显示器工作色域的选择及应用分析

李政洋

（苏州工业园区工业技术学校，江苏 苏州 215000）

0 引言

数字媒体时代，手机、电脑和电视，广告屏幕和影院银幕，大大小小的屏幕开始成为人们获取知识、信息以及社交生活的主阵地。如何在媒屏时代保证图像和视频创作中色彩的正确表达，正成为数字显示技术和传统平面媒体关注的焦点。显示器的色域作为反映显示颜色丰富度和专业性最重要的指标，愈发受到重视。

1 显示器色域的概念

光是一种波，人眼视网膜中的视锥细胞能识别的波长数值范围在380～780纳米，这部分被称之为可见光。将所有可见光的颜色信息和明度信息，通过一定的数学变换映射到一个平面上，就得到了一个马蹄形的区域，这就是大名鼎鼎的CIE-1931色域色度图，也是人眼可以识别的全部颜色。在数字时代，用户所能看到的屏幕显示色彩范围是依赖于红绿蓝三个子像素混合之后得出的，所以一台显示器显示颜色的极限，就是红绿蓝各自显示极值最大点连线的内部，这个三角形区域代表了显示设备所能显示的全部颜色，这就是显示设备的色域。目前最尖端的显示技术仍然无法完全实现CIE-1931的全部色彩，加之显示器所能覆盖的颜色范围是不一样的，在摄影、摄像等图像输入、存储的色彩信息也不同，为统一标准，各行各业制定了相应的色彩标准，并在色域色度图的色彩覆盖范围内选择特定的区域作为标尺，定义了多种色域标准。

2 显示器主流色域及其适用领域

在当今主流显示器的色域标准中，最常见的有sRGB、Adobe RGB、DCI-P3色域（NTSC属于电视广播的色域标准，在模拟信号时代应用较普遍，在数字时代显示器领域不如其他三种色域具备代表性），这三种色域都远远小于CIE-1931，其所能表示的区域顶点如表1，在CIE-1931色域色度图中的覆盖区域如图1。由于Adobe RGB和DCI-P3色域远大于sRGB，显示的色彩范围更丰富，也被称为广色域。

表1 三种色域在CIE-1931 色度表顶点坐标

图1 三种色域在CIE-1931 中的覆盖范围

2.1 sRGB色域

sRGB在1996年推出，由微软公司和惠普公司主导，是windows系统的UI和各类软件中默认应用的色域，也是互联网中图形图像信息的标准色域。但是sRGB色域在CIE-1931中覆盖面积不高，色彩还原度有限，绿色部分的覆盖率较低，目前市面上大部分显示器都能轻松达到96%以上的sRGB色域覆盖。sRGB是计算机外部设备的标准化方案，加之微软windows操作系统和互联网流媒体的广泛影响，其在图形图像创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较低，所以sRGB色域仍然会保持其主流地位。

2.2 Adobe RGB色域

由于sRGB色域对于传统印刷行业来说，并不能完整地覆盖印刷所需的所有颜色，因此在1998年，由Adobe公司制定了一套标准，其包含了更多的青色和绿色，还包含sRGB色域没有覆盖的CMYK色彩空间，因此Adobe RGB色域标准成为打印机、印染业、很多软件和网站的默认色彩空间[1]。因为其色域覆盖区域更广，显示色彩更丰富，大多应用于高端的艺术设计专业显示器中，价格昂贵。这类显示器受到职业摄影师和平面艺术创作者的青睐，需求量在艺术微喷、专业摄影创作等追求极致色彩的领域，近年来呈现出明显的上升趋势。但由于其配套的色彩管理体系和外部设备的严格要求，导致其使用成本较高。

2.3 DCI-P3色域

DCI-P3色域，其主要由美国电影行业提出，是数字影像领域中比较新的色域标准，着重人类视觉的真实体验，匹配电影的色彩表现要求。相比sRGB色域，其覆盖了更多的红色和绿色空间。伴随数字媒体和游戏行业的发展，DCI-P3色域也被更广泛地应用到了大屏幕数字电视、手机屏幕等显示设备中，成为了新一代广色域的代名词。对于从事影视后期调色的专业媒体工作者，以及热衷观看电影和视频游戏的用户有更好的支持。

