sRGB

sRGB

IEC 61966-2-1 デフォルト RGB カラー スペース - sRGB
sRGB カラーはCIE 1931色度図の計算された位置に配置されます。輝度はマッハバンドを回避するように設定されます。${\displaystyle Y}$${\displaystyle R+G+B=1}$
略語	sRGB
状態	公開済み
開始年	1996
初版	1999年10月18日; 25年前[1] ( 1999-10-18 )
組織	IEC [1]
委員会	TC / SC : TC 100/TA 2 [1]
基本基準	IEC 61966 マルチメディアシステムおよび機器における色の測定と管理
ドメイン	色空間、色モデル
Webサイト	webstore.iec.ch/publication/6169

sRGBは、 HPとMicrosoftが1996年に共同で作成した、モニター、プリンター、ワールドワイドウェブで使用するための標準RGB（赤、緑、青）カラースペースです。^{[2]その後、}国際電気標準会議（IEC）によってIEC 61966-2-1:1999として標準化されました。 ^[1] sRGBは現在Web用に定義されている標準カラースペースであり、通常、カラースペースのタグが付けられておらず、カラープロファイルが埋め込まれていない画像では、sRGBが想定されるカラースペースです。

sRGBは、当時使用されていたコンピュータモニターの表示仕様を本質的に体系化したものであり、それがsRGBの普及に大きく貢献しました。sRGBは、 HDTVのITU-R BT.709規格と同じ原色と白色点、^[3]、当時のCRTディスプレイと互換性のある伝達関数（ガンマ）と、一般的な家庭やオフィスの視聴条件に合わせて設計された視聴環境を使用します。

sRGB は、赤、緑、青の原色の色度を定義します。これらの色度は、3 つのチャネルのうち 1 つがゼロ以外で、他の 2 つがゼロである色です。sRGBで表現できる色度の範囲は、これらの原色によって定義される色三角形で、三角形内の色の範囲が通常の三色型視覚を持つ人間の目に見える色の範囲内に収まるように設定されます。他のRGB 色空間と同様に、R、G、B の値が負でない場合、この三角形の外側の色を表現することはできません。

原色はHDTV（ITU-R BT.709）から来ており、古いカラーテレビシステム（ITU-R BT.601）の原色とは多少異なります。これらの値は、設計当時の消費者向けCRT蛍光体のおおよその色を反映するように選択されました。当時のフラットパネルディスプレイは一般的にCRTの特性をエミュレートするように設計されていたため、これらの値は他のディスプレイデバイスの一般的な慣行も反映していました。^[1]

参照ディスプレイの特性は、 CIE 122の特性に基づいています。参照ディスプレイは、公称べき乗法則ガンマ2.2 によって特徴付けられ、sRGB ワーキング グループは、これが当時の Windows オペレーティング システムで使用されていた CRT の代表であると判断しました。^[2] sRGB 画像をルックアップなしで CRT に直接表示できることは、sRGB の採用に大きく貢献しました。^[要出典]ガンマは、黒に近いデータをより多くエンコードするのにも役立ち、目に見えるノイズや量子化アーティファクトを減らします。

この規格では、線形光または信号強度をガンマ圧縮画像データに変換する光電子伝達関数(OETF) も定義されています。これは区分複合関数で、近似値は 2.2 で、信号 (カメラ) ノイズを強調する無限傾斜を避けるために線形部分がゼロ近くにあります。^{[4] [5]}ゼロ近くでは、べき乗曲線がゼロにつながる直線部分を横切ります。 ${\displaystyle \gamma}$${\displaystyle \gamma ^{1/2.4}}$

実際には、sRGB データを標準で定義されている純粋な 2.2 ガンマで表示すべきか、それとも OETF の逆ガンマで表示すべきかについては、まだ議論と混乱があります。ディスプレイ製造業者とキャリブレーターの中には前者を使用するところもあれば、後者を使用するところもあります。区分関数を使用するディスプレイで表示することを意図したデータをべき乗法則で表示すると、結果として影のディテールがハード ブラックに向かって「押しつぶされる」ことになります。^[6]${\displaystyle \gamma^{2.2}}$

