字媒體時代，手機、電腦和電視，廣告屏幕和影院銀幕，大大小小的屏幕開始成為人們獲取知識、信息以及社交生活的主陣地。如何在媒屏時代保證圖像和視頻創(chuàng)作中色彩的正確表達，正成為數(shù)字顯示技術(shù)和傳統(tǒng)平面媒體關(guān)注的焦點。顯示器的色域作為反映顯示顏色豐富度和專業(yè)性最重要的指標，愈發(fā)受到重視。

1 顯示器色域的概念

光是一種波，人眼視網(wǎng)膜中的視錐細胞能識別的波長數(shù)值范圍在380～780納米，這部分被稱之為可見光。將所有可見光的顏色信息和明度信息，通過一定的數(shù)學變換映射到一個平面上，就得到了一個馬蹄形的區(qū)域，這就是大名鼎鼎的CIE-1931色域色度圖，也是人眼可以識別的全部顏色。在數(shù)字時代，用戶所能看到的屏幕顯示色彩范圍是依賴于紅綠藍三個子像素混合之后得出的，所以一臺顯示器顯示顏色的極限，就是紅綠藍各自顯示極值最大點連線的內(nèi)部，這個三角形區(qū)域代表了顯示設(shè)備所能顯示的全部顏色，這就是顯示設(shè)備的色域。目前最尖端的顯示技術(shù)仍然無法完全實現(xiàn)CIE-1931的全部色彩，加之顯示器所能覆蓋的顏色范圍是不一樣的，在攝影、攝像等圖像輸入、存儲的色彩信息也不同，為統(tǒng)一標準，各行各業(yè)制定了相應(yīng)的色彩標準，并在色域色度圖的色彩覆蓋范圍內(nèi)選擇特定的區(qū)域作為標尺，定義了多種色域標準。

2 顯示器主流色域及其適用領(lǐng)域

在當今主流顯示器的色域標準中，最常見的有sRGB、Adobe RGB、DCI-P3色域（NTSC屬于電視廣播的色域標準，在模擬信號時代應(yīng)用較普遍，在數(shù)字時代顯示器領(lǐng)域不如其他三種色域具備代表性），這三種色域都遠遠小于CIE-1931，其所能表示的區(qū)域頂點如表1，在CIE-1931色域色度圖中的覆蓋區(qū)域如圖1。由于Adobe RGB和DCI-P3色域遠大于sRGB，顯示的色彩范圍更豐富，也被稱為廣色域。

表1 三種色域在CIE-1931 色度表頂點坐標

圖1 三種色域在CIE-1931 中的覆蓋范圍

2.1 sRGB色域

sRGB在1996年推出，由微軟公司和惠普公司主導，是windows系統(tǒng)的UI和各類軟件中默認應(yīng)用的色域，也是互聯(lián)網(wǎng)中圖形圖像信息的標準色域。但是sRGB色域在CIE-1931中覆蓋面積不高，色彩還原度有限，綠色部分的覆蓋率較低，目前市面上大部分顯示器都能輕松達到96%以上的sRGB色域覆蓋。sRGB是計算機外部設(shè)備的標準化方案，加之微軟windows操作系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)流媒體的廣泛影響，其在圖形圖像創(chuàng)作的功能性和通用性可以得到保障，在后期色彩管理方面成本較低，所以sRGB色域仍然會保持其主流地位。

2.2 Adobe RGB色域

由于sRGB色域?qū)τ趥鹘y(tǒng)印刷行業(yè)來說，并不能完整地覆蓋印刷所需的所有顏色，因此在1998年，由Adobe公司制定了一套標準，其包含了更多的青色和綠色，還包含sRGB色域沒有覆蓋的CMYK色彩空間，因此Adobe RGB色域標準成為打印機、印染業(yè)、很多軟件和網(wǎng)站的默認色彩空間[1]。因為其色域覆蓋區(qū)域更廣，顯示色彩更豐富，大多應(yīng)用于高端的藝術(shù)設(shè)計專業(yè)顯示器中，價格昂貴。這類顯示器受到職業(yè)攝影師和平面藝術(shù)創(chuàng)作者的青睞，需求量在藝術(shù)微噴、專業(yè)攝影創(chuàng)作等追求極致色彩的領(lǐng)域，近年來呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。但由于其配套的色彩管理體系和外部設(shè)備的嚴格要求，導致其使用成本較高。

2.3 DCI-P3色域

DCI-P3色域，其主要由美國電影行業(yè)提出，是數(shù)字影像領(lǐng)域中比較新的色域標準，著重人類視覺的真實體驗，匹配電影的色彩表現(xiàn)要求。相比sRGB色域，其覆蓋了更多的紅色和綠色空間。伴隨數(shù)字媒體和游戲行業(yè)的發(fā)展，DCI-P3色域也被更廣泛地應(yīng)用到了大屏幕數(shù)字電視、手機屏幕等顯示設(shè)備中，成為了新一代廣色域的代名詞。對于從事影視后期調(diào)色的專業(yè)媒體工作者，以及熱衷觀看電影和視頻游戲的用戶有更好的支持。

