Barevný gamut: Rozsah zobrazitelných barev v kolorimetrii

Úvod: Co je to barevný gamut?

Barevný gamut je úplná podmnožina barev, které zařízení, médium nebo barevný standard dokáže reprodukovat, přičemž hranice jsou dány fyzikálními a technologickými omezeními. V kolorimetrii pomáhá barevný gamut kvantifikovat, jak lidé vnímají barvu a jak je toto vnímání převáděno prostřednictvím zařízení, jako jsou monitory, tiskárny a fotoaparáty. Každé zařízení má svůj vlastní gamut, určený jeho světelnými zdroji, pigmenty nebo senzory.

Na chromatickém diagramu, například CIE 1931, se gamuty zařízení nebo standardů zobrazují jako geometrické tvary—často trojúhelníky pro RGB displeje—ukazující rozsah dosažitelných barev. Například gamut RGB monitoru je znázorněn trojúhelníkem vytvořeným jeho základními barvami uvnitř hranice všech lidským okem viditelných barev.

Porozumění barevnému gamutu je zásadní pro každého, kdo pracuje s obrázky: zajišťuje, že kreativní záměr nebude ztracen při převodu mezi zařízeními, pomáhá uživatelům vybrat vhodné technologie a je základem správy barev a standardizace pracovních postupů. Mezinárodní standardy jako sRGB a Adobe RGB definují gamuty, aby bylo možné dosáhnout konzistentních výsledků napříč zařízeními a médii.

Technické vysvětlení: Věda a měření barevného gamutu

Pojem gamutu v kolorimetrii

V kolorimetrii gamut definuje přesné hranice barev, které zařízení nebo proces může reprodukovat. Termín „gamut“ pochází z hudby a v barevné vědě označuje úplný rozsah barev, které má systém k dispozici. Zatímco lidské oko dokáže vnímat obrovské množství barev, všechna zařízení jsou omezena svými materiály a konstrukcí.

Gamut zařízení není univerzální—senzory fotoaparátů, monitory a tiskárny mají každý svůj jedinečný gamut. Když jsou barvy převáděny z jednoho gamutu do druhého (například z fotoaparátu na tiskárnu), některé mohou spadat mimo cílový rozsah a musí být přibližovány procesem zvaným „mapování gamutu“. To je klíčové pro správu barev.

Gamuty se obvykle popisují v trojrozměrných barevných prostorech (CIE XYZ, CIE Lab*, RGB nebo CMYK). Chromatické diagramy, například CIE 1931, tyto rozsahy zobrazují, přičemž gamuty zařízení tvoří polygony nebo nepravidelné tvary uvnitř viditelného spektra. Ovládnutí principů gamutu umožňuje efektivní reprodukci barev a kalibraci zařízení.

Barevné prostory a barevné gamuty

Barevný prostor organizuje barvy pomocí číselných hodnot a definuje svůj vlastní gamut. Příklady zahrnují sRGB, Adobe RGB a ProPhoto RGB. Každý barevný prostor je postaven na specifických základních barvách. Oblast, kterou tyto základní barvy tvoří na chromatickém diagramu, je jeho gamut.

Barevné prostory se volí podle použití:

• sRGB se používá pro web a spotřebitelská zařízení, nabízí širokou kompatibilitu, ale omezenou živost.
• Adobe RGB rozšiřuje gamut pro tisková workflow, zejména v zelených a tyrkysových odstínech.
• ProPhoto RGB zahrnuje ještě více barev, z nichž mnoho nelze přímo zobrazit nebo vytisknout.

Správná volba barevného prostoru zajišťuje, že obrázky si zachovají zamýšlený vzhled napříč různými médii a zařízeními.

Vizualizace barevných gamutů: chromatické diagramy

Chromatické diagramy graficky znázorňují barvy viditelné lidským okem. Nejčastěji se používá diagram CIE 1931 x,y, kde se gamuty zařízení kreslí jako trojúhelníky (u RGB zařízení) nebo složitější tvary (u tiskáren).

Každá barva mimo polygon zařízení je „mimo gamut“ a nelze ji reprodukovat. Porovnání gamutů zařízení v těchto diagramech ukazuje překryvy a omezení, a vysvětluje, proč se některé barvy při převodu mezi zařízeními ztrácejí nebo mění.

Jiné prostory, jako CIE Lab*, se používají pro vnímavě rovnoměrnější vizualizace, ale princip zůstává stejný: tyto diagramy jsou zásadní pro specifikaci zařízení a správu barevných workflow.

Gamut zařízení vs. lidské vidění

Lidský zrak zahrnuje mnohem větší gamut než jakékoliv umělé zařízení. Hranice jsou dány spektrální citlivostí čípků na sítnici, jak je mapováno normou CIE.

