你說的白是什么白,色彩管理那些事兒

使用 iPhone 的用戶,不知道你們有沒有注意到一個小細節(jié)。當你在相冊里瀏覽照片時,如果先切換到多任務(wù)視窗,再退回到桌面,然后馬上調(diào)出多任務(wù)視窗,你會發(fā)現(xiàn)原本看起來略顯平淡的顏色變得更鮮艷了。但你一點擊進去,照片又立馬恢復(fù)到原本的色彩。例如下面這張圖,在上述操作中在多任務(wù)視圖下能很明顯地看到整個紅色飽和度更高了。

這其實是手機操作系統(tǒng)中色彩管理失效的問題,也就是系統(tǒng)沒有正確讀取圖片的顏色配置文件,所以無法將屏幕的顯示色彩適配到圖片本身的色彩空間,只能默認圖片的顏色對應(yīng)的是屏幕本身的色域,從而讓圖片看起來要比正常情況下更鮮艷。
要具體解釋這一問題,我們首先要理解內(nèi)容對應(yīng)的色彩空間和屏幕對應(yīng)的色彩空間之間的區(qū)別。
我們都知道,我們在顯示器中看到的內(nèi)容是數(shù)百萬個像素組成的,而每個像素的顏色都對應(yīng)著 RGB 三個顏色值。以最普遍的 8 bit 顏色值為例,(255,0,0)就是最飽和的紅色,(0,255,0)是最飽和的綠色,(0,0,255)是最飽和的藍色,(255,255,255)就是純白色了。但是這里就有一個問題,所謂最飽和的、最純的顏色究竟看起來是什么樣的?

以我們?nèi)搜蹫槔?,CIE 國際照明委員會在 1931 年發(fā)布了 CIE 1931 色彩空間,也就是我們經(jīng)??吹降倪@張馬蹄形的色度圖。它定義了理論上我們?nèi)搜鬯芸吹降乃蓄伾菃栴}是直到今天,我們還沒能生產(chǎn)出能夠完整顯示這上面所有顏色的顯示器,并且我們所使用的照相機也一樣有它自己所能記錄的最大顏色范圍,所以我們并不能直接將數(shù)字世界的顏色直接對標 CIE 1931 色彩空間。

那為了對最飽和的、最純的顏色應(yīng)該是什么樣的有一個共同的答案,我們需要定義一個顏色范圍更小的,被各行各業(yè)所共同遵守的色彩空間,也就是今天互聯(lián)網(wǎng)上 99% 的內(nèi)容所遵循的 sRGB 色彩空間。這是惠普與微軟于 1996 年一起開發(fā)的用于顯示器、打印機以及互聯(lián)網(wǎng)的一種標準 RGB 色彩空間。它本身是基于 ITU BT.709 標準,使用同樣的 RGB 三原色,也就是定義了這個色彩空間下最飽和的 RGB 顏色。三角形范圍內(nèi)的就是 sRGB 色彩空間所能覆蓋的顏色。用過相機的朋友可能都知道,在圖片設(shè)置里有一個 sRGB 和 AdobeRGB 的選項,意思就是相機記錄下的原始格式(RAW)的顏色會轉(zhuǎn)換到哪個色彩空間,超出該色彩空間的顏色就會被縮限。

在色度圖上我們可以看到,sRGB 的色域范圍并不大,僅占 CIE 1931 的一小部分,這很大程度上是受限于當時民用顯示器所能顯示顏色的水平。歸根結(jié)底,數(shù)字內(nèi)容是要在顯示器上顯示的,不同的顯示器基于不同的發(fā)光材料,所能顯示的顏色范圍也不一樣。理想狀態(tài)下,我們希望顯示器的色彩空間和內(nèi)容的色彩空間剛好一一對應(yīng),也就是內(nèi)容的(128,128,128)剛好就是顯示器所能顯示的(128,128,128),但現(xiàn)實是內(nèi)容的(128,128,128)對應(yīng)的往往是顯示器的(88,100,150)(數(shù)值僅為示例)。所以在 10 年之前,我們所遇到的問題是手機屏幕無法完整顯示內(nèi)容的顏色,使得照片看起來更寡淡。10 年之后的問題是手機屏幕超出了內(nèi)容本身的顏色,使得照片看起來更艷麗。

如果是屏幕的色彩空間小于內(nèi)容的色彩空間,那就沒轍了,因為我們無法讓屏幕顯示它顯示不了的顏色。那如果是屏幕的色彩空間更大了,我們就可以通過色彩管理,將內(nèi)容和屏幕的色彩空間進行轉(zhuǎn)換。例如 sRGB 內(nèi)容下的(255,0,0)轉(zhuǎn)換成屏幕色彩空間的(200,0,0),讓屏幕正確顯示內(nèi)容的顏色。不過早期使用 AMOLED 屏幕的三星和部分國產(chǎn)手機,因為屏幕本身的色彩空間大于內(nèi)容本身的 sRGB 色彩空間,同時又缺少色彩管理,就不可避免地出現(xiàn)色彩過飽和的問題。