3 廣色域顯示器在應(yīng)用中存在的實際問題

前文中三種色域涵蓋的色彩一個比一個廣，同尺寸顯示器價格一個比一個貴，那么顯示效果是不是也依次增強呢？答案是：不一定。廣色域顯示器的色域覆蓋面積往往都超過sRGB，然而因為覆蓋面積太大，往往無法正確顯示，導致在網(wǎng)絡(luò)、日常辦公等非專業(yè)領(lǐng)域看到的圖像產(chǎn)生偏色。比如在Adobe RGB的顯示器上進行sRGB內(nèi)容的觀看，雖然很大程度上增強了色彩度，但是會發(fā)生色彩失真的狀況[2]。一臺Adobe RGB色域覆蓋達到99.9%的顯示器，當你需要顯示sRGB色域中最鮮艷的綠色(x=0.3，y=0.6)時，顯示的卻是Adobe RGB色域最鮮艷的綠色(x=0.21，y=0.71)，色彩過于飽和，產(chǎn)生了色彩溢出現(xiàn)象，影響使用體驗。

解決這個問題的方法稱為色域限縮，即通過一定的算法將廣色域的“大三角形”轉(zhuǎn)化為sRGB色域的“小三角形”。此類算法通常由廠商在生產(chǎn)時將一套專用的色度坐標寫入顯示器驅(qū)動板，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后輸出特定的sRGB模式，通過顯示器OSD菜單進行色域的切換。具備色域限縮功能的顯示器，廠商都會特別標注支持多種色域，讓用戶在日常使用中使用sRGB色域顯示，而在攝影修圖或者印刷校樣的時候，使用Adobe RGB色域顯示，確保色彩的可靠性。

廣色域顯示器對系統(tǒng)色彩管理提出了更高的要求，后期使用成本較高。蘋果的mac OS系統(tǒng)對于廣色域的支持比較好，而在windows系統(tǒng)中，如果廣色域顯示器不支持色域限縮功能，則在后期使用過程中需要使用校色儀對屏幕進行校色，然后配合生成ICC文件（又稱ICC色彩特性文件，是國際色彩聯(lián)盟ICC規(guī)定的色彩特性標準文件[3]）對顯示器輸出參數(shù)進行調(diào)整。原理類似于通過顯卡增加一個“濾鏡”對偏色圖像進行矯正，這類軟件校色每次更換主機或者顯卡都需要重新校準，增加了后期使用的成本。而且更遺憾的是即便在最新版本的windows系統(tǒng)中，UI的色彩管理機制依然不完全，在常用的媒體軟件中除了Adobe公司旗下的各類專業(yè)軟件，以及FireFox、Chrome、Microsoft Edge等圖文瀏覽器之外，支持色彩管理的第三方軟件非常少，對用戶的色彩管理水平也提出了更高的要求。

4 廣色域顯示器在選購方面的誤區(qū)

4.1 偷換概念，提升賣點

在某些廠商的宣傳頁面中，往往都會標注顯示器的色域覆蓋率，如99.9%sRGB色域、95%DCI-P3色域、80%Adobe RGB色域等，都明確表示了顯示器色域在平面中的投影能夠覆蓋相關(guān)色域的面積。但是少數(shù)廠商給出了125%sRGB這樣的標注方法來吸引眼球，這類宣傳中125%往往只表示顯示色域面積是sRGB色域的1.25倍，并不能保證實際投影中是能夠完全覆蓋sRGB色域的全部區(qū)域。結(jié)果往往是125%的sRGB產(chǎn)品不僅無法覆蓋100%的sRGB色域，還可能因為某些色彩溢出和色彩管理不完善造成色彩的偏移和過飽和。這類以面積大小替代覆蓋率準確性的標注，屬于營銷方面的偷換概念和錯誤引導[4]。

4.2 廣色域屏幕不支持sRGB色域限縮

以Adobe RGB或DCI-P3色域的高覆蓋率為宣傳側(cè)重點，但是不支持99%以上sRGB的色域限縮模式，導致在運用sRGB色域的情況下出現(xiàn)色彩溢出。就現(xiàn)階段而言，sRGB不但是互聯(lián)網(wǎng)圖形圖像等流媒體的標準格式，而且是windows系統(tǒng)中絕大多數(shù)應(yīng)用場景的標準色域，因此不支持sRGB完整色域限縮的廣色域顯示器，并不具備非常好的通用性。廣色域模式切換到sRGB模式后，顯示器無法調(diào)節(jié)亮度。某些顯示器在切換為sRGB模式之后取消了1D LUT這個功能，導致顯示器無法調(diào)節(jié)亮度與對比度，用戶對顯示器失去了可控性，導致使用體驗不佳[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，Adobe RGB、DCI-P3色域顯示器擁有更豐富絢麗的色彩表現(xiàn)，在印刷、影視后期等特定專業(yè)領(lǐng)域能夠提供更好的色彩區(qū)分度和細節(jié)，專業(yè)性更強，但由于系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)色彩管理的局限性，需要使用者有更多的專業(yè)知識和色彩管理經(jīng)驗，也增加了使用成本。當前sRGB色域依然占據(jù)主流地位，從通用性角度分析，適用于絕大多數(shù)用戶使用。盡管如此，廣色域顯示器在高端專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，并且可以通過色域限縮或者加載ICC色彩管理文件校色成為sRGB色域使用，在長期使用老化之后，仍能保持較高的色域覆蓋面積，延長設(shè)備使用壽命。根據(jù)專業(yè)機構(gòu)調(diào)查預(yù)計，廣色域顯示器市場占有率到2021年將達到27%。在數(shù)字媒體技術(shù)一日千里的時代，Adobe RGB和DCI P3這樣的廣色域顯示應(yīng)用場景會越來越多，技術(shù)的成熟應(yīng)用和普及也會孕育出新的標準，未來可期。