色域

在包括计算机图形和摄影在内的色彩再现中，色域（Gamut）是一种完整的颜色子集。 最常见的用法是指可以在给定情况下准确表示的颜色的子集，例如在给定的色彩空间内或通过某个输出设备。

另一种意义上，使用较少但仍然正确的是指在给定时间在图像中找到的全部颜色。 在这种情况下，数字化照片，将数字化图像转换为不同的色彩空间，或使用特定输出设备将其输出到给定介质通常改变其色域，原因在于原始中的一些颜色在处理。

介绍
术语色域是从音乐领域采用的，它表示音乐旋律由一组音调组成; 莎士比亚对“驯悍记”一词的使用有时归于作者/音乐家托马斯莫利。 在19世纪50年代，这个术语被应用于一系列的色彩或色调，例如Thomas De Quincey，他写道：“我听说，斑岩穿越了像大理石那样广阔的色域。”

在色彩理论中，设备或过程的色域是可以表示或复制的那部分色彩空间。 通常，在色相饱和度平面中指定色域，因为系统通常可以在其色域内的较宽的强度范围内产生颜色; 对于减色系统（例如用于打印），系统中可用的强度范围在大多数情况下没有考虑系统特定​​属性（例如墨水的照明）而没有意义。

当特定颜色模型中无法表达某些颜色时，则说这些颜色超出色域。 例如，虽然纯红色可以用RGB颜色空间表示，但不能用CMYK颜色空间表示， 纯红色在CMYK色彩空间中超出色域。

能够再现整个可见色彩空间的设备是彩色显示器和打印过程工程中未实现的目标。 现代技术允许越来越好的近似，但这些系统的复杂性往往使它们不切实际。

在处理数字图像时，使用的最方便的颜色模型是RGB模型。 打印图像需要将图像从原始RGB色彩空间转换为打印机的CMYK色彩空间。 在此过程中，来自RGB色域的色域必须以某种方式转换为CMYK空间域内的近似值。 仅仅修剪超出色域的颜色到目标空间中最接近的颜色将会烧毁图像。 有几种算法可以逼近这种转换，但它们都不是真正完美的，因为这些颜色简直超出了目标设备的能力。 这就是为什么在加工过程中尽可能快地识别目标色彩空间中色域超出色域的色彩对于最终产品质量至关重要的原因。

色域的表示
如右图所示，色域通常表示为CIE 1931色度图中的区域，曲线边缘表示单色（单波长）或光谱色彩。

可访问的色域取决于亮度; 因此必须在3D空间中呈现完整色域，如下所示：

左侧的图片显示了RGB色彩空间（顶部）的色域，例如计算机显示器上的色彩，以及本质上的反射色彩。 以灰色绘制的圆锥大致对应于右侧的CIE图，并具有增加的亮度。

这些图中的轴是人眼中短波长（S），中波长（M）和长波长（L）锥体的响应。 其他字母表示黑色（Blk），红色（R），绿色（G），蓝色（B），青色（C），洋红色（M），黄色（Y）和白色（W）。

左上图显示RGB色域的形状在较低亮度下是红色，绿色和蓝色之间的三角形; 青色，品红色和黄色在更高亮度下的三角形，以及最大亮度下的单个白色点。 顶点的确切位置取决于计算机监视器中荧光粉的发射光谱以及三种荧光粉的最大发光度之间的比率（即色彩平衡）。

理想情况下，CMYK色域的色域与RGB的色域大致相同，具有略微不同的顶点，这取决于染料和光源的确切属性。 实际上，由于光栅印刷色彩与纸张相互作用的方式以及由于其非理想吸收光谱，色域较小并且具有圆角。

大自然中的反射颜色具有类似的，但更圆的形状。 仅反射窄波段的物体将具有接近CIE图的边缘的颜色，但其同时具有非常低的亮度。 在更高的亮度下，CIE图表中的可访问区域变得越来越小，直到单个白色点，其中所有波长完全反映100％; 白色的确切坐标由光源的颜色确定。

