Ruang Warna Digital: Analogi Sederhana Membantu Pemahaman

Isi

• sMPH
• aMPH
• ProMPH
• Analogi dengan ruang warna sRGB, aRGB, dan ProPhotoRGB
• Data sRGB Diterjemahkan Menggunakan Profil aRGB
• Data aRGB Diterjemahkan Menggunakan Profil sRGB
• Profil Hilang, Konversi Profil dan Penugasan Profil
• Profil hilang
• Tetapkan Profil
• Ubah ke Profil
• Kesimpulan
• Ucapan Terima Kasih

Konsultan Teknik dan Fotografer Profesional dengan pengalaman 40 tahun di bidang pencitraan digital.

Keunggulan sRGB, AdobeRGB (aRGB) dan ProPhotoRGBruang warna sering menjadi bahan perdebatan dan kebingungan. Upaya para pemula untuk memahami prinsip di balik ruang warna ini sering terhalang oleh transformasi matematika tiga dimensi yang kompleks yang digunakan untuk mendeskripsikannya.

Kesulitan ini dapat diatasi dengan mengacu pada analogi linier satu dimensi sederhana yang menggambarkan tiga metode fiksi pengkodean kecepatan kendaraan, yang dinamai secara tepat (dengan analogi) sMPH, aMPH dan ProMPH. Analogi ini membantu mengilustrasikan bagaimana data gambar dikodekan dan diubah antara ruang warna dan apa yang terjadi ketika gambar diubah atau dirender secara tidak benar. Artikel ini diakhiri dengan contoh gambar nyata dan hasil sintesis yang dirender dalam ruang warna berbeda.

sMPH

Misalkan para insinyur ingin mencatat variasi kecepatan maju kendaraan bermotor dengan interval satu detik selama durasi setiap perjalanan. Kendaraan memiliki sensor yang memberikan pembacaan kecepatan dari 0,0 hingga 100,0 mph dengan 1 tempat desimal pada interval 1 detik. Menyadari bahwa mereka tidak memerlukan presisi 0,1 mph dan mereka perlu meminimalkan persyaratan penyimpanan memori untuk perjalanan panjang, para insinyur memutuskan untuk menyimpan setiap pembacaan cepat dalam satu byte 8 bit (yang hanya dapat menyimpan nilai bilangan bulat dari 0-255). Mereka merancang metode pengkodean sederhana yang mengalikan pembacaan sensor dengan 2,5 dan kemudian dibulatkan ke bilangan bulat terdekat. Mereka menyebut proses ini "pengkodean MPH standar" atau sMPH Singkatnya.

sMPH pembacaan yang dikodekan = ROUND (2.5 x Pembacaan sensor)

Oleh karena itu, kecepatan 100,0 mph dapat dikodekan dalam satu byte 8-bit dengan nilai 250. Untuk memulihkan data asli, prosesnya hanya dibalik. Mereka menyebut proses ini decoding sMPH.

Bacaan yang diterjemahkan = sMPH bacaan yang dikodekan / 2.5

sMPH pengkodean memungkinkan pembacaan kecepatan dari 0,0 - 100,0 mph untuk disimpan sebagai byte 8 bit tunggal dengan nilai mulai dari 0 - 250. Namun presisi telah dikurangi dari 0,1 mph menjadi 1 / 2,5 = 0,4 mph. Pengurangan presisi ini membantu memampatkan data untuk penyimpanan.

Menyadari bahwa persyaratan dapat berubah di masa mendatang, para insinyur memutuskan bahwa file sMPH data harus memiliki detail proses encoding / decoding sMPH ("profil sMPH") yang disematkan dalam file. Ini akan memastikan bahwa pengguna file data di masa mendatang akan tahu bahwa data di dalamnya telah dikodekan sMPH dan mereka akan tahu cara yang benar untuk memulihkan (mendekode) data.

Proses encoding dan decoding sMPH ditunjukkan secara skematis pada Gambar 1.

aMPH

Ketika insinyur teknologi maju memutuskan bahwa mereka perlu merekam kecepatan kendaraan yang dapat melaju lebih cepat (hingga 125mph) menggunakan format file serupa (1 byte / membaca). Untuk mencapai hal ini mereka merancang metode encoding dan decoding baru yang mereka sebut "Advanced MPH" atau disingkat aMPH. Untuk mencakup rentang kecepatan yang diperpanjang, mereka mengubah faktor encoding dan decoding dari 2.5 menjadi 2.0

aMPH pembacaan yang dikodekan = ROUND (2.0 x Pembacaan sensor)

Oleh karena itu, kecepatan 125,0 mph dapat menjadi aMPH yang dikodekan dalam byte 8-bit dengan nilai 250. Untuk memulihkan data asli, prosesnya hanya dibalik. Mereka menyebut proses ini decoding aMPH.

Bacaan yang diterjemahkan = aMPH bacaan yang dikodekan / 2.0

Pengkodean aMPH memungkinkan pembacaan kecepatan dari 0,0 - 125,0 mph disimpan sebagai byte 8 bit tunggal dengan nilai mulai dari 0 - 250. Akan tetapi, presisi telah dikurangi lebih lanjut dengan kompresi data tambahan dari 0,4 mph (di bawah pengkodean sMPH) menjadi 0,5 mph ( di bawah encoding aMPH). Jadi meskipun begitu aMPH file dapat menyimpan data untuk rentang kecepatan 25% lebih lebar daripada sMPH, ketepatan perekaman kecepatan tersebut telah dikurangi sebesar 20%.

Untuk memungkinkan file aMPH dibedakan dari file sMPH, mereka menyematkan detail proses "encoding / decoding aMPH" ("profil aMPH") di file. Ini akan memastikan bahwa pengguna file data di masa mendatang akan secara otomatis mengetahui bahwa data di dalamnya telah dikodekan aMPH dan cara yang benar untuk memulihkan (mendekode) data, dan tidak boleh salah menggunakan proses sMPH.

Proses encoding dan decoding aMPH ditunjukkan secara skematis pada Gambar 2.

ProMPH

Ketika teknologi maju lagi, diputuskan bahwa sistem perlu diadaptasi lebih lanjut untuk memungkinkan kecepatan hingga 150mph untuk dikodekan dan didekodekan. Ini dicapai dengan mengubah faktor pengkodean dan penguraian kode menjadi 5/3 dan mereka menyebut proses ini pengkodean Profesional MPH (disingkat ProMPH).

ProMPH pembacaan yang dikodekan = ROUND (5 x Pembacaan sensor / 3)

Oleh karena itu, kecepatan 150,0 mph dapat dikodekan dalam byte 8-bit dengan nilai 250. Untuk memulihkan data asli, prosesnya hanya dibalik. Mereka menyebut proses ini decoding ProMPH.

Bacaan yang diterjemahkan = 3 x ProMPH bacaan yang dikodekan / 5

Perhatikan bahwa menggunakan pengkodean ProMPH telah meningkatkan kisaran kecepatan yang dapat disimpan hingga 50% (relatif terhadap sMPH). Tapi ini mengurangi ketepatan kecepatan yang direkam sebesar 33% menjadi 0,6mph. Menyadari pengurangan ini menjadi signifikan, para insinyur merekomendasikannya untuk aplikasi presisi tinggi ProMPH data harus disimpan dalam byte ganda (mode 16-bit).

Analogi dengan ruang warna sRGB, aRGB, dan ProPhotoRGB

Jika sMPH, aMPH dan ProMPH secara konseptual digantikan oleh sRGB, aRGB dan ProPhotoRGB dan kecepatan kendaraan diganti dengan warna yang kaya (kecepatan lebih cepat = warna yang lebih kaya), dimungkinkan untuk menarik kesejajaran antara proses yang dijelaskan di atas dan yang digunakan untuk menyimpan data gambar.

Saat file gambar sRGB dibuat, data sensor gambar dikodekan menggunakan standar sRGB dan informasi profil sRGB (biasanya) disematkan dalam file sehingga data dapat didekode dengan benar secara otomatis.

Standar aRGB dan ProPhotoRGB dikembangkan untuk memungkinkan warna yang lebih kaya dan lebih kaya untuk disimpan dalam file, dengan cara yang mirip dengan aMPH dan ProMPH memungkinkan kecepatan yang lebih tinggi dan lebih tinggi untuk dikodekan.

Kekuatan analogi menjadi jelas saat menganalisis apa yang terjadi ketika file didekodekan menggunakan standar yang berbeda dengan yang digunakan untuk menyandikan data. Misalnya, apa yang terjadi jika data gambar sRGB didekodekan menggunakan profil aRGB, atau sebaliknya? Kedua contoh ini dibahas di bawah.

Data sRGB Diterjemahkan Menggunakan Profil aRGB

Ini analog dengan menggunakan file aMPH proses untuk memecahkan kode data kecepatan yang dikodekan dengan sMPH. Efeknya ditunjukkan pada Gambar 3 di bawah ini. Perhatikan bagaimana kecepatan kendaraan sebenarnya dari 100mph telah salah diterjemahkan sebagai 125 mph. Data yang diterjemahkan menunjukkan kendaraan melaju lebih cepat dari yang sebenarnya. Oleh karena itu, dengan analogi, kapan sRGB data didekodekan (dirender) menggunakan aRGB profil, warna akan ditampilkan secara tidak benar dan akan tampak lebih kaya dari yang seharusnya. Situasi menjadi lebih buruk jika sRGB file dirender menggunakan ProPhotoRGB profil sebagai warna akan tampak lebih kaya lagi.

Data aRGB Diterjemahkan Menggunakan Profil sRGB

Ini analog dengan menggunakan file sMPH proses untuk memecahkan kode data kecepatan yang dikodekan dengan aMPH. Efeknya ditunjukkan pada Gambar 4 di bawah ini. Perhatikan bagaimana kecepatan kendaraan sebenarnya dari 125mph telah salah diterjemahkan sebagai 100 mph. Data yang diterjemahkan menunjukkan kendaraan melaju lebih lambat dari yang sebenarnya. Oleh karena itu, dengan analogi, kapan aRGB data didekodekan (dirender) menggunakan sRGB profil, warna akan ditampilkan secara tidak benar dan akan tampak lebih sunyi dari yang seharusnya. Situasi menjadi lebih buruk jika a ProPhotoRGB file dirender menggunakan sRGB profil sebagai warna akan tampak lebih sunyi.

Profil Hilang, Konversi Profil dan Penugasan Profil

Jika file dienkode dengan benar dan menyertakan profil yang relevan, kesalahan decoding yang salah seharusnya tidak terjadi. Tetapi ada berbagai skenario di mana masalah dapat muncul atau diperlukan kompromi.

Profil hilang

Jika profil yang digunakan untuk menyandikan data hilang dari file, tidak jelas bagaimana data harus diterjemahkan. Banyak sistem berasumsi sRGB sebagai profil default dan akan menerapkan profil itu untuk memecahkan kode data. Ini bagus jika data dikodekan menggunakan sRGB, tapi jika aRGB atau ProPhotoRGB digunakan sebagai gantinya, warna yang didekodekan akan ditampilkan dengan tidak benar dan akan tampak lebih tidak bersuara dari yang seharusnya (analog dengan skenario pada Gambar 4).

Untuk menghindari pembuatan file dengan profil yang hilang, disarankan untuk menyematkan profil warna dalam file gambar saat menyimpan. Photoshop menyediakan kotak centang untuk "Sematkan profil warna" saat menyimpan gambar. Photoshop juga dapat diatur untuk memberikan peringatan saat membuka gambar dengan profil yang hilang dan menanyakan apa yang harus dilakukan. Pengaturan ini dapat ditemukan di bagian Kebijakan Manajemen Warna pada menu Edit> Pengaturan Warna…. Disarankan bahwa semua kotak di bagian ini harus dicentang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.

