Question

线性RGB空间的基本属性是什么？非线性空间的基本属性是什么？在讨论这8个（或更多）位中每个通道内的值时，会发生什么变化？

在OpenGL中，颜色是3 + 1值，我的意思是RGB + alpha，每个通道保留8位，这是我得到的部分。

但是当谈到伽马校正时，我无法得到在非线性RGB空间中工作的效果。

由于我知道如何在图形软件中使用曲线进行照片编辑，我的解释是在线性RGB空间中，您可以按原样获取值，不需要操作，也不附加数学函数，相反，当它不是 - 每个通道的线性通常随着经典的幂函数行为而发展。

即使我把这个解释作为真实的解释，我仍然没有得到真实的线性空间，因为在计算之后所有的非线性RGB空间变成线性的，最重要的是我没有得到这个部分其中非线性色彩空间更适合人眼，因为最终所有RGB空间都是线性的，我理解。

Answer 1

我们假设您正在使用RGB颜色：每种颜色都用三种强度或亮度表示。你必须在＆＃34;线性RGB＆＃34;之间做出选择。和＆＃34; sRGB＆＃34;。现在，我们通过忽略三种不同的强度来简化事情，并假设你只有一种强度：即你只处理灰色阴影。

在线性颜色空间中，您存储的数字与它们所代表的强度之间的关系是线性的。实际上，这意味着如果你将数字加倍，你的强度加倍（灰色的亮度）。如果要一起添加两个强度（因为您根据两个光源的贡献计算强度，或者因为您在不透明对象上添加透明对象），您可以这样做只需将两个数字相加即可。 如果您正在进行任何类型的2D混合或3D着色，或几乎任何图像处理，那么您希望您的强度处于线性色彩空间，因此您可以添加，减去，相乘，并将数字除以对强度产生相同的影响。大多数颜色处理和渲染算法只能使用线性RGB提供正确的结果，除非您为所有内容添加额外的权重。

这听起来很简单，但问题很严重。人眼对光的敏感度在低强度时比在高强度下更精细。这就是说，如果你列出你可以区分的所有强度，那么黑暗的那些比光的更强。换句话说，你可以用浅色调的灰色来分辨深色调的灰色。特别是，如果您使用8位来表示强度，并且在线性色彩空间中进行此操作，则最终会出现太多的浅色调，而且暗色调不够。你会在你的黑暗区域进行划分，而在你的亮区，你会在不同的近白色阴影上浪费一些用户无法区分的位。

为了避免这个问题，并充分利用这8位，我们倾向于使用 sRGB 。 sRGB标准告诉您使用曲线，使您的颜色非线性。曲线底部较浅，因此您可以拥有更多深灰色，顶部更陡峭，因此您拥有更少的浅灰色。如果您将数字加倍，则强度增加一倍以上。这意味着如果将sRGB颜色添加到一起，最终会得到比它应该更轻的结果。目前，大多数显示器将其输入颜色解释为sRGB。因此，当您在屏幕上添加颜色或将其存储在每通道8位纹理中时，将其存储为sRGB ，这样您就可以充分利用这些颜色。位。

您会注意到我们现在遇到了问题：我们希望我们的颜色在线性空间中处理，但存储在sRGB中。这意味着您最终会在读取时进行sRGB到线性的转换，并在写入时进行线性到sRGB的转换。由于我们已经说线性8位强度没有足够的黑暗，这会引起问题，因此还有一个更实用的规则：不要使用8-比特线性颜色如果可以避免的话。遵循8位颜色始终为sRGB的规则变得传统，因此您在进行sRGB到线性转换的同时将强度从8位扩大到16位，或从整数扩展到浮动 - 点;同样，当您完成浮点处理时，在转换为sRGB的同时缩小到8位。如果您遵循这些规则，您永远不必担心伽马校正。

当您正在阅读sRGB图像并且想要线性强度时，请将此公式应用于每个强度：

float s = read_channel();
float linear;
if (s <= 0.04045) linear = s / 12.92;
else linear = pow((s + 0.055) / 1.055, 2.4);

另一方面，当您想将图像写为sRGB时，将此公式应用于每个线性强度：

float linear = do_processing();
float s;
if (linear <= 0.0031308) s = linear * 12.92;
else s = 1.055 * pow(linear, 1.0/2.4) - 0.055; ( Edited: The previous version is -0.55 )

在这两种情况下，浮点值的范围都是0到1，所以如果你要读取8位整数，你想先除以255，如果你要写8位你想要最后乘以255的整数，就像你通常那样。这是您使用sRGB所需要知道的全部内容。

到目前为止，我只处理过一种强度，但颜色更明确。人眼可以比不同的色调更好地分辨出不同的亮度（从技术上讲，它具有比色度更好的亮度分辨率），因此通过将亮度与色调分开存储，可以更好地利用24位。这就是YUV，YCrCb等代表所做的事情。 Y通道是颜色的整体亮度，并且比其他两个通道使用更多位（或具有更多空间分辨率）。这样，您就不需要（总是）像使用RGB强度那样应用曲线。 YUV是一个线性颜色空间，所以如果你在Y通道中加倍，你可以将颜色的亮度加倍，但你不能像使用RGB颜色一样添加或乘以YUV颜色，所以它＆＃ 39;不用于图像处理，仅用于存储和传输。

我认为这可以回答你的问题，所以我会以快速的历史记录结束。在sRGB之前，旧的CRT曾经内置了非线性。如果将像素的电压加倍，则强度会增加一倍以上。每个监视器有多少不同，此参数称为 gamma 。这种行为很有用，因为它意味着你可以获得比灯光更暗的颜色，但这也意味着你无法判断你的颜色在用户的CRT上有多亮，除非你先校准它。 Gamma校正意味着转换您开始的颜色（可能是线性的）并将它们转换为用户CRT的伽玛。 OpenGL来自这个时代，这就是为什么它的sRGB行为有时会让人感到困惑。但GPU供应商现在倾向于使用我上面描述的惯例：当你在纹理或帧缓冲器中存储8位强度时，它是sRGB，当你处理颜色时，它是线性的。例如，一个OpenGL ES 3.0，每个帧缓冲和纹理都有一个＆＃34; sRGB标志＆＃34;您可以在阅读和写入时打开以启用自动转换。您根本不需要明确地进行sRGB转换或伽马校正。

Answer 2

我不是“人类色彩检测专家”，但我在YUV-> RGB转换上遇到了类似的事情。 R / G / B通道有不同的权重，因此如果您将源颜色更改为x，则RGB值会更改不同的数量。

如上所述，我不是专家，无论如何，我认为，如果你想做一些颜色正确的转换，你应该在YUV空间中进行，然后将其转换为RGB（或者在数学上等效操作RGB，注意数据丢失）。此外，我不确定YUV是最好的原生代表颜色，但摄像机提供了这种格式，这就是我遇到问题的地方。

这是神奇的YUV-> RGB公式，其中包含密码：http://www.fourcc.org/fccyvrgb.php

在线性与非线性RGB空间中处理颜色时有哪些实际差异？

2 个答案: