顯示器的「色域」是啥概念？能達到人眼的色彩分辨極限嗎？

我們可以看看上面這張實測圖表，它顯示了 iPhone 7 sRGB/Rec.709 色域（藍），iPhone 7 DCI-P3 色域（紅），DCI-P3 標準色域（黃），sRGB/Rec.709 標準色域（黑）的對比。其中，最外圍的白線代表了人眼色彩分辨的極限，而代表各個色域的三角形則明確指明了它們能夠還原的色彩範圍。

為什麼顯示器達不到人眼的色彩分辨極限呢？每個色彩的像素單獨控制亮度，就能組合出所有顏色了吧？

Q

&

A

pin008回答：

色域顧名思義是色彩的範圍。在很大程度上，色域與色彩空間是同義詞，但是矯情的話，也可以說有區別——色域指顯示設備能夠表現的顏色，在特定色彩空間內的範圍。

顯示器達不到人眼的色彩分辨極限，是因為那樣做：1.色彩管理複雜2.製造成本太高。

色彩是人眼對光線波長和振幅的反映，一般人可以感知可見光範圍是400-760nm波長，有些人更多一些，為了清晰準確地管理色彩，我們動用數字語言定義每種色彩。

色域/色彩空間/色域空間（color space）是通過空間坐標方式來量化分析色彩。色彩包括色相（hue）、飽和度（saturation，又稱彩度、純度）和明度（lightness）三個屬性。為定位這三個屬性，最直接的色彩空間是三維的，但二維似乎更為常見、還有一維、四維的。

為簡化問題，我們暫不討論明度，以CIExy色度（chromaticity，指色相和飽和度的組合）圖譜的二維坐標系對應的RGB色彩模型來討論。

在CIE（根據國際照明委員會）色度圖譜是個二維坐標系，x、y軸是RGB三色分量的函數，人類肉眼能夠分辨的色度範圍是一個馬蹄形，馬蹄形外圍黑色實線上的數值對應色光的波長。從視覺角度來說，這個馬蹄形就是最大的色彩空間，包含所有的色度。

RGB彩色管理是根據人類視錐細胞識別顏色的生理特點，通過紅綠藍（RGB）三色的混合疊加混合產生各種不同的顏色。RGB三個分量，能夠在色度圖上佔據的必然是一個三角形，三個頂點分別是「正」紅、「正」藍、「正」綠。這個三角形佔據的坐標空間就是某一特定的「RGB色彩空間」，或者叫「RGB色域」。目前我們不同標準定義了多個RGB色彩空間，大小各有不同。最常見的是sRGB，其次是更大的Adobe RGB。但絕大多數RGB三角形空間都小於這個馬蹄形範圍的。

因為要完全涵蓋馬蹄形，這個三角形必須非常之大，其中有大量空間對應人眼看不到的顏色，這會浪費大量的資源。同樣的數據量，如果很多數據資源無用，剩餘數據資源定義色彩的精度就會下降。這是大家不願見到的。更何況sRGB這樣較小的色彩空間也可以比較有效的描繪視覺效果。

還有一個嚴重問題，如果不懼數據龐大，讓色彩空間大於人類可識別的400-760nm波長範圍，從色彩管理上來說也沒什麼，但顯示時就需要紅外和紫外通道。這兩個通道人類肉眼無法識別，還是需要紅、綠、藍通道來還原的色彩空間。

所以，色彩管理時，大多數色彩空間都不會達到人眼的色度範圍的極限。

再說人眼分辨色彩細微差異的極限。這個在色彩管理上倒不是什麼大問題了。

早年間常常提到16色、256色（8bit色彩）、16bit和24bit真色彩的區別，今天數碼相機則有8bit、14bit色彩深度只說。以24bit真色彩為例，24bit指RGB三種顏色每一個的分量都有8bit數據，也就是數碼相機所謂的8bit色彩深度。8bit數據可以記錄256級不同的亮暗程度（色階），每一個像素通過3個8bit單色的混合，可以呈現出16,777,216種不同的顏色，也就是所謂的16M色。以此類推，14bit色彩深度就是42bit色彩，RGB每個分量16,384級不同亮度，總共4,398,046,511,104種顏色。

人眼不要說分辨4,398,046,511,104種顏色了，6,777,216種也分辨不出來啊。換句話說，如果單色色階只變化1/256，真的分辨不出。所以色彩管理上來說，24bit色彩（8bit深度）已經超過了人眼分辨色彩細微差異的極限。

再來說說顯示器的色域（color gamut）。這個色域，很多時候指顯示設備在某一給定色彩空間內，所能顯示色彩的範圍。

顯示器的色域標稱上有兩個參數，第一個是用那個色彩空間，第二個是百分比。例如72% SRG色域，99% Adobe RGB色域。這就很好理解了，顯示器的色域並不一定能夠和某個色彩空間100%完美匹配。

以液晶顯示器為例，液晶本身是不發光的，而是靠透過背光的光線來顯示圖像，需要背光能夠充分還原RGB三種顏色，這對背光提出了很高的要求，價格高昂。就算背光顯色性極強，我們真正感到的色彩還要受制於液晶分色和色階還原能力。所以，色彩範圍往往在顯示器上又要打一個折扣，更不可能達到人類識別的極限。

不要說範圍了，對很多顯示器來說，就算是色階還原也不能保證達到人眼分辨極限，這就是在很多色階過度測試中出現線條裂紋的情況。也就是說，顯示器在色彩細微差異分辨能力上也不一定能達到人眼解析度極限。

當然，無論色域範圍還是色彩細微差異查過人眼極限的顯示器都是可以存在的。色彩細微差異可能很重要，很多顯示器都能做到。至於色彩範圍達到人眼極限，理論上可行，但是需要增加更多的通道，效果還不一定顯著，投入巨大有必要嗎？

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