(sRGBAdobe RGBDCI-P3NTSCDEC.2020ProPhoto RGB)
在购买显示类产品时,经常会看到厂家对产品特点的各种描述。例如:屏占率、分辨率、刷新率、屏幕响应时间、防蓝光、高色域等等眼花缭乱的参数。普通消费者在选购的时候很难分辨其中的性能优劣。在显示行业领域,色域是评价显示屏性能的指标之一。色域(Color Gamut)用来衡量设备能够显示颜色的区域范围。色域越大,说明屏幕显示的色彩呈现能力越强。评价色域目前存在很多标准,掌握各个标准以及各个标准所对应的色彩空间,才能保证最终显示的电影、视频、图像能在手机、高清电视、电脑显示器、4K/8K超高清电视、电影院数字电影投影仪等设备上完美呈现色彩。
NTSC标准:1953年,美国国家电视标准委员会(National Television Standards Committee,简称NTSC)基于CIE1931色度系统制定的标准。由于推出时间比较久,很多显示类产品已经很少采用,对于PC(广义的)和移动设备来说,几乎没有内容创作者是以NTSC标准来制作,它保留下来最多的用途还是用于比较其他的色彩空间。
Dec.709标准:又称BT.709是由国际电信联盟国际无线电通信部门于1988年制定的色彩标准,用于高清晰度电视(HDTV)。
sRGB标准:1996年由惠普与微软一起开发的用于显示器的一种RGB色彩空间标准。是CRT显示器、LCD面板、投影仪、打印机以及其他设备中色彩再现所使用的基本标准。由于这套色彩标准制定的时间太早,很多技术和概念都不成熟,色彩还原度不高,而且它的绿色覆盖率极低。也是因为这样,它对显示器的要求不高,所以现在市面上大多数显示器都能达到sRGB100%。
Adobe RGB标准:1998年Adobe公司提出的,目的是尽可能在CMYK彩色印刷中利用计算机显示器等设备的RGB颜色模式上囊括更多的颜色。在sRGB基础上主要改善了青绿色的区域,表现更为宽广的色彩空间,一般用于印刷出版、图片处理等行业。
DCI-P3标准:2010年发布,是美国电影行业推出的一种广色域标准。相较于sRGB标准,拥有更广阔的红色/绿色系色彩范围,比sRGB大36%。DCI是数位电影联合[Digital Cinema Initiatives]的缩写,主要由包括MGM、Disney、Universal、Warner、20th Century Fox和SPE等多家美国的影业巨头于2002年组织成立。
Dec.2020标准:又称BT.2020是BT.709的升级版,由国际电信联盟(International Telecommunication Union)于2012年8月提出的超高清电视(UHDTV)色域标准,支持4K(3840*2160)和8K(7680*4320)的数字视频格式,能覆盖得非常丰富的红绿蓝颜色,在目前常用标准之中是覆盖最多的,有很多影片也已经开始使用这个标准。它使用630,532和467 nm波长的激光颜色来定义三基色。
ProPhoto RGB标准:也被称为ROMM RGB色彩空间(Reference Output Medium Metric RGB Color Space),该色彩空间由Kodak专为摄影输出而所开发设计,相较一般的RGB色彩空间来说,该色彩空间所提供的色域十分丰富。
表一各色域标准参数表
Type | Coordinate | R | G | B | W | CCT | 色域面积 |
sRGB | Cx | 0.6400 | 0.3000 | 0.1500 | 0.3127 | 6507K | 0.112 |
Cy | 0.3300 | 0.6000 | 0.0600 | 0.3290 | |||
Adobe RGB | Cx | 0.6400 | 0.2100 | 0.1500 | 0.3127 | 6507K | 0.151 |
Cy | 0.3300 | 0.7100 | 0.0600 | 0.3290 | |||
DCI-P3 | Cx | 0.6800 | 0.2650 | 0.1500 | 0.3140 | 6325K | 0.152 |
Cy | 0.3200 | 0.6900 | 0.0600 | 0.3510 | |||
NTSC | Cx | 0.6700 | 0.2100 | 0.1400 | 0.3101 | 6766K | 0.158 |
Cy | 0.3300 | 0.7100 | 0.0800 | 0.3162 | |||
Dec.2020 | Cx | 0.7080 | 0.1700 | 0.1310 | 0.3127 | 6507K | 0.212 |
Cy | 0.2920 | 0.7970 | 0.0460 | 0.3290 | |||
ProPhoto RGB | Cx | 0.7347 | 0.1596 | 0.0366 | 0.3457 | 4997K | 0.277 |
Cy | 0.2653 | 0.8404 | 0.0010 | 0.3585 |
各色域面积从大到小依次为:ProPhoto RGB>Dec.2020>NTSC>DCI-P3≈Adobe RGB>sRGB。笔记本电脑、MNT和投影仪主要采用sRGB、DCI-P3标准,TV主要采用sRGB、DCI-P3、NTSC标准。现售的所有电子产品基本都能够支持100%sRGB色域。