Tetapkan Profil

Photoshop memungkinkan pengguna untuk menetapkan profil (Edit> Tetapkan profil…) ke gambar dengan profil yang hilang, atau untuk menimpa profil yang ada. Opsi ini harus digunakan dengan hati-hati. Warna pada gambar akan dirender dengan tidak benar jika profil yang ditetapkan ke gambar tidak sama dengan yang digunakan untuk menyandikan gambar pada awalnya. Menetapkan profil yang berbeda dapat digunakan secara kreatif untuk membuat warna tampak lebih kaya atau lebih sunyi, tetapi mungkin lebih nyaman untuk menyesuaikan slider saturasi atau getaran karena ini memungkinkan lebih banyak kontrol. Namun demikian, opsi "Ubah ke Profil ..." harus digunakan untuk mengubah gambar dari satu profil ke profil lain tanpa mengubah warna secara signifikan.

Ubah ke Profil

Photoshop memungkinkan pengguna untuk mengubah (Edit> Convert to Profile…) gambar dari satu profil ke profil lainnya. Operasi ini bekerja sebagai berikut. Pertama, data gambar didekodekan menggunakan profil asli, kemudian (setelah beberapa penyesuaian jika diperlukan *) data dikodekan menggunakan profil baru. *Meskipun proses konversi mungkin memiliki beberapa efek pada warna pada gambar, ada berbagai pengaturan yang dapat digunakan untuk mengontrol setiap penyesuaian yang mungkin diperlukan, seperti yang ditunjukkan di bagian Opsi Konversi dari menu yang ditunjukkan pada Gambar 5. Penjelasan rinci berbagai opsi saat ini berada di luar cakupan dokumen ini, tetapi ada beberapa potensi kompromi yang harus diperhatikan.

• Jika sebuah ProPhotoRGB gambar berisi rentang warna yang sangat luas, kemudian mengubahnya ke ruang warna dengan rentang warna yang lebih sedikit (mis. sRGB) akan menyebabkan beberapa perubahan warna. Warna mungkin sedikit terpotong atau tidak jenuh dalam upaya untuk "menekan" rentang warna yang lebih besar ke dalam ruang warna yang lebih kecil. Proses ini tidak dapat dibatalkan. Mengubah file ProPhotoRGB gambar ke sRGB kehilangan informasi warna yang mana tidak dapat dipulihkan dengan mengonversi dari sRGB kembali ProPhotoRGB.
• Kompromi serupa terjadi, tetapi pada tingkat yang lebih rendah saat beralih dari ProPhotoRGB untuk aRGB, atau dari aRGB untuk sRGB. Sekali lagi, prosesnya tidak dapat dibatalkan.

Meskipun kompromi ini mungkin terdengar menakutkan, beberapa poin penting harus diingat.

• Perbedaan visual antara s yang dirender dengan benarRGB, aRGB dan ProPhotoRGB gambar relatif kecil. Memang, pada monitor dan printer kelas konsumen, mereka mungkin sulit dikenali. Bahkan pada monitor dan printer kelas profesional, perbedaan visual seringkali kurang terlihat daripada yang mungkin disarankan oleh ukuran relatif dari ruang warna.
  
  Gambar 6 memberikan contoh. Angka ini dihasilkan dengan menciptakan ProPhotoRGB, aRGB dan sRGB versi gambar RAW yang sama dari Target Pemeriksa Warna Paspor dan kemudian merender semuanya dengan benar di Photoshop dan mengambil tangkapan layar. Jelas ada batasan dalam perbandingan ini karena semua gambar telah ditampilkan pada monitor dengan ruang warna terbatas. Oleh karena itu, untuk mengatasi keterbatasan ini, file jpeg yang digunakan untuk menghasilkan Gambar 6-10 tersedia secara online di sini. Gambar dapat diunduh dan dibandingkan di layar atau sebagai cetakan.

• Perbedaan visual antara gambar yang salah render jauh lebih terlihat dan terlihat jelas di layar, seperti yang diilustrasikan oleh Gambar 7 di bawah ini. Angka ini dihasilkan dengan menciptakan ProPhotoRGB, aRGB dan sRGB versi gambar RAW dari Target Pemeriksa Warna Paspor dan kemudian menetapkan profil yang salah ke beberapa di antaranya. Gambar tengah adalah tangkapan layar dari sRGB gambar yang diberikan di Photoshop menggunakan yang benar sRGB Profil. Gambar di sekitarnya (dirender secara tidak benar) adalah tangkapan layar dari sRGB, aRGB dan ProPhoto gambar yang dirender di Photoshop dengan profil yang salah ditetapkan, seperti yang ditunjukkan. Perhatikan bahwa perbedaannya sekarang jauh lebih jelas daripada yang ditunjukkan pada Gambar 6.

