前言

你可能常在评测中见到这样一幅图。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我  三角形是「iPhone 5 」的色域,马蹄形是「人眼」可识别的色域,黑色不规则图形是「自然界常见事物」的色域,坐标系采用「CIE 1976 u’v’」,来源:dot-color.com

一横一竖,一个马蹄形,中间一个三角形。
这什么玩意儿?
旁人告诉你,这图用来表示「色彩的范围」,马蹄形是「人眼」可识别的色彩范围,三角形是「设备」可表现或处理的色彩范围(也可能是人为制定的「色域标准」)。
色彩的范围就是「色域」(Color Gamut)。

色彩模型

怎么描述一种颜色?
赤橙黄绿青蓝紫——似乎有点不妥。
你口中的「浅红」,可能别人眼中「粉红」,你眼中的「深红」,别人可能会当做其他颜色。
其实还有更为精确的方法,比如把一个颜色拆分为比例不同的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我
黄、绿、蓝用「加色法」产生各种颜色,来源:adobe.com

也可以拆分为青色(C)、洋红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我 青、洋红、黄用「减色法」产生各式颜色,来源:adobe.com

每一种拆分方法,就是一种「色彩体系」(Color System),一种「色彩模型」(Color Model)。
拆分为红、绿、蓝的就是「RGB 色彩模型」,拆分为青、洋红、黄和黑的就是「CMYK 色彩模型」。

此外,常见的色彩模型还有 HSL、HSV、YIQ、YUV 等等。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我HSL 与 HSV 色彩模型,来源:styletin.com

有了拆分方法,添加具体条件,就可以得到具体结果,「色彩模型」具体化的结果便是「色彩空间」(Color Space)。
一种方法可以产生多种结果,一种「色彩模型」可以产生多种「色彩空间」。
比如上面提到的「RBG 色彩模型」,就可以产生「sRGB 色彩空间」、「Adobe RGB 色彩空间」等等,应用十分广泛。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我sRGB 色彩空间,来源:styletin.com

「CMYK 色彩模型」就可以产生「Japan Color 2001 Coated 色彩空间」、「US web Coated(SWOP) 色彩空间」等等,多用于出版和印刷业。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我「japan color 2001 色彩空间」(属「CMYK 色彩模型」),来源:styletin.com

以上几个概念的关系,用一种有失严谨的方式来解释就是:一种「色彩体系」对应一种「色彩模型」,色彩模型只有确定了「色域」(色彩的范围),才能产生「色彩空间」。
这几个概念经常混用,为求方便,我们在后面得讨论中将「色彩体系」和「色彩模型」统称为「色彩模型」,「色彩空间」和「色域」统称为「色域」。

人眼的色域

就目前而言,人眼的色域比大多数设备的色域宽广得多。
所以通常把人眼的色域作为基准,人为定制的「色域标准」和各种「设备的色域」都摆在上面比较。
人眼的色域怎么表示?1931 年的国际照明委员会 (CIE)画了个图:

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我「CIE 1931 xy 色度图」,来源:wikimedia.org

此图名为「CIE 1931 xy 色度图」,颜色用坐标来表示,彩色的「马蹄形」或「倒 U 形」区域就是肉眼可见的颜色范围。
后来又出了几次更新版,如「CIE 1976 u’v’」、「CIE 1976 a’b’」,不过 1931 年这一版至今依然常见。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我几种坐标系的对比,来源:cambridgeincolour.com

几种坐标系相互之间可以转换,分辨方法就是看坐标轴的符号。

色域的标准

人眼有人眼的色域,机器有机器的色域,为了色彩的兼容和统一,人们制定了色域的标准。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我各式标准出现的时间,来源:coloriq.com

人世变迁,技术更迭,色彩的旧标准还没绝迹,新标准就层出不穷,加之不同领域各有其要求,人为制定的色域标准用「混乱」两字来形容并不为过。
最初的色域标准来自「电视制式」,电视制式通常包含多项规定,色域只是其中一项。
模拟电视时代,NTSC、PAL 和 SECAM,三大制式称雄。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我三大电视制式的分布,来源:wikipedia.org

