sRGB – HiSoUR والفن تاريخ معلومات السفر

sRGB (معيار أحمر أخضر أزرق) هو مساحة ألوان RGB التي أنشأتها HP و Microsoft بالتعاون في عام 1996 لاستخدامها على الشاشات والطابعات والإنترنت. وقد تم توحيدها فيما بعد بواسطة اللجنة الكهرتقنية الدولية IEC 61966-2-1: 1999. غالبًا ما تكون مساحة اللون “الافتراضية” للصور التي لا تحتوي على معلومات عن مساحة اللون ، خاصةً إذا كانت بيكسلات الصور مخزنة في أعداد صحيحة 8 بت لكل قناة لون.

تستخدم sRGB الاختبارات الأولية لقطاع الاتصالات الراديوية ITU-R BT.709 ، كما هو الحال في شاشات الأستوديو والتلفزيون عالي الوضوح ، ووظيفة النقل (منحنى غاما) النموذجية للأشكال CRT ، وبيئة العرض المصممة لتتناسب مع ظروف العرض المنزلية والمكتبية النموذجية. سمحت هذه المواصفات بعرض sRGB مباشرة على شاشات CRT النموذجية في ذلك الوقت ، مما ساعد بشكل كبير على قبولها.

مجموعة sRGB

اللونية	أحمر	أخضر	أزرق	نقطة بيضاء
س	0.6400	0.3000	0.1500	0.3127
ذ	0.3300	0.6000	0.0600	0.3290
Y	0.2126	0.7152	0.0722	1.0000

يعرّف sRGB بدرجات اللون اللوني في الانتخابات التمهيدية الحمراء والخضراء والزرقاء ، وهي الألوان التي تكون فيها إحدى القنوات الثلاث غير صفرية والأخرى هي صفر. سلسلة اللونية التي يمكن تمثيلها في sRGB هي مثلث اللون الذي تم تحديده من خلال هذه الانتخابات الأولية. كما هو الحال مع أي مساحة لوني RGB ، بالنسبة للقيم غير السالبة لـ R و G و B ، لا يمكن تمثيل الألوان خارج هذا المثلث ، والتي تكون داخل نطاق الألوان المرئية لإنسان ذي رؤية ثلاثية الألوان العادية.

أحيانًا يتم تجنب sRGB من قِبل متخصصي نشر الطباعة المتميزين لأن نطاقه اللوني ليس كبيرًا بما فيه الكفاية ، خصوصًا في الألوان الزرقاء الخضراء ، ليشمل كل الألوان التي يمكن إعادة إنتاجها في طباعة CMYK.

وظيفة النقل sRGB (“gamma”)

ه غاما فعالة في كل نقطة. تحت قيمة مضغوطة قدرها 0.04045 أو شدة خطية قدرها 0.00313 ، يكون المنحنى خطيًا بحيث يكون gamma هو 1. خلف المنحنى الأحمر هو منحنى أسود متقطع يظهر بدقة gamma = 2.2 قانون الطاقة.

كما يحدد sRGB تحول غير خطي بين كثافة هذه الانتخابات الأولية والرقم الفعلي المخزّن. يشبه المنحنى استجابة غاما لشاشة CRT. هذا التحويل غير الخطي يعني أن sRGB هو استخدام فعال بشكل معقول للقيم في ملف صور ذي أساس صحيح لعرض مستويات الضوء التي يمكن تمييزها عن البشر.

على عكس معظم فضاءات ألوان RGB الأخرى ، لا يمكن التعبير عن sRGB gamma كقيمة رقمية واحدة. يبلغ إجمالي جاما 2.2 تقريبًا ، ويتألف من مقطع خطي (جاما 1.0) بالقرب من اللون الأسود ، وقسم غير خطي في مكان آخر يشتمل على 2.4 exponent و gamma (ميل من خرج السجل مقابل دخل السجل) يتغير من 1.0 إلى حوالي 2.3. الغرض من المقطع الخطي هو أن المنحنى لا يحتوي على منحدر لانهائي عند الصفر ، مما قد يسبب مشاكل عددية.