• Beberapa gambar di internet, yang digunakan untuk mendemonstrasikan perbedaan antara setiap ruang warna, dihasilkan dengan menghasilkan berbagai gradien spektrum di sRGB, aRGB dan ProPhotoRGB ruang kerja menggunakan Photoshop. Gambar-gambar ini perlu diinterpretasikan dengan hati-hati karena mengandung berbagai macam warna yang dihasilkan secara matematis. Warna-warna ini dipusatkan di tepi setiap ruang warna untuk dengan sengaja menekankan perbedaan di antara setiap ruang warna. Warna tersebut dapat berada di luar kisaran yang sensitif terhadap kamera digital, atau muncul dalam pemandangan normal. Data gradien spektrum yang dibuat oleh alat isian gradien di Photoshop juga tidak dikodekan (diubah) agar sesuai dengan ruang warna tertentu. Nilai RGB numerik yang sama hanya dimasukkan ke dalam gambar dan kemudian diterjemahkan menggunakan profil ruang warna apa pun yang ditetapkan ke gambar. Setiap piksel yang dihasilkan mengandung setidaknya satu warna yang sepenuhnya jenuh (nilai = 255). Ini analog dengan mengisi file data kecepatan kendaraan dengan nilai 0-250 dan kemudian memeriksa bagaimana setiap metode decoding (sMPH, aMPH atau ProMPH) menafsirkan data ini.
  
  Contoh gradien spektrum yang disilangkan dengan gradien luminositas (sering disebut sebagai grafik Granger) yang dibuat di setiap ruang warna ditunjukkan pada Gambar 8. Pengujian ekstrem ini menunjukkan perbedaan yang jelas antara ruang warna.

• Contoh gradien spektrum sederhana yang dibuat di setiap ruang warna ditunjukkan pada Gambar 9. Sekali lagi, pengujian ekstrem ini menunjukkan perbedaan yang terlihat jelas antara ruang warna.

• Perbandingan antara gambar yang disintesis seperti ini sering digunakan untuk mendukung rekomendasi penggunaan AdobeRGB atau ProPhotoRGB, bukan sRGB.
• Namun…. perbedaan antara gambar kamera digital dari pemandangan nyata, yang diambil dalam format RAW, kemudian diproses di setiap ruang warna dan ditampilkan dengan benar, akan kurang terlihat, terutama jika dilihat atau dicetak pada monitor dan printer kelas konsumen. Hal ini diilustrasikan oleh gambar spektrum nyata berikut yang dibuat oleh sinar matahari yang melewati prisma dan diproyeksikan ke selembar kertas putih untuk menghasilkan sapuan warna alami yang jenuh. Gambar RAW diproses untuk menghasilkan sRGB, AdobeRGB dan ProPhotoRGB versi. Gambar 10 menunjukkan montase dari ketiga gambar tersebut.

Kesimpulan

Semoga penjelasan di atas telah memberikan wawasan yang berguna tentang beberapa dasar di balik ruang warna digital. Sebagai kesimpulan, saya punya tiga rekomendasi.

1. Lakukan pengujian Anda sendiri untuk menentukan ruang warna mana yang paling sesuai dengan kebutuhan Anda.
2. Pastikan gambar Anda disematkan / diberi tag dengan profil mana pun yang Anda pilih.
3. Periksa apakah alat pengeditan Anda disetel untuk memeriksa ruang warna dari setiap gambar yang dibuka.

Ucapan Terima Kasih

1. Photoshop adalah merek dagang terdaftar dari Adobe Systems Incorporated
2. Representasi grafis dari ruang warna sRGB, AdobeRGB dan ProPhotoRGB pada gambar pembuka dibuat menggunakan aplikasi ColorSync Utility - hak cipta Apple Inc.