那么是否我們只需專注于讓顯示器恰好能夠 sRGB 色域就可以規(guī)避色彩管理的問題呢?理論上是的,但我們也說了,sRGB 是 1996 年制定的標準,它的前身 BT.709 更是 80 年代的產(chǎn)物,它們所包含的顏色其實是偏少的。所以我們其實并沒有放棄對包含多更色彩的廣色域的追求,例如電影業(yè),在 2005 年就由 DCI 組織推出了 DCI-P3 色域,成為了今天電影的色彩標準。所以說,我們需要廣色域的內(nèi)容,同時也需要色彩管理來兼容舊時代的內(nèi)容。

在安卓端面對色彩管理束手無策之時,Apple 已經(jīng)提前做好了準備,那就是全局色彩管理。2015 年 10 月 13 日,Apple 發(fā)布了新一代的 iMac,其 Retina 顯示屏具備更廣的全新 P3 色域,是 Apple 首款具備 P3 廣色域的設(shè)備。Apple 宣稱新的 P3 色域相比原本的 sRGB,能多顯示 25% 的顏色。而次年發(fā)布的 iPhone 7 應(yīng)該是第一批兼具廣色域與色彩管理的設(shè)備。

Apple 的廣色域和色彩管理有兩個特點,一是 Apple 的 P3 并非 DCI-P3,而是其所謂的 Display P3。它使用了 DCI-P3 的三基色,擁有了相同的色域,但是其 gamma 值和白點不同,它的 gamma 值與白點和 sRGB 是相同的。Apple 自己的解釋是「我們?yōu)槭裁磿@么做呢?是因為 DCI P3 的白點是向綠色傾斜的,選擇這么做是為了給昏暗的影院場景提供最大的亮度,我們發(fā)現(xiàn)把白點設(shè)為 6500 的話會得到與 sRGB 標準兼容的超集」。

二是 Apple 的色彩管理是自動生效的,在手機上并沒有一個手動的切換開關(guān)。而安卓手機上,在屏幕設(shè)置中一般都有一個顏色模式,可以手動切換不同的色彩空間,進行一個強制性的色彩映射,早期安卓的色彩管理就依賴于用戶的手動切換。當然要做好色彩管理是非常不容易的,這需要軟件、操作系統(tǒng)、顯示器之間的通力合作。Apple 之所以能做得比 Windows 和 Android 好,一方面得益于它自 90 年代開始就加入了 ICC 國際色彩聯(lián)盟制定色彩管理的標準,另一方面也是它封閉的生態(tài)能夠迫使供應(yīng)鏈和軟件開發(fā)者遵循一致的色彩規(guī)范。而 Windows 和 Android 在這方面顯然復(fù)雜得多,也使得它們要面對更復(fù)雜的兼容性問題。

另外還有一個易于被我們所忽視的點是,在將顯示規(guī)格提升到 P3 的同時,Apple 也試圖打造更多基于 P3 的內(nèi)容。也就是從 iPhone 7 開始,iPhone 拍攝的照片全部都是基于 Display P3 的色彩空間,能夠記錄比 sRGB 更多 25% 的顏色。不過這在當時也帶來了一個問題,就是你用 iPhone 拍攝的照片,發(fā)布到社交平臺后會發(fā)現(xiàn)它的顏色變淡了,就是因為其他平臺默認還是把它當作一張 sRGB 的照片,把 P3 的(255,0,0)當作了 sRGB 的(255,0,0),實際上就相當于原本 P3 的(200,0,0)。

回到我們開頭的那個例子,sRGB 下的照片在多任務(wù)視圖里被誤當作了 P3,所以它的紅色過飽和了。可見即使是以色彩管理優(yōu)秀著稱的 iPhone,在實際使用中也會出現(xiàn)一些 Bug。并且色彩管理還存在很多更復(fù)雜的問題,尤其是在跨平臺使用的時候。怎么說呢,這就是新舊標準更替階段所必然經(jīng)歷的陣痛,我們基于舊標準建立的生態(tài)并不會在新標準出現(xiàn)的時候,一夜之間就改頭換面,而是會在強大的慣性驅(qū)動下將新標準拒之門外。

但是變化往往是在不知不覺間發(fā)生的,今天除了 Apple 外,國產(chǎn)廠商們也愈發(fā)重視色彩管理,大家在屏幕設(shè)置里也都有了對應(yīng)的自適應(yīng)色彩管理模式。在手機上我們確實比幾年前能更好地執(zhí)行色彩管理,但是距離一個更好的廣色域時代顯然還有很長的距離。