3 广色域显示器在应用中存在的实际问题

前文中三种色域涵盖的色彩一个比一个广，同尺寸显示器价格一个比一个贵，那么显示效果是不是也依次增强呢？答案是：不一定。广色域显示器的色域覆盖面积往往都超过sRGB，然而因为覆盖面积太大，往往无法正确显示，导致在网络、日常办公等非专业领域看到的图像产生偏色。比如在Adobe RGB的显示器上进行sRGB内容的观看，虽然很大程度上增强了色彩度，但是会发生色彩失真的状况[2]。一台Adobe RGB色域覆盖达到99.9%的显示器，当你需要显示sRGB色域中最鲜艳的绿色(x=0.3，y=0.6)时，显示的却是Adobe RGB色域最鲜艳的绿色(x=0.21，y=0.71)，色彩过于饱和，产生了色彩溢出现象，影响使用体验。

解决这个问题的方法称为色域限缩，即通过一定的算法将广色域的“大三角形”转化为sRGB色域的“小三角形”。此类算法通常由厂商在生产时将一套专用的色度坐标写入显示器驱动板，经过转换后输出特定的sRGB模式，通过显示器OSD菜单进行色域的切换。具备色域限缩功能的显示器，厂商都会特别标注支持多种色域，让用户在日常使用中使用sRGB色域显示，而在摄影修图或者印刷校样的时候，使用Adobe RGB色域显示，确保色彩的可靠性。

广色域显示器对系统色彩管理提出了更高的要求，后期使用成本较高。苹果的mac OS系统对于广色域的支持比较好，而在windows系统中，如果广色域显示器不支持色域限缩功能，则在后期使用过程中需要使用校色仪对屏幕进行校色，然后配合生成ICC文件（又称ICC色彩特性文件，是国际色彩联盟ICC规定的色彩特性标准文件[3]）对显示器输出参数进行调整。原理类似于通过显卡增加一个“滤镜”对偏色图像进行矫正，这类软件校色每次更换主机或者显卡都需要重新校准，增加了后期使用的成本。而且更遗憾的是即便在最新版本的windows系统中，UI的色彩管理机制依然不完全，在常用的媒体软件中除了Adobe公司旗下的各类专业软件，以及FireFox、Chrome、Microsoft Edge等图文浏览器之外，支持色彩管理的第三方软件非常少，对用户的色彩管理水平也提出了更高的要求。

4 广色域显示器在选购方面的误区

4.1 偷换概念，提升卖点

在某些厂商的宣传页面中，往往都会标注显示器的色域覆盖率，如99.9%sRGB色域、95%DCI-P3色域、80%Adobe RGB色域等，都明确表示了显示器色域在平面中的投影能够覆盖相关色域的面积。但是少数厂商给出了125%sRGB这样的标注方法来吸引眼球，这类宣传中125%往往只表示显示色域面积是sRGB色域的1.25倍，并不能保证实际投影中是能够完全覆盖sRGB色域的全部区域。结果往往是125%的sRGB产品不仅无法覆盖100%的sRGB色域，还可能因为某些色彩溢出和色彩管理不完善造成色彩的偏移和过饱和。这类以面积大小替代覆盖率准确性的标注，属于营销方面的偷换概念和错误引导[4]。

4.2 广色域屏幕不支持sRGB色域限缩

以Adobe RGB或DCI-P3色域的高覆盖率为宣传侧重点，但是不支持99%以上sRGB的色域限缩模式，导致在运用sRGB色域的情况下出现色彩溢出。就现阶段而言，sRGB不但是互联网图形图像等流媒体的标准格式，而且是windows系统中绝大多数应用场景的标准色域，因此不支持sRGB完整色域限缩的广色域显示器，并不具备非常好的通用性。广色域模式切换到sRGB模式后，显示器无法调节亮度。某些显示器在切换为sRGB模式之后取消了1D LUT这个功能，导致显示器无法调节亮度与对比度，用户对显示器失去了可控性，导致使用体验不佳[5]。

5 结语

综上所述，Adobe RGB、DCI-P3色域显示器拥有更丰富绚丽的色彩表现，在印刷、影视后期等特定专业领域能够提供更好的色彩区分度和细节，专业性更强，但由于系统和互联网色彩管理的局限性，需要使用者有更多的专业知识和色彩管理经验，也增加了使用成本。当前sRGB色域依然占据主流地位，从通用性角度分析，适用于绝大多数用户使用。尽管如此，广色域显示器在高端专业应用领域优势明显，并且可以通过色域限缩或者加载ICC色彩管理文件校色成为sRGB色域使用，在长期使用老化之后，仍能保持较高的色域覆盖面积，延长设备使用寿命。根据专业机构调查预计，广色域显示器市场占有率到2021年将达到27%。在数字媒体技术一日千里的时代，Adobe RGB和DCI P3这样的广色域显示应用场景会越来越多，技术的成熟应用和普及也会孕育出新的标准，未来可期。