投影仪色彩空间、色域、灰阶、PQ曲线专业名词解释

明基投影仪 · 发表在明基投影仪 2019-2-9 19:36

投影仪涉及非常多专业的名词，很多人听起来是一脸懵逼，下面楼主来解释解释常见的专业名词的意思。

1. CIE 1931图

想要了解色彩学，这张图一定要弄懂怎么用。其中CIE是代表国际照明协会，1931是代表这图是在1931年建立。当年是利用实验的方法，间接建立实际光谱跟视觉感受之间的数学关系。

在图面上有一个马蹄型的彩色图型，这个范围代表肉眼可以看到的全部色彩，周围有标数字是部份从380~700是代表可见光的波长，单位是nm。中间有条黑色曲线代表是黑体色温曲线，与其交叉的短直线则是代表相同色温的点，上面有标注色温。

这些只要大概知道就好，在本文中比较重要的是图上坐标怎么用。横轴的数字代x坐标(一定要小写)，纵轴是y坐标(一定要小写)，另外还垂直图面的是Y(一定要大写)坐标，在图上没办法表示出来。这三个一般会写成xyY，称为色度坐标，而其中较重要的是xy坐标。色度坐标怎么计算出来的，对于用户并不重要，后述的色彩量测仪器及软件都会直接显示出读值，实际使用上就是根据仪器或软件给的xy坐标值，在图面上标出位置，如此而已。另外还需要建立一个观念，即使两者实际光谱的分布是不同，只要两个颜色的xyY色度坐标相同，我们的肉眼是没办法分出差异的，这是在使用CIE 1931图最重要的观念。

2.颜色模型、色彩空间、色域:

这三个专有名词放在一起讲的主要原因是因为很多网络上的文章会把这个三个名词混用，对于初入门者的阅读造成困扰。

色彩模型是一种色彩分类的抽象数学模型，通过一组数字来描述颜色彩，例如常见的RGB、CMYK或是HSL、HSV、HIS等，这些在研究色彩学上比较需要，显示器用户并不需要了解这些，但会提出来讲，主要是一些网路文章会把色彩模型讲成色彩空间，造成读者混淆。色彩模型最重要的特征是它只有在谈论色彩数值化的方式，并没有对应实体的色彩。例如某数位影像是用RGB的方式记录，但并没有说明这RGB实体上是对应到什么样的RGB色彩。

色彩空间是指我们在处理影像时，指定影像色彩对应的工作空间。如果一个影像档案没有指定它所使用的色彩空间，那就如同开头的例子，只是一堆数字而已，我们没办法知道它真正的色彩是长什么样子。常见的色彩空间，例如:讨论色彩学时常用的CIE 1931色彩空间、CIELAB色彩空间、CIELUV色彩空间;摄影常用的Adobe RGB、sRGB;一般影片常用Rec. ITU-R BT.709、Rec. ITU- R BT.2020;电影业常用的DCI-P3、ACES等。

色域是指显示器实际测量出来能够显示的色彩范围。因为前述提到处理影像时需要指定色彩空间，于是有许多专业用显示器是直接对应到前述的色彩空间，让工作者可以直接检视原汁原味的影像，这时在显示器的规格书上会写对应「 XX色域」，例如AdobeRGB色域、sRGB色域、BT.709色域等。

这些字眼又跟色彩空间重覆，这个部份就是大部份讨论色彩相关文章混用最严重的地方，也是最容易造成读者混淆或厂商玩弄文字游戏的地方。其实色彩模型、色彩空间、色域最大的分别是色彩模型只谈论颜色分类的原理与数值化，是抽像的，没有对应实体的颜色;色彩空间的数值就会对应到实体的颜色;色域则是单指显示器的物理特性，只是专业用显示器的色域会根据用途对应到特定色彩空间因而造成名称重覆。

3.白点及灰阶

在不同影像标准中，都会定义该影像标准所用的白点，白点一般较不专业的人会讲色温，但实际上参考前述CIE1931图上的色温曲线，在CIE1931图上会有许多点都是相同的色温，而影像标准所讲的白点，在CIE1931图是指唯一的点，例如常用的D65，它是代表在CIE 1931图上xy座标(0.3127，0.329)的位置。一台标准显示器的白点必须从最暗到最亮的白(灰)都在规范内，才算合格。如下面的条状灰阶图，你看起来不是同一种灰，那你目前用的显示器的灰阶一定有问题。

4. Gamma、PQ曲线

这两个名词都是不同影像标准下EOTF的称呼，而EOTF是Electro-Optical Transfer Function的缩写，翻成中文就是电-光转换函数，简单来说显示器的输入讯号对应实际光输出所描绘出来的曲线，而这条曲线必须符合影像标准的要求，才能正确显示影像。

在以往显示器都是CRT映像管的天下，而CRT的EOTF跟数学上的幂次函数(Power Function)一样的，所以就直接把幂次数字称为这个显示器的Gamma，也就是光输出=(输入讯号)^Gamma[]。一般在描绘Gamma曲线时，横轴是代表0到最大的输入讯号，纵轴是代表光输出强度。因为每个影像标准的输入讯号范围及显示器亮度不同，一般都会把这两轴做数学上的正规化，也就是把最大值变成1。看到这里，大家可能还是看不懂，其实Gamma 2就是我们平常熟悉的平方曲线，只要在Excel里，横轴设定成0~1，纵轴设定成0~1的平方，整条曲线就是Gamma 2的曲线，而常见的Gamma 2.2画出来会更凹。

备注: “IEEE 100: The Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms,” IEEE, 7th ed., 2000.

如下图是Gamma 2、2.2、2.4画在一起给大家参考:

近年来HDR (High Dynamic Range)影像标准出现，搭配新的EOTF函数，这个函数相当复杂，没办法像以前用单一数字来代表，为了怕混淆，于是定义了一个新名词称为Perceptual Quantizer(PQ)曲线，同时以往使用的Gamma曲线，相对于HDR，也改称做SDR。此外PQ曲线跟以往的Gamma曲线还有一个很大的不同，HDR的PQ曲线在纵轴上是用绝对的亮度值而不是等化成1，这在实务上有很大的意义，细节以后有机会再另文详述。HDR目前用的PQ曲线由SMPTE ST 2084规范所定义，PQ曲线如下图:

了解前述的名词真正的意义后，看懂显示器色彩规格就就不会有太大问题，但这些都是显示器产品型录上写的，并不是显示器真正的状态，实际在挑选标准显示器时，最好是能找到第三方的量测数据，在看量测报告时要注意两点:一是量测人员的专业能力，如同前述证照人员素质都良莠不齐，所以网上搜到的量测报告必须花点心思去判断。

wheelee 发烧级投影控 *发表于 2019-02-09* · 发表于 2019-02-09

支持楼主辛苦分享的好内容...

2019-2-9 20:25 回复收起回复

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