检测标准与计算方法

     在分析图像数据之前，我们先了解一下评判色彩表现的理论依据是什么，也就是评判的标准。这有助于我们接下来通过图表的方式，快速理解各项指标的实际含义和作用。

     将监视器的原始色域与目标色域之间的色差，定义为色彩偏离度，用颜色空间中两个色点之间的距离来表示。通过计算后得到其数值，一般以符号△E来代表。
     国际照明委员会（CIE）在2001年推广△E的标准计算方法。△E可以规范出人们感知内所能接受的色差范围。  

△E各阶段的含义：

△E =1.6-3.2，人眼基本上分辨不出色彩的差异，通常被认为是相同的颜色；
△E =3.2-6.5，多数人感到色彩是相同的，但经过专业的训练可以辨别其不同色彩的差别是可以看到的，但色彩给人的印象是基本相同；
△E =6.5-13，色彩的差别是可以判别的，但色调本身仍然相同；
△E =13-25，可以确认是不同的色调，但也可以辨别出色彩的从属（属性）；
△E 大于25时，则被认为是另一种不同的颜色。

     通常来讲，△E位于3到6之间的变化是可以被接受的。作为技术级监视器，色彩偏离度控制在△E≤ 3以内，是比较理想的技术指标。而作为监看级监视器，△E的偏离值以不能大于6.为宜。

     大致了解了相关色彩偏离度的检测标准后，也许大家要问，用什么方法来检测监视器的各项显示呢？其实这也是我们的顾虑。因为这是一篇技术交流的文章，意在抛砖引玉，投石问路，不想有任何的广告植入。但界面截图中会有相关公司的LOGO，同时也为了说明该色彩管理系统的可信度，还是要把该系统做一个简单的介绍。如有反感，纯属无奈。

     总部位于西雅图的SpectraCal，是美国最具影响力的专业视频校正软件设计公司。为松下、JVC、RED、Tvlogic、迪斯尼动画、苹果、艺卓等国际知名品牌提供了专业的色彩管理方案。

（截图来自SpectraCal公司官方网站）

     CalMAN5是SpectraCal的专业色彩管理软件，设计师将△E的换算定义，用图表、直方图和水平线的方式予以描述，这样就可以更直观的看到以往我们在监视器中所看不到的关键数据，简单易懂，一目了然。

     我们在软件的色域模式选项中，选择了REC-709的色域作为测试基准，看一下监视器的原始色域与目标色域的关系：（见图10）

图10

     这是一幅色域图，左边是RGB的平衡直方图，中间是亮度、色度、色相的直方图，而右边的图形则是REC-709在色度图中的色域范围。

     从这幅色域局部图中我们可以看出，三角图形周边的六个小方框，代表的是REC-709色域中三原色和三补色的目标值，方框中的圆点，则表示的是测量值，而中心部位的方框，代表的是白色坐标。所有圆点完全打进方框内，说明这台监视器的原始色域是完全覆盖REC-709色域范围的。也就是说，它可以100%的还原高清信号的色彩信息。

     现在我们用一台原始色域较小的监视器来显示REC-709色域，所能再现的颜色范围将是有限的。如果RGB的平衡没有做好的话，不仅色度偏低，还会出现偏色现象。（见图11）

图11

     从局部图中可以看出，测量值（圆点）与目标值（方框）存在一定的距离，没有安全打进目标值的靶心。证明这台监视器的原始色域不能满足REC-709的色域要求，也就无法做到准确的色彩还原。

     为了让大家对于原始色域的概念有更深刻的理解，我们截取了一幅色度图，从另一角度来理解为什么在某些情况下，色饱和度会低的原因。

     此前，一位电视台的技术部主任向我们提问，他们在演播室3200K的灯光下调白后，通过监视器观看播音员的肤色是正常的，当穿上蓝色服装后，蓝色里面就出现了紫色，而不是纯蓝色。起初一直怀疑是色温偏低造成的，如果在5400K的色温下，是不是就正常了呢？之后我让他看了一下色度图，他马上就明白了造成这种现象的原因。（见图12）

图12

     这是一幅色度图，局部图中的红、绿、蓝、黄、青、品（也称紫），呈放射状，代表着每种颜色的基本属性（即色相）。而每一条线上有5个目标值方格，从中心向外延伸，分别表示从20%～100%的饱和度（即色度）。

     我们可以看到，做了黄色圆形标记的位置，就是该监视器所能提供的最大色域，尤其是蓝色，其原始色域仅为目标色域的80%左右。而播音员的服装是纯蓝色，也就是接近100%饱和色，由于原始色域不能满足80%以上的蓝色需求，RGB得不到平衡，最终导致在监视器中所看到颜色与主观目测的结果出现了偏差。

     那为什么肤色是正常的呢？这个问题很简单，现场布光是以播音员的肤色为主光区，而播音员的脸部位置，是不存在高饱和度的颜色，没有见过哪个播音员是涂着进舞厅的口红去上镜的。因此，播音员的肤色是处于监视器原始色域的覆盖范围之内。如图所示，80%以内的颜色是可以被还原的。换句话说，同样是蓝色，牛仔裤的颜色一定会被还原正常的。

     之所以在拍摄之前要校准白平衡，实际上就是让RGB等量相加。如果监视器的原始色域在某一个阶段不能提供等量的颜色，那么基准白就得不到平衡，色相就会向缺失的另一个方向偏移。这就是我们经常看到的，在同一个画面中，有的颜色还原正常，而有的颜色却出现偏色的原因。理论上讲，监视器原始色域缺失的部分，是无法对其校准的。