北美、日本采用「NTSC 制式」(美国国家电视系统委员会),常被人提到的「NTSC 色域」其实是「NTSC 1953 色域」,也就是 NTSC 在 1953 年制定的彩色电视色域标准。
我国和欧洲的模拟电视采用「PAL 制式」,其色域标准和 SECAM 制式一样,都是 EBU(欧洲广播联盟)色域。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我PAL、NTSC 制式和 HDTV(Rec.709)的色域对比,坐标系采用「CIE 1976 u’v’」,来源:Handbook of Visual Display Technology – Janglin Chen, Wayne Cranton, Mark Fihn

名存实亡的 NTSC 色域

你会好奇,各式评测中经常能见到 NTSC 色域,为啥说它名存实亡?
朋友们,不是嫌它老旧,而是 NTSC 色域在诞生之初就太不合理,几乎没有多少内容和设备真正的采用它。
后来「电视制造商」和「内容提供商」采用的是「SMPTE」(美国电影电视工程师协会)制定的「SMPTE – C 色域」。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我「SMPTE – C 色域」的范围,坐标系采用「CIE 1931 xy 」,来源:《Standard Handbook of Video and Television》 – JerryWhitaker

之后数码电视、高清电视、数码相机、高清投影种种设备陆续出现,色域标准也换了又换,就目前而言,常见的色域标准有:
高清电视(HDTV)使用的「Rec.709 色域」(全称为ITU – R BT.709)。

电视系列:名存实亡,NTSC 色域-器物与我几种色域的范围,坐标系采用「CIE 1976 u’v’」,来源:displaymate.com

大部分电视、显示器、相机、打印机、扫描仪使用的「sRGB 色域」,其色彩范围等同于 「Rec.709 色域」。
商用打印机和印刷机则使用「CMYK 色彩模型」下属的色域,如「Japan Color 2001 Coated」、「US web Coated(SWOP)」。
专业图像领域使用的「Adobe RGB 色域」 ,数字影院投影使用的 「DCI – P3 色域」。
UHDTV(超高清电视)使用的 Rec.2020(全称为 ITU – R BT.2020)。

最后

「NTSC 制式」广为流传,「NTSC 色域」却名存实亡,可以这么说,从「NTSC 色域」诞生起,就没有多少内容和设备真正买它帐。
有趣的是,不少评测依然把它当做参考标准,纷纷标「xx% NTSC 色域」。
实际上对「PC 显示器」来说,真正值得关注应当是「Rec.709 /sRGB 色域」和「Adobe RGB 色域」。
对于「电视」来说,真正值得关注应当是「DCI – P3 色域」和「Rec.2020 色域」或者范围更大的色域。
不少专注于电视评测的机构,早已不关注「NTSC 色域」,评测项目中只有「DCI – P3」 或 「Rec.2020」,如 美国的「rtings.com」,英国的「hdtvtest.co.uk」。

主要信息来源

书籍:Handbook of Visual Display Technology – Janglin Chen, Wayne Cranton, Mark Fihn
书籍:LCD lightings – Shunsuke Kobayashi、Shigeo Mikoshiba、Sungkyoo Lim
书籍:Real World Color Management – Bruce Fraser、Chris Murphy、Fred Bunting
文章:Display Color Gamuts Shoot-Out NTSC to Rec.2020 – Dr. Raymond M. Soneira
文章:显示正确色彩至关重要: 了解液晶显示器的色域 – 艺卓
文章:关于颜色 – Adobe
文章:UI 设计知识库 [01] 色彩 · 理论 – NULLICE
文章:色域的概念 – 尹国冰
文章:The Pointer’s Gamut – tftcentral
文章:SRGB VS. ADOBE RGB 1998 – cambridgeincolour