表二各色域标准面积转换
Type(100%) | sRGB | Adobe RGB | DCI-P3 | NTSC | Dec.2020 | ProPhoto RGB |
sRGB | 100% | 135% | 136% | 141% | 189% | 247% |
Adobe RGB | 74% | 100% | 101% | 105% | 140% | 183% |
DCI-P3 | 74% | 99% | 100% | 104% | 139% | 182% |
NTSC | 71% | 96% | 96% | 100% | 134% | 175% |
BT.2020 | 53% | 71% | 72% | 75% | 100% | 131% |
ProPhoto RGB | 40% | 55% | 55% | 75% | 77% | 100% |
为了直观的理解色域概念,不得不提到CIE1931色度图。CIE1931色度图是CIE(国际照明委员会)所制定的色彩标准中的关键部分,其用标称值表示的CIE色度图,又称马蹄形图、舌形图。X表示红色分量,Y表示绿色分量。中间点代表坐标为(0.33,0.33)的白光点。环绕在颜色空间边沿的颜色代表最大饱和度光谱色,边界上的数字表示光谱色的波长值。根据不同色域标准的RGB色坐标点围成相应的三角形,此三角形的面积为该色域标准面积。以下是CIE1931色度图中各个色域标准色彩空间的对比:

sRGB标准面积最小,红色和绿色表现都较差,尤其是对绿色的呈现。DCI-P3标准相较于sRGB标准拥有更广阔的红色/绿色系色彩范围,比sRGB色域面积大36%。后续Adobe RGB、NTSC、Dec.2020 ProPhoto RGB等标准也都主要调整红色和绿色的系的呈现力。Dec.2020是显示类电子产品目前常采用的色域最大标准,市场产品很少能达到该标准的100%。
表三配光方案与对应色域范围
序号 | 配光方案 | sRGB | DCI-P3 | NTSC | Dec.2020 | 应用案例 | 典型光谱 |
1 | RG量子点 | 132%-158% | 96%- | 92%- | 68%- | SAMSUNG-QA65Q7 |
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2 | β-Sialon+KSF | 127%-143% | 92%- | 88%- | 64%- | HUAWEI S55、V65 |
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3 | OLED | 130%-144% | 95%- | 91%- | 68%- | IPHONE 13 Promax |
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4 | G硅酸盐+R硅酸盐 | 99%- | 75%- | 72%- | 53%- | MNT-PHILIPS 243V NB-Thinkapad X270 |
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5 | 三基色 | 114% | 84% | 80% | 60% | MNT-LG C222WT |
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显示类背光配方案百花齐放,早期的CRT显像管、CCFL三基色灯管、等离子体等作为背光的显示器,已经退出历史舞台。现在采用以黄绿色+橙红色荧光粉的普通色域组合方案。高色域方案有三星主推的量子点方案,LG主推的OLED方案,以及β-Sialon+KSF高色域荧光粉方案,更有市场热度非常高的MiniLED直显方案。
根据目前统计数据,苹果公司小尺寸手机背光从第IPHONE7开始至IPHONE11背光采用β-Sialon+KSF高色域方案,从IPHONE11 Pro开始采用OLED高色域方案,IPAD Air 2021、IPAD Mini 2021、IPAD Pro 2021、MACBOOK PRO 2021等新款产品也均采用β-Sialon+KSF高色域方案。在显示领域中呈现出小尺寸手机背光以OLED和β-Sialon+KSF高色域方案为主,中大尺寸PAD、NB、MNT、TV、投影仪类产品背光以量子点、OLED和β-Sialon+KSF高色域方案为主的趋势。
相关色域计算方法详见网站应用技术部分。
参考文献:
[1]The Pointers Gamut–The Coverage of Real Surface Colors by RGB Color Spaces and Wide Gamut Displays
https://tftcentral.co.uk/articles/pointers_gamut
[2]深入理解sRGBAdobe RGBNTSCDCI-P3REC.2020ProPhoto RGB色域
https://hexingxing.cn/srgb-adobe-rgb-ntsc-dci-p3-rec-2020-pro-photo-rgb-colorspace/