(0,0)を通る直線は、( 1,1)を通るガンマ曲線は、${\displaystyle y={\frac {x}{\ファイ }}}$${\displaystyle y=\left({\frac {x+A}{1+A}}\right)^{\Gamma }}$

これらが点( X , X /Φ)で結合されている場合、次のようになります。

${\displaystyle {\frac {X}{\Phi }}=\left({\frac {X+A}{1+A}}\right)^{\Gamma }}$

2 つのセグメントが交わる箇所で折れ曲がるのを避けるには、この時点で導関数が等しくなければなりません。

${\displaystyle {\frac {1}{\Phi }}=\Gamma \left({\frac {X+A}{1+A}}\right)^{\Gamma -1}\left({\frac {1}{1+A}}\right)}$

2つの方程式ができました。2つの未知数をXとΦとすると、次のように解くことができます。

${\displaystyle X={\frac {A}{\Gamma -1}},\Phi ={\frac {(1+A)^{\Gamma }(\Gamma -1)^{\Gamma -1}}{(A^{\Gamma -1})(\Gamma ^{\Gamma })}}}$

A = 0.055とΓ = 2.4 の値が選択されたのは^{[どうやって？ ]}曲線がガンマ 2.2 曲線によく似るようにするためです。これにより、X ≈ 0.0392857、Φ ≈ 12.9232102が得られます。これらの値は、X = 0.03928、Φ = 12.92321に丸められ、sRGB 変換を表すことがあります。^[7]

sRGBの作成者による草稿では、Φ = 12.92をさらに丸め、^[2]曲線に小さな不連続が生じました。草稿は無料で公開されていたのに対し、公式のIEC規格は有料であったため、一部の著者はこれらの誤った値を採用しました。^{[8]規格では、} Φの丸められた値が保持され、曲線を連続させるためにXが0.04045に再計算されました。^[a]その結果、交点の下の1/12.92から上方の1/12.70まで勾配が不連続になりました。

sRGB仕様は、相関色温度（CCT）が5003Kの薄暗いエンコード（作成）環境を想定しています。これは光源のCCT（D65）とは異なります。両方にD50を使用すると、ほとんどの写真用紙の白色点が過度に青く見えるでしょう。^{[10] [11]}輝度レベルなどの他のパラメータは、一般的なCRTモニターの代表的なものです。

最適な結果を得るために、ICCは、それほど厳格ではない一般的な視聴環境ではなく、エンコード視聴環境（つまり、薄暗い拡散照明）を使用することを推奨しています。^[2]

sRGB コンポーネント値、は、0 ～ 1 の範囲です。8 ビットの数値としてデジタル的に表現すると、これらのカラー コンポーネント値の範囲は 0 ～ 255 となり、0 ～ 1 の範囲に変換するには (浮動小数点表現で) 255 で割る必要があります。 ${\displaystyle R_{\mathrm {srgb} }}$${\displaystyle G_{\mathrm {srgb} }}$${\displaystyle B_{\mathrm {srgb} }}$

${\displaystyle C_{\mathrm {linear} }={\begin{cases}{\dfrac {C_{\mathrm {srgb} }}{12.92}},&C_{\mathrm {srgb} }\leq 0.04045\\[5mu]\left({\dfrac {C_{\mathrm {srgb} }+0.055}{1.055}}\right)^{\!2.4},&C_{\mathrm {srgb} }>0.04045\end{cases}}}$

ここで、、、または です。 ${\displaystyle C}$${\displaystyle R}$${\displaystyle G}$${\displaystyle B}$

これらのガンマ拡張値 (「線形値」または「線形光値」と呼ばれることもあります) は、マトリックスで乗算されて CIE XYZ を取得します (マトリックスの精度は無限であり、値の変更やゼロ以外の値の追加は許可されません)。

${\displaystyle {\begin{bmatrix}X_{D65}\\Y_{D65}\\Z_{D65}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}0.4124&0.3576&0.1805\\0.2126&0.7152&0.0722\\0.0193&0.1192&0.9505\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}R_{\text{linear}}\\G_{\text{linear}}\\B_{\text{linear}}\end{bmatrix}}}$

