Không gian màu - Color Spaces

Chuyên mục: Kiến thức nhiếp ảnh

Ngày viết 28.03.2014

Viết bởi Admin

Không gian màu là một công cụ hữu ích để nhận biết khả năng màu sắc của một tập tin hình ảnh hay một thiết bị nào đó. Khi cố gắng để tái tạo màu sắc trên một thiết bị, không gian màu sẽ cho biết, chúng ta có thể giữ lại được bao nhiêu phần sáng/tối, màu sắc, độ bão hòa và chúng có bị ảnh hưởng gì hay không.

Bảng màu kỹ thuật số

Tương tự như cách một họa sĩ trộn lẫn các màu cơ bản trên một tấm bảng màu, để hình dung màu sắc và sắc thái họ muốn pha. Không gian màu chính là một tấm bảng màu kỹ thuật số - Chỉ khác một điều, những màu sắc này được định lượng và tổ chức một cách chính xác.

Không giống như với bảng màu của một họa sĩ, không gian màu không thể nhìn thấy, nó hoạt động và tính toán bên trong. Vì vậy, chúng ta phải học cách hình dung ra chúng, để có thể xác định không gian màu nào là phù hợp nhất cho từng công việc.

Hình dung một không gian màu

Một không gian màu liên quan đến các con số màu sắc thực tế, nó là một đối tượng ba chiều, chứa tất cả màu sắc pha trộn. Tương tự như cách người ta tổ chức một bảng màu, mỗi hướng trong "không gian màu" đại diện cho một số khía cạnh hay thuộc tính của màu sắc, chẳng hạn như độ sáng, độ bão hòa hoặc màu sắc (tùy vào từng loại không gian).

Hai biểu đồ dưới đây cho thấy bề mặt ngoài của một không gian màu, nó được nhìn từ hai góc độ khác nhau. Bề mặt này miêu tả hầu hết những màu sắc, có thể được sản sinh trong phạm vi không gian màu nào đó (còn gọi là "gam màu"). Tất cả màu bên trong không gian màu này là một sự pha trộn khác nhau của nhiều màu sắc trên bề mặt.

Không gian màu Không gian màu (Nhìn ở góc quay 180 °)

Sơ đồ trên giúp bạn hiểu rõ về tính chất và hình dung thế nào là một không gian màu sắc, tuy nhiên nó không thật sự hữu ích cho việc quản lý màu sắc thực tế. Vì sẽ rất khó khăn khi so sánh các không gian màu với nhau trong một hình ảnh 3 chiều như vậy.

Cách so sánh không gian màu

Để có thể biểu diễn được nhiều không gian màu hơn tại một thời điểm, người ta chuyển đổi hình ảnh một không gian màu ba chiều thành một hình phẳng hai chiều. Điều này thật sự hữu ích khi sử dụng, bởi chúng cho phép chúng ta dễ dàng thấy toàn bộ ranh giới của các phần chồng chéo nhau. Trừ khi được chỉ định theo cách khác, sơ đồ hai chiều cho thấy các phần giao nhau, chứa tất cả các màu có độ sáng ở mức 50% (phần giao nằm ngang, gần chính giữa theo hướng dọc của không gian màu, như hình bên dưới).

So sánh các không gian màu theo hai chiều (2D)

Biểu đồ phía trên so sánh ba không gian màu cùng lúc: sRGB, gam màu rộng RGB (Wide gamut RGB), và một không gian màu chuẩn độc lập để tham khảo. sRGB và gam màu rộng RGB là hai “không gian hoạt động” được dùng để chỉnh sửa hình ảnh trong các phần mềm xử lý ảnh.

Chúng ta có thể thấy được điều gì khi sự so sánh các không gian màu trong một hình ảnh hai chiều (2D)? Thấy được tất cả màu sắc nằm bên trong các không gian màu, thể hiện thông qua phần bao bên ngoài của hình than màu đen và màu trắng, chúng được xem như là tập hợp con của một không gian màu chuẩn. Màu sắc thể hiện trong không gian màu chuẩn chỉ để tham khảo, màu thực tế còn tùy thuộc vào cách chuyển màu trên các thiết bị. Không gian màu chuẩn thường chứa nhiều màu sắc hơn khả năng hiển thị trên màn hình máy tính.

Đối với loại biểu đồ này, chúng ta thấy không gian "gam màu rộng RGB" chứa nhiều màu đỏ, màu tía, và xanh lam hơn, trong khi không gian màu "sRGB", màu xanh ít hơn một chút. Hãy nhớ rằng phân tích này chỉ áp dụng cho các màu sắc có độ sáng tại mức 50%, và đó cũng là những màu sắc nằm ở phần giữa biểu đồ hình ảnh histogram. Nếu chúng ta quan tâm đến các gam màu của vùng tối và vùng sáng, thì có thể nhìn vào không gian màu 2D ở khoảng sáng 25% và 75%.

