Kleurenruimte

De kleuren ruimte, ook wel kleuren gamut is in feite een beschrijving van het aantal kleuren wat een apparaat kan tonen of opnemen. Denk hierbij aan een scanner, camera, printer of beeldscherm. Elk apparaat heeft zo zijn eigen specifieke beperkingen in het totale spectrum van kleuren. Een printer met 5 of 6 kleuren inkt kan bijvoorbeeld een groter bereik van kleuren mengen dan een CMYK-printer. De "gamut" van een apparaat beschrijft het contrast, de helderheid (brightness), tint (hue) en de kleurverzadiging (saturation). Des te groter het bereik is van die grootheden, des te groter is de gamut. Zo kan het bijvoorbeeld zijn dat een camera een vrij groot gamut heeft, terwijl de gebruikte printer een veel kleiner gamut heeft, waardoor de foto er op papier vrij flets uit ziet en de kleuren niet overeen komen met de werkelijkheid, doordat de printer gewoonweg het kleurenbereik van de camera niet kan evenaren. Ook de meeste monitoren halen vaak het bereik van de camera niet. Het is wel wenselijk om gedurende het hele verwerkings proces te werken in een kleurenruimte die het best overeenkomt met het apparaat met de grootste kleurenruimte. Dit om onnodige verliezen te voorkomen. Let wel een kleurenruimte zegt niets over het aantal bits waarin je een bepaalde primaire kleur beschrijft, maar het is logisch om daar ook niet te veel op te bezuiniging.

Een kleurenruimte kan op diverse manieren grafisch worden weergegeven in een plot. De meest bekende zijn CIE-xy, L*a*b* en HSL (Hue, Saturation, Luminance). Een aantal kleurenruimten is vastgelegd in standaards, met als meest bekende sRGB en Adobe RGB.

Om de kleurenruimte van apparaten te kunnen beschrijven, wordt er gebruik gemaakt van zgn. "ICC-profielen" Hierin staat precies beschreven wat het bereik is van het betreffende apparaat, zodat de software daar rekening mee kan houden en de kleuren zo nauwkeurig mogelijk kan verwerken. Bijvoorbeeld software om RAW-opnamen van een camera om te zetten naar een formaat waarmee gewerkt kan worden, beschikt over het ICC-profiel van de betreffende camera.

Drie-kleuren stimulus

De CIE heeft in eind jaren '20 door middel van experimenten vastgesteld wat de gevoeligheid is van de kegeltjes in het midden van onze ogen voor verschillende golflengten. In deze experimenten moest een persoon door een klein gaatje kijken naar een opstelling waarbij aan de ene kant met een lichtbron van bekende golflengte op een vlak werd geschenen en en aan de andere kant van de opstelling moest de proefpersoon proberen om die kleur te evenaren met een 3-tal lichtbronnen. Dit gaatje was zodanig klein dat de kijkhoek effectief tot 2 graden beperkt werd, vandaar dat je die 2 graden nog steeds tegen komt, net als 1931, het jaar van publicatie.

Dit heeft geleid tot een 3-tal spectraal-krommen, X, Y en Z (met een streepje erboven). Deze krommen dragen elk bij aan het ervaren van kleuren in een deel van het zichtbare spectrum. De Z-kromme draagt vooral bij aan het zien van blauw en Y en X dragen op hun beurt voornamelijk bij aan resp. groen en rood.

Excel-versie

In de jaren '60 zijn deze experimenten overnieuw gedaan. Daar waar in de 1931-versie een kijkhoek van 2 graden is gebruikt in de experimenten, heeft met in deze nieuwe standaard met een kijkhoek van 10 graden getest, waardoor er een groter vlak van de retina belicht werd. In de grafiek is deze 10-graden standaard als onderbroken lijn getekend. Hoewel de 10-graden standaard uit 1964 iets beter overeen komt met hoe onze ogen gestimuleerd worden, wordt de 2-graden standaard uit 1931 nog steeds heel vaak gebruikt.

Aangezien deze X,Y en Z-curves elkaar deels overlappen, worden er meerdere soorten kegeltjes gestimuleerd bij bijna elke kleur in het zichtbare spectrum, oftewel er is vrijwel geen enkele (zichtbare) kleur die maar 1 soort kegel stimuleert en tegelijk de andere 2 ongemoeid laat.

CIE-xy

sRGB gamut vergeleken met het AdobeRGB gamut. Duidelijk is dat het AdobeRGB gamut een veel groter kleurenbereik heeft dan het sRGB gamut.

Verschillende kleurtemperaturen in het CIExy diagram geplot

Om een kleur eenduidig te definieren, gebruiken we de relatieve stimulatie van deze X-, Y- en Z-krommen. Aangezien de actuele waarde alleen maar wat zegt over de intensiteit van een kleur en niets over de kleur, is het handig om de waarden te normaliseren.

x = X/(X + Y + Z)
y = Y/(X + Y + Z)	
z = Z/(X + Y + Z)

De som van deze genormaliseerde x,y en z is altijd 1, dus feitelijk heb je maar 2 waarden nodig om een kleur vast te leggen. Traditioneel worden hiervoor x en y gebruikt, zoals in het CIE-xy diagram.

In het CIE-xy-1931 diagram staat een aantal waarden tegen elkaar uitgezet en wordt veelal gebruikt om verschillende gamuts met elkaar te kunnen vergelijken. Het is van belang om te realiseren dat de lichtintensiteit hier geen rol speelt.

Het CIE-xy diagram heeft de volgende eigenschappen:

• Alle door de mens zichtbare kleuren zitten binnen die hoefijzervorm.
• op de rand van de hoefijzer-vorm staat de golflengte van monochromatisch licht binnen het zichtbare spectrum
• De rechte lijn onderaan (tussen de punten 380nm en 700nm) is eigenlijk geen harde, maar een vage grens, aangezien dat mengkleuren zijn van infra-rood en ultra-violet, die aan weerszijde van het zichtbare spectrum zitten en dus geleidelijk overgaan in het niet zichtbare spectrum.
• Elke kleur heeft een uniek punt binnen dit vlak.
• Alle kleuren binnen 3 (of meer) primaire kleuren kunnen worden gemaakt door het mengen van die primaire kleuren. Voor 3 primaire kleuren is dit gebied van alle mogelijke mengkleuren dus een driehoek. Dit gebied heet een gamut. Alle kleuren buiten zo'n gamut kunnen dan ook niet gemaakt worden met die primaire kleuren.
• Het aantal bits in de kleurenweergave zegt alleen maar iets over het aantal stapjes tussen de primaire kleuren. Met meer bits kun je niet ineens kleuren weergeven die buiten het gamut vallen van de gebruikte primaire kleuren. Het is met meer bits wel mogelijk om een kleuren-overgang genuanceerder te tonen.
• De coordinaat (1/3, 1/3, 1/3) is een representatie van wit licht met een gelijke hoeveelheid energie per golflengte. N.B. Zelfs het energie-spectrum van daglicht (D65) is niet glad.

Let wel: de kleuren zoals die in het diagram getekend zijn, zijn niet realistisch en zeker niet op een computer-scherm. Het sRGB-gamut komt overeen met wat vrijwel alle monitoren kunnen weergeven, oftewel alles wat er buiten valt is op vrijwel geen enkele monitor te tonen.

Meer informatie over diverse gamuts is te vinden in dit document: A review of RGB color spaces

Blz 20 en verder: A_review_of_RGB_color_spaces.pdf

HSL

Terug naar hoofdpagina over kleurcalibratie