• Displeje: Jejich gamuty jsou určeny vlastnostmi jejich červených, zelených a modrých základních barev. Pokročilé displeje (například s kvantovými tečkami nebo OLED) se blíží gamutům DCI-P3 nebo Adobe RGB, ale stále nedosahují rozsahu lidského vidění.
• Tiskárny: Systém CMYK má nepravidelný a obecně menší gamut, postrádá syté modré a zelené. Další inkousty mohou rozsah rozšířit, ale rozdíl proti displejům nebo lidskému oku nezmizí.

Pochopení těchto rozdílů je klíčové pro minimalizaci ztráty barev a správu očekávání v zobrazovacích workflow.

Barevné standardy a chromatické diagramy

Hlavní barevné standardy

Mezinárodní standardy definují barevné prostory a jejich příslušné gamuty pro konzistentní reprodukci barev:

• sRGB: Výchozí pro web, spotřebitelská zařízení a kancelářské tiskárny. Pokrývá asi 35 % viditelného spektra a přibližně 72 % gamutu NTSC.
• Adobe RGB (1998): Používán v profesionálním zobrazování a tisku, rozšiřuje zelené a tyrkysové odstíny, pokrývá asi 50 % viditelného spektra a téměř celý NTSC gamut.
• NTSC: Původní standard barevné televize v Severní Americe; jeho gamut je širší než u sRGB nebo Adobe RGB, ale zařízení jej zřídka dosáhnou.
• DCI-P3: Standard pro digitální kino a mnoho HDR displejů, klade důraz na červené a zelené, ideální pro video.
• EBU: Používá se v evropském vysílání, podobný sRGB, ale optimalizovaný pro vysílací podmínky.

Chromatické diagramy vizuálně porovnávají tyto gamuty, zvýrazňují překryvy a rozdíly standardů—což je zásadní pro výběr zařízení a návrh workflow.

Referenční diagram

Na diagramu CIE 1931 x,y tvoří viditelné spektrum tvar podkovy. Trojúhelník sRGB leží uvnitř většího trojúhelníku Adobe RGB, oba jsou mnohem menší než celá viditelná oblast. Trojúhelník DCI-P3 je velikostně podobný Adobe RGB, ale posunutý směrem k červeným a zeleným pro kino. Tyto diagramy slouží k určení parametrů zařízení a pomáhají uživatelům rozumět údajům o pokrytí (např. „99 % Adobe RGB“).

Důsledky pro zařízení: Rozdíly gamutu u displejů a tiskáren

RGB displeje (monitory, projektory, televize)

RGB displeje míchají červené, zelené a modré světlo k vytvoření barev. Chromatičnost a intenzita těchto základních barev spolu s technologií displeje určují gamut zařízení.

• CCFL/bílé LED LCD: Obvykle omezeny na sRGB.
• LCD s kvantovými tečkami a OLED: Dosahují až 100 % DCI-P3 nebo Adobe RGB a poskytují živé, realistické barvy.

Správná kalibrace a správa barev jsou nezbytné pro konzistentní výsledky, zvláště při použití širokogamutových displejů.

CMYK tiskárny

Tiskárny používají subtraktivní míchání azurové, purpurové, žluté a černé barvy. Tisknutelný gamut je menší a jinak tvarovaný než u displejů, zejména postrádá syté zelené a modré. Některé pokročilé tiskárny přidávají další barvy (například oranžovou nebo fialovou) pro rozšíření gamutu, ale omezení přetrvávají.

Při převodu z RGB do CMYK se barvy mimo gamut mapují na nejbližší reprodukovatelnou barvu, což často vede ke ztrátě živosti. Soft-proofing a vlastní ICC profily pomáhají tyto změny předvídat a řídit.

Barvy mimo gamut

Barvy mimo gamut jsou přítomny ve zdroji, ale nelze je reprodukovat cílovým zařízením. Systémy pro správu barev je řeší „ořezáním“ (mapováním na nejbližší reprodukovatelnou barvu) nebo kompresí barevného rozsahu, což může ovlivnit detaily nebo živost. Správný pracovní postup a náhled pomáhají minimalizovat překvapení.

Shrnutí

Barevný gamut je základem správy barev a přesné reprodukce v digitálních i tiskových workflow. Porozumění rozdílům mezi standardy (sRGB, Adobe RGB, DCI-P3), omezením zařízení a důležitosti profilování a mapování gamutu je klíčové pro každého, kdo pracuje s obrázky, videem či tiskem. Chromatické diagramy poskytují vizuální nástroj pro porovnání gamutů a informované rozhodování o technologiích a pracovních postupech.

Ať jste fotograf, designér, tiskař nebo výrobce displejů, zvládnutí principů barevného gamutu zajistí, že vaše práce bude vypadat podle představ na každém médiu.