Không gian hoạt động và sự phụ thuộc vào thiết bị

Không gian màu có nhiều ứng dụng và nhiều loại khác nhau. Thuật ngữ chung của nó bao gồm:

Không gian màu phụ thuộc thiết bị:thể hiện màu sắc tương quan từ các không gian màu chuẩn (reference space). Tại đây có thể cho bạn những thông tin có giá trị về các tập màu con được hiển thị trên các thiết bị như màn hình hay máy in, hoặc các màu sắc được ghi nhận bằng máy ảnh kỹ thuật số hoặc máy quét.
Không gian màu độc lập với thiết bị:thể hiện màu sắc chuẩn một cách tuyệt đối. Nó được sử dụng như các màu chuẩn để tham chiếu, do đó chúng được xem như một nền tảng để so sánh với các màu sắc trên các thiết bị khác nhau. Tuy nhiên các không gian màu này ít được biết, chúng chỉ được cảm nhận khi tương tác trong các quy trình xử lý ảnh bằng phần mềm.
Không gian hoạt động:được sử dụng bởi các chương trình xử lý hình ảnh và các tập tin ảnh, để hạn chế phạm vi các màu sắc trên bảng màu tiêu chuẩn. Hai trong số các “không gian màu hoạt động” là Adobe RGB 1998 và sRGB IEC61966-2.1, thường được sử dụng trong nhiếp ảnh kỹ thuật số.

Các thiết bị hoặc các “không gian hoạt động” có khả năng thể hiện nhiều màu sắc, được gọi là "gam màu rộng", ngược lại là không gian "gam màu hẹp".

Không gian màu chuẩn (Reference space)

Không gian màu chuẩn được hiểu là không gian màu không phụ thuộc vào thiết bị. Gần như tất cả phần mềm quản lý màu sắc hiện nay đều sử dụng một không gian màu độc lập với thiết bị, được định nghĩa bởi Ủy ban Quốc tế Éclairage de l '(CIE) vào năm 1931. Không gian này nhằm mục đích mô tả tất cả các màu có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, dựa trên khảo sát từ các phản ứng khác nhau của nhiều người có về thị lực bình thường (gọi là "đo màu chuẩn").

Lưu ý: Hầu như tất cả các thiết bị chỉ hiển thị được một phần giới hạn các màu sắc. Hay nói một cách khác, các màu sắc có khả năng hiển thị bởi một thiết bị, chỉ là tập con của không gian màu chuẩn theo quy định của CIE và do đó tất cả những gì chúng ta thấy trên màn hình sẽ không đúng về mặt chất lượng cũng như tính chính xác.

Các không gian màu CIE được thể hiện trong một số dạng phổ biến như: CIE xyz (1931), CIE L*a*b*, và CIE L u’v’ (1976). Mỗi dạng thức đều chứa cùng số lượng màu sắc, tuy nhiên cách phân phối màu sắc khác nhau trong một không gian hai chiều:


CIE xyz	CIE ab	CIE u'v '

(Tất cả các không gian màu 2D thể hiện độ chói ở mức 50 %)

CIExyz: Dạng này dựa trên một đồ thị chứa các tín hiệu cảm nhận từ các tế bào màu sắc trong mắt con người. Chúng được gọi là chức năng Tristimulus X,Y và Z (chức năng tổng hợp từ ba màu khác nhau, được tạo ra năm 1931). Tuy nhiên, ở dạng này các màu xanh lục được phân bố một vùng rộng lớn, làm hạn chế và lấn áp nhiều màu sắc khác trong một khu vực nhỏ còn lại.

CIE L u'v ' dạng này được tạo ra để sửa sai trường hợp ở trên, bằng cách phân bố lại các màu sắc với tỷ lệ cân xứng so với trước đó mà ta đã thấy. Một vùng lớn gấp đôi trong dạng u'v' này sẽ xuất hiện tạo ra hai lần khác biệt về màu sắc- điều này rất hữu ích cho việc nhận dạng và so sánh những màu sắc khác nhau.

CIE L*a*b*dạng này phân bố lại các màu sắc, mở rộng trên hai trục và lấp đầy chúng vào một hình vuông. Mỗi trục trong không gian màu L*a*b sẽ dễ dàng thể hiện một thuộc tính màu sắc, chẳng hạn như chuyển đổi giữa màu đỏ-lam và lục-vàng (sử dụng trong hình 3D ở phần đầu của hướng dẫn này). Những nét đặc trưng này làm cho không gian màu L*a*b* trở nên hữu ích trong các phần mềm xử lý ảnh (kỹ thuật số), như với Adobe Photoshop, GIMP, v.v..

(Dịch từ nguồn cambridgeincolour.com)