これは実際には sRGB だけでなく BT.709 原色のマトリックスであり、2 行目はBT.709-2 輝度係数に対応します(BT.709-1 ではこれらの係数にタイプミスがありました)。

CIE XYZ値は、 D65 (「白」)のY が1.0 ( X = 0.9505、Y = 1.0000、Z = 1.0890)になるようにスケーリングする必要があります。これは通常は当てはまりますが、一部のカラー スペースでは 100 またはその他の値が使用されます (指定されたホワイト ポイントを使用する場合のCIELABなど)。

CIE XYZからsRGBを計算する最初のステップは線形変換であり、行列の乗算によって実行できます。(以下の数値は、公式のsRGB仕様^{[1] [12]の数値と一致しており、sRGBの作成者による元の出版物[2]}の小さな丸め誤差を修正し、CIE XYZの2°標準色彩観測者を想定しています。 ^[2] )この行列はビット深度に依存します。

${\displaystyle {\begin{bmatrix}R_{\text{linear}}\\G_{\text{linear}}\\B_{\text{linear}}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}+3.2406&-1.5372&-0.4986\\-0.9689&+1.8758&+0.0415\\+0.0557&-0.2040&+1.0570\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}X_{D65}\\Y_{D65}\\Z_{D65}\end{bmatrix}}}$

これらの線形 RGB 値は最終結果ではありません。ガンマ補正を適用する必要があります。次の式は線形値を sRGB に変換します。

${\displaystyle C_{\text{sRGB}}={\begin{cases}12.92C_{\text{linear}},&C_{\text{linear}}\leq 0.0031308\\[5mu]1.055(C_{\text{linear}}^{1/2.4})-0.055,&C_{\text{linear}}>0.0031308\end{cases}}}$

ここで、、、または です。 ${\displaystyle C}$${\displaystyle R}$${\displaystyle G}$${\displaystyle B}$

これらのガンマ圧縮値 (「非線形値」と呼ばれることもあります) は、通常、0 ～ 1 の範囲にクリップされます。このクリップは、ガンマ計算の前または後に実行することも、8 ビットへの変換の一部として実行することもできます。ビデオ表示や 8 ビット グラフィックスなど、0 ～ 255 の範囲の値が必要な場合は、通常、255 を掛けて整数に丸めます。

インターネット、コンピューター、プリンターでの sRGB の標準化により、多くの低～中価格帯の消費者向けデジタル カメラやスキャナーでは、sRGB がデフォルトの(または唯一利用可能な) 作業用カラー スペースとして使用されています。ただし、消費者向けレベルのCCD は通常、キャリブレーションされていないため、画像が sRGB としてラベル付けされていても、その画像が色精度の高い sRGB であるとは判断できません。

画像の色空間が不明で、8 ビット画像形式の場合、通常は sRGB がデフォルトとみなされます。これは、色域の広い色空間では、色エラー率 (∆E) を低く維持するために、より高いビット深度が必要になるためです。ICCプロファイルまたはルックアップ テーブルを使用して、sRGB を他の色空間に変換できます。sRGB の ICC プロファイルは広く配布されており、ICC は、ICCmax、バージョン 4、バージョン 2 のバリエーションを含む、sRGB プロファイルのいくつかのバリエーションを配布しています^[13]。バージョン 4 が一般的に推奨されますが、バージョン 2 は依然としてよく使用されており、ブラウザーを含む他のソフトウェアと最も互換性があります。ICC プロファイル仕様のバージョン 2 では、部分パラメトリック曲線エンコーディング (「para」) は正式にはサポートされていませんが、バージョン 2 は単純なべき乗関数をサポートしています^[13] 。ただし、ルックアップ テーブルの方が計算効率が高いため、より一般的に使用されています。^{[引用が必要]}パラメトリック曲線が使用される場合でも、ソフトウェアは効率的な処理のために実行時のルックアップ テーブルに縮小されることがよくあります。^{[引用が必要]}

sRGB の色域はローエンドのインクジェット プリンタの色域と同等かそれ以上であるため、sRGB 画像は家庭での印刷には十分であるとみなされることが多い。sRGB は、特に青緑色の色域がCMYK印刷で再現できるすべての色を網羅するには不十分であるため、ハイエンドの印刷出版の専門家からは避けられることがある。完全に色管理されたワークフロー (プリプレス出力など) によるプロの印刷を目的とした画像は、より広い色域に対応するAdob​​e RGB (1998)などの別の色空間を使用することがある。インターネットで使用されるこのような画像は、通常、これらの他の色空間で動作するソフトウェアに含まれている 色管理ツールを使用して sRGB に変換できる。