مواصفات التحول
التحويل إلى الأمام (CIE XYZ إلى sRGB)
يجب تغيير قيم CIE XYZ بحيث يكون Y of D65 (“white”) 1.0 (X، Y، Z = 0.9505، 1.0000، 1.0890). عادةً ما يكون هذا صحيحًا ولكن بعض مسافات الألوان تستخدم 100 أو قيم أخرى (كما هو الحال في مقالة Lab).

الخطوة الأولى في حساب sRGB من CIE XYZ هي عبارة عن تحويل خطي ، والذي يمكن تنفيذه عن طريق مضاعفة المصفوفة. (تتطابق القيم العددية أدناه مع تلك الموجودة في مواصفات sRGB الرسمية ، التي صححت أخطاء التقريب الصغيرة في المنشور الأصلي من قبل منشئي sRGB ، وتولت المراقبة اللونية القياسية 2 ° لـ CIE XYZ)

${\ begin {bmatrix} R _ {\ mathrm {linear}} \\ G _ {\ mathrm {linear}} \\ B _ {\ mathrm {linear}} \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 3.2406 & - 1.5372 -0.4986 و\\ - 0.9689 و 1.8758 و 0.0415 \\ 0.0557 -0.2040 وو1.0570 \ نهاية {bmatrix}} {\ تبدأ {} bmatrix X \\ \\ Y Z \ نهاية {bmatrix}}$
من المهم ملاحظة أن قيم RGB الخطية هذه ليست النتيجة النهائية لأنها لم يتم ضبطها لتصحيح الجاما حتى الآن. تقوم الصيغة التالية بتحويل القيم الخطية إلى sRGB:

$C _ {\ mathrm {srgb}} = {\ begin {cases} 12.92C _ {\ mathrm {linear}}، & C _ {\ mathrm {linear}} \ leq 0.0031308 \\ (1 + a) C _ {\ mathrm {linear} } ^ {1 / 2.4} -a، & C _ {\ mathrm {linear}}> 0.0031308 \ end {cases}}$
حيث {\ displaystyle a = 0.055} a = 0.055 وحيث يكون {\ displaystyle C} C هو {\ displaystyle R} R أو {\ displaystyle G} G أو {\ displaystyle B} ب.
تقع قيم تصحيح جاما هذه في النطاق من 0 إلى 1. إذا كانت القيم في النطاق من 0 إلى 255 مطلوبة ، على سبيل المثال لعرض الفيديو أو الرسومات ذات 8 بت ، يكون الأسلوب المعتاد هو الضرب على 255 وتقريبه إلى عدد صحيح.

يتم قص القيم عادةً إلى نطاق 0 إلى 1. يمكن إجراء هذا القص قبل أو بعد حساب جاما ، أو القيام به كجزء من التحويل إلى 8 بت.

التحول العكسي
مرة أخرى قيم مكون sRGB $R _ {\ mathrm {srgb}}$ ، $G _ {\ mathrm {srgb}}$ ، $ب _ {\ mathrm {srgb}}$ في النطاق من 0 إلى 1. (يمكن تقسيم النطاق من 0 إلى 255 ببساطة على 255.0).

$C _ {\ mathrm {linear}} = {\ begin {cases} {\ frac {C _ {\ mathrm {srgb}}} {12.92}}، & C _ {\ mathrm {srgb}} \ leq 0.04045 \\\ left ({ \ frac {C _ {\ mathrm {srgb}} + a} {1 + a}} \ right) ^ {2.4} ، & C _ {\ mathrm {srgb}}> 0.04045 \ end {cases}}$
حيث {\ displaystyle a = 0.055} a = 0.055 وحيث يكون {\ displaystyle C} C هو {\ displaystyle R} R أو {\ displaystyle G} G أو {\ displaystyle B} ب.
تليها مضاعفة المصفوفة من القيم الخطية للحصول على XYZ:

${\ تبدأ {} bmatrix X \\ \ نهاية {bmatrix} Y Z \\} = {\ تبدأ {} bmatrix 0.4124 و 0.3576 و 0.1805 \\ 0.2126 و 0.7152 و 0.0722 \\ 0.0193 و 0.1192 و 0.9505 \ نهاية {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} R _ {\ mathrm {linear}} \\ G _ {\ mathrm {linear}} \\ B _ {\ mathrm {linear}} \ end {bmatrix}}$
نظرية التحول

