简析色彩空间及色域课件

ColorSpacesTrainingProgramHans1ColorSpacesTrainingProgram12目录：RGB颜色空间YUV颜色空间YIQ颜色空间YCbCr颜色空间PhotoYCC颜色空间HIS、HLS和HSV颜色空间色度图其它颜色空间伽玛校正颜色空间是一系列颜色的数学表现形式。三种最流行的颜色模型是RGB（用于计算机图形）；YIQ，YUV或YCbCr（用于视频系统）和CMYK（用于彩色打印）。但是，这三种颜色没有一种和我们直觉概念上的色调，饱和度，亮度有直接的联系。这就使我们暂时去追寻其它的模型，如HIS和HSV，它们能简化编程，处理和终端用户操作。所有的颜色空间都能由照相机身扫描仪等仪器所提供的RGB信息得到2目录：RGB颜色空间颜色空间是一系列颜色的数学表RGB颜色空间3RGB颜色空间3RGB颜色空间4在计算机图形中广泛使用红，绿和蓝（RGB）颜色空间。红，绿，蓝是三种主要的相加色（不同的颜色加在一起形成所需的颜色）。用一个三维笛卡尔坐标系统（图1.1）来表示。图中所示的立方体对角线（到三基色的距离相等）代表了不同的灰阶。表1.1包含100%幅度，100%饱和度彩条信号（一种常用测试信号）的RGB值。表1.1100%RGB

彩条信号图1.1RGB

颜色立方体

黄色青色红紫色RGB颜色空间4在计算机图形中广泛使用红，绿和蓝（RRGB颜色空间5

RGB颜色空间在计算机图形中使用最为普遍，因为彩色显示器使用RGB来产生所需的颜色。所以，选用RGB颜色空间简化了系统的构建和设计。而且，由于RGB颜色空间使用了好几年，所以可以利用大部分现有的软件程序模块。

然而，RGB颜色空间在处理"现实"图像时，它的效率并不是很高。要产生RGB颜色立方体内的任意颜色，所有的RGB三基色都必须有相同的带宽。这就直接导致了每个RGB基色需要像素深度（Pixeldepth）和显示分辨力