颜色表示的局限性

面
在20世纪初，工业对可控色彩描述的需求以及测量光谱的新可能性引发了对色彩数学描述的深入研究。

波罗的海德国化学家Wilhelm Ostwald介绍了最佳颜色的想法。 ErwinSchrödinger在其1919年的文章Theorie der Pigmente vongrößterLeuchtkraft（具有最高亮度的颜料理论）中指出，在给定的全反射率下可以产生的最饱和的颜色是由在任何给定波长处具有零或全反射的表面产生的，而反射率谱必须至多有两次零和满之间的转换。 因此，有两种类型的“最佳颜色”光谱是可能的：或者从光谱两端的零到中间的一个，如右图所示，或者从两端的一个变为零中间。 第一种类型产生与光谱颜色类似的颜色，并大致遵循CIE xy色度图的马蹄形部分，但通常较不饱和。 第二种类型产生的颜色与CIE xy色度图中直线上的颜色相似（但通常比饱和度低），从而产生品红色的颜色。 薛定谔的作品由David MacAdam和SiegfriedRösch进一步开发。 MacAdam是第一个计算CIE 1931色彩空间中最佳色彩固体边界上精选的点的精确坐标，以10个单位的步长从Y = 10到95的亮度级别。 这使他能够以可接受的精度画出最佳的颜色固体。 由于他的成就，最佳颜色固体的边界被称为麦克亚当极限。 在现代计算机上，可以在几秒或几分钟内以极高的精度计算最佳颜色固体。 最饱和（或“最佳”）色彩所在的MacAdam限制表明，接近单色色彩的色彩只能在非常低的亮度等级下实现，除了黄色以外，因为长直线绿色和红色之间的光谱轨迹的一部分将组合起来，使得颜色非常接近单色黄色。

光源
在加色再现系统中用作原色的光源必须是亮的，所以它们通常不接近单色。 也就是说，大多数可变颜色光源的色域可以理解为难以产生纯单色（单波长）光的结果。 单色光的最佳技术来源是激光，对于许多系统而言这可能相当昂贵且不切实际。 然而，随着光电子技术的成熟，单纵模二极管激光器正变得越来越便宜，许多应用已经从中获益; 如拉曼光谱学，全息照相术，生物医学研究，荧光，复制，干涉测量，半导体检测，远程检测，光学数据存储，图像记录，光谱分析，印刷，点对点自由空间通信和光纤通信。

使用加色程序的系统通常具有在色相饱和平面中大致为凸多边形的色域。 多边形的顶点是系统可以产生的最饱和的颜色。 在减色系统中，色域通常是不规则的区域。

各种系统的比较
以下列出了从大到小色域或多或少排列的代表色系：

激光视频投影机使用3个激光器产生当今实际显示设备中可用的最广泛的色域，这源自激光产生真正的单色初级光斑。 这些系统或者通过一次扫描整个图像点并直接以高频率调制激光，就像CRT中的电子束一样，或者通过光学扩散然后调制激光并一次扫描一条线来工作，线路本身的调制方式与DLP投影机中的相同。 激光器也可以用作DLP投影机的光源。 超过3种激光可以结合使用以增加色域范围，这是一种有时在全息术中使用的技术。
数字光处理或DLP技术是德州仪器的商标技术。 DLP芯片包含一个长达200万个铰链安装微镜的矩形阵列。 每个微镜的尺寸都不到人发的宽度的五分之一。 DLP芯片的微镜可以向DLP投影系统（ON）的光源或离开它（OFF）的方向倾斜。 这会在投影表面上产生亮或暗的像素。 当前的DLP投影仪使用带有透明彩色“扇形片”的快速旋转轮来连续呈现每个彩色帧。 一次旋转显示完整的图像。
摄影胶片可以再现比典型的电视，电脑或家庭视频系统更大的色域。
CRT和类似的视频显示器具有大致三角形的色域，其覆盖可见色彩空间的重要部分。 在CRT中，局限性是由于屏幕中产生红色，绿色和蓝色光的荧光粉。
液晶显示器（LCD）屏幕过滤背光发出的光。 因此，LCD屏幕的色域受限于背光的发射光谱。 典型的LCD屏幕使用冷阴极荧光灯（CCFL）作为背光。 带有某些LED或宽色域CCFL背光的LCD屏幕产生比CRT更全面的色域。 但是，一些LCD技术会改变可视角度所呈现的颜色。 在平面切换或图案化垂直对齐屏幕比扭曲向列型具有更宽的颜色范围。
电视通常使用CRT，LCD或等离子显示器，但由于广播的局限性，电视不能充分利用其彩色显示特性。 HDTV的限制性较小，但仍比使用相同显示技术的计算机显示器少一些。
油漆混合，无论是艺术还是商业应用，通过从较大的调色板开始，比CRT的红色，绿色和蓝色或青色，品红色和黄色的印刷都可以实现相当大的色域。 油漆可能会再现一些高度饱和的颜色，这些颜色无法通过CRT（特别是紫罗兰色）很好地再现，但整体色域较小。
打印通常使用CMYK颜色空间（青色，品红色，黄色和黑色）。 很少有印刷过程不包括黑色; 然而，这些过程（除了染料热升华打印机）在表现低饱和度，低强度颜色方面较差。 已经努力通过添加非原色油墨来扩大印刷过程的色域; 这些通常是橙色和绿色（请参阅Hexachrome）或浅青色和浅洋红色（请参阅CcMmYK颜色模型）。 有时也会使用特定颜色的专色油墨。
单色显示器的色域是彩色空间中的一维曲线。

宽色域
超高清论坛将宽色域（WCG）定义为色域宽于Rec的色域。 709. WCG将包括DCI-P3和Rec。 2020年