غالبًا ما يُقال عرضًا أن gamma فك الشفرة لبيانات sRGB هي 2.2 ، ومع ذلك يظهر التحويل أعلاه أسًا من 2.4. ويرجع ذلك إلى أن التأثير الصافي للتحلل المكوِّن هو بالضرورة غاما لحظية متغيرة عند كل نقطة في النطاق: فهي تنتقل من غاما = 1 عند صفر إلى جاما بمقدار 2.4 عند أقصى حد مع قيمة وسيطة قريبة من 2.2. تم تصميم التحويل لتقريب غاما من حوالي 2.2 ، ولكن مع جزء خطي بالقرب من الصفر لتجنب وجود منحدر لانهائي في K= 0 ، والذي يمكن أن يسبب مشاكل عددية. حالة الاستمرارية للمنحنى $C _ {\ mathrm {linear}}$ ، والذي تم تعريفه أعلاه على أنه وظيفة من الناحية الذهنية $C _ {\ mathrm {srgb}}$ ، هو

$\ left ({\ frac {K_ {0} + a} {1 + a}} \ right) ^ {\ gamma} = {\ frac {K_ {0}} {\ phi}}.$
حل مع $\ gamma = 2.4$ والقيمة القياسية $\ phi = 12.92$ ينتج حلين ، $K_ {0}$ ≈ $0.0381548$ أو $K_ {0}$ ≈ $0.0404482$ . يستخدم المعيار IEC 61966-2-1 القيمة المستديرة $K_ {0} = 0.04045$ . ومع ذلك ، إذا فرضنا شرط أن المنحدرات تتطابق أيضًا ، فيجب أن يكون لدينا

$\ gamma \ left ({\ frac {K_ {0} + a} {1 + a}} \ right) ^ {\ gamma -1} \ left ({\ frac {1} {1 + a}} \ right) = {\ frac {1} {\ phi}}.$
لدينا الآن معادلتان. إذا أخذنا المجهولين ليكون {\ displaystyle K_ {0}} K_ {0} و {\ displaystyle \ phi} \ phi ، فيمكننا حل المشكلة

$K_ {0} = {\ frac {a} {\ gamma -1}}، \ \ \ \ phi = {\ frac {(1 + a) ^ {\ gamma} (\ gamma -1) ^ {\ gamma - 1}} {(a ^ {\ gamma -1}) (\ gamma ^ {\ gamma})}}.$
أستعاض $و= 0.055$ و $\ gamma = 2.4$ يعطي $K_ {0}$ ≈ $0.0392857$ و $\ فاي$ ≈ $12.9232102$ ، مع عتبة النطاق الخطي المقابلة في $K_ {0} / \ فاي$ ≈ $0.00303993$ . هذه القيم ، تقريب ل $K_ {0} = 0.03928$ ، $\ phi = 12.92321$ و $K_ {0} / \ phi = 0.00304$ ، في بعض الأحيان تصف sRGB conversion.Publications من قبل المبدعين sRGB تقريب ل $K_ {0} = 0.03928$ و $\ phi = 12.92$ ، مما أدى إلى انقطاع جزئي في المنحنى. اعتمد بعض المؤلفين هذه القيم على الرغم من الانقطاع. بالنسبة للمعيار ، القيمة المستديرة $\ phi = 12.92$ تم الاحتفاظ و $K_ {0}$ تمت إعادة حساب القيمة لجعل المنحنى الناتج مستمرًا ، كما هو موضح أعلاه ، مما ينتج عنه انقطاع منحدر من 12.92 أسفل التقاطع إلى 12.70 أعلاه.

عرض البيئة

معامل	القيمة
مستوى نصوع الشاشة	80 cd / m ²
نقطة بيضاء مضيئة	x = 0.3127 ، ص = 0.3290 (D65)
صورة المحيط الانعكاس	20٪ (~ متوسط اللون الرمادي)
ترميز مستوى الإضاءة المحيطة	64 لوكس
ترميز النقطة البيضاء المحيطة	x = 0.3457 ، ص = 0.3585 (D50)
ترميز مشاهدة مضيئة	1.0٪
مستوى إضاءة محيطية نموذجية	200 لوكس
النقطة البيضاء المحيطة النموذجية	x = 0.3457 ، ص = 0.3585 (D50)
مضيئة مشاهدة نموذجية	5.0٪