3D グラフィックスの主な 2 つのプログラミング インターフェイスであるOpenGLとDirect3D は、どちらも sRGB ガンマ曲線のサポートを組み込んでいます。

OpenGLは、sRGBガンマエンコードされたカラーコンポーネント（最初にEXT_texture_sRGB拡張で導入され、^[14] OpenGL 2.1でコアに追加されました）を含むテクスチャと、sRGBガンマエンコードされたフレームバッファ（最初にEXT_framebuffer_sRGB拡張で導入され、^[15] OpenGL 3.0でコアに追加されました）へのレンダリングをサポートしています。sRGBガンマテクスチャの正しいミップマッピングと補間は、ほとんどの最新GPUのテクスチャリングユニットで直接ハードウェアサポートされており（たとえば、nVidia GeForce 8は、8ビットテクスチャから線形値への変換を実行してからそれらの値を補間します）、パフォーマンスの低下はありません。^[16]

2003 年に承認された IEC 61966-2-1:1999 の修正 1 には、sYCCと呼ばれるY′Cb′Cr′色表現の定義が含まれています。RGB の原色は BT.709 に基づいていますが、sRGB から sYCC への変換式とその逆はBT.601に基づいています。sYCC はコンポーネントに 8 ビットを使用し、その結果、Y では約 0～1、C では -0.5～0.5 の範囲になります。^{[17]この修正には、0～1 が}-384 ⁄ 510 ... 639 ⁄ 510にマッピングされるbg-sRGBと呼ばれる 10 ビット以上のエンコードと、Y では約 -0.75～1.25、C では -1～1 の範囲で同じビット数を使用する bg -sYCCも含まれています。 ^[17]

この変換により sRGB 値が 0～1 の範囲外になる可能性があるため、修正案では、xが負の場合（fは上記の sRGB↔線形関数）、 − f (− x )を適用して、負の値にガンマ補正を適用する方法について説明しています。これはscRGBでも使用されます。

この修正案では、7 つの小数点を使用したより高精度の XYZ から sRGB へのマトリックスも推奨されており、sRGB から XYZ へのマトリックス (上記の精度のまま) をより正確に反転できます。

${\displaystyle {\begin{bmatrix}R_{\text{linear}}\\G_{\text{linear}}\\B_{\text{linear}}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}+3.2406255&-1.5372080&-0.4986286\\-0.9689307&+1.8757561&+0.0415175\\+0.0557101&-0.2040211&+1.0569959\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}X_{D65}\\Y_{D65}\\Z_{D65}\end{bmatrix}}}$^[17 ]

• IEC 61966-2-1:1999 は sRGB の公式仕様です。表示環境、エンコード、および色彩の詳細が規定されています。
• IEC 61966-2-1:1999 の修正 A1:2003 では、 YCbCrカラー スペースの sYCC エンコーディング、拡張色域RGB エンコーディング、およびCIELAB変換について説明しています。
• sRGB、ICCからの特性データ
• IEC 61966-2-1 の 2CD の第 4 作業草案 (4WD) はオンラインで入手可能 (アーカイブ) ですが、完全な標準ではありません。
• sRGB.com の Web アーカイブ – sRGB の設計、原理、使用に関する情報

• 国際色彩協会
• ICCプロファイルのsRGBカラースペース（IEC 61966-2-1で規定）を解釈する方法
• RGB と XYZ の変換マトリックス (Bruce Justin Lindbloom 著)
• Shadertoyでディスプレイが純粋な 2.2 ガンマか sRGB (~2.2 ガンマ) かを確認するテスト
• sRGB ICCプロファイル間の不一致を分析したElle Stone著「Will the Real sRGB Profile Please Stand Up?」
• カラースペース - Image Engineering GmbH & Co. KG の REC.709 と sRGB、2 つの伝達関数を比較したグラフ