تفترض مواصفات sRGB بيئة تشفير (خلق) مضاءة بشكل خافت مع درجة حرارة اللون المحيطة (CCT) تبلغ 5000 كيلوفولت. ومن المثير للاهتمام ملاحظة أن هذا يختلف عن CCT للإنارة (D65). استخدام D50 لكلا من شأنه أن يجعل النقطة البيضاء لمعظم الأوراق الفوتوغرافية تظهر زرقاء للغاية. تعتبر المعلمات الأخرى ، مثل مستوى النصوع ، ممثلة لشاشة CRT نموذجية.

للحصول على أفضل النتائج ، توصي ICC باستخدام بيئة العرض الترميز (مثل ، الإضاءة الخافتة المنتشرة) بدلاً من بيئة العرض النموذجية الأقل صرامة.

استعمال
نظرًا لتوحيد sRGB على الإنترنت ، وعلى أجهزة الكمبيوتر ، وعلى الطابعات ، فإن العديد من الكاميرات والماسحات الرقمية الاستهلاكية منخفضة إلى متوسطة النهاية تستخدم sRGB كمساحة ألوان افتراضية (أو متاحة فقط).نظرًا لأن سلسلة sRGB تلبي أو تتجاوز مجموعة كاملة من الطابعات النافثة للحبر المنخفضة ، غالبًا ما تُعتبر صورة sRGB مرضية للاستخدام المنزلي. ومع ذلك ، فإن أجهزة CCDs على مستوى المستهلك لا يتم معايرتها عادة ، وهذا يعني أنه على الرغم من أن الصورة تسميها sRGB ، لا يمكن للمرء أن يستنتج أن الصورة هي sRGB دقيقة الألوان.

إذا كانت مساحة لون الصورة غير معروفة وهي عبارة عن تنسيق صور من 8 إلى 16 بت ، بافتراض أنها في فراغ لون sRGB هي خيار آمن. يسمح ذلك للبرنامج بتحديد مساحة لونية لجميع الصور ، والتي قد تكون أسهل بكثير وأكثر موثوقية من محاولة تعقب فراغ اللون “غير المعروف”. يمكن استخدام ملف تعريف ICC ؛ تقوم ICC بتوزيع ثلاث ملفات تعريف: ملفات تعريف متوافقة مع الإصدار 4 من مواصفات ICC ، والتي يوصون بها ، وملف تعريف واحد يتوافق مع الإصدار 2 ، والذي لا يزال شائع الاستخدام.

الصور مخصصة للطباعة الاحترافية عبر سير عمل مُدار بالكامل بألوان ، مثل إخراج ما قبل الطباعة ، وأحيانًا استخدام مساحة ألوان أخرى مثل Adobe RGB (1998) ، والتي تستوعب نطاقًا أوسع. قد يتم تحويل هذه الصور المستخدمة على الإنترنت إلى sRGB باستخدام أدوات إدارة الألوان التي يتم تضمينها عادةً مع البرامج التي تعمل في فراغات اللون الأخرى هذه.

كلا الواجهتين السائدتين للبرمجة لرسومات ثلاثية الأبعاد ، OpenGL و Direct3D ، كلاهما دمجت دعمًا لمنحنى garma sRGB. يدعم OpenGL التركيبات مع مكونات اللون المشفر gamma sRGB (تم تقديمه لأول مرة بامتداد EXT_texture_sRGB ، وإضافته إلى اللب في OpenGL 2.1) وعرضه في إطارات framscuffer المشفرة من sRGB (تم إدخاله لأول مرة بامتداد EXT_framebuffer_sRGB ، وأضاف إلى اللب في OpenGL 3.0). يدعم Direct3D تركيبات sRGB و sRGB في أسطح garma sRGB بدءاً من DirectX 9. تصحيح mipmapping والاستكمال الداخلي لقوام garma sRGB له دعم مباشر للأجهزة في وحدات التركيب لمعظم وحدات معالجة الرسوميات الحديثة (على سبيل المثال تقوم nVidia GeForce 8 بإجراء تحويل من بنية 8 بت إلى خطي القيم قبل interpolating تلك القيم) ، وليس لديها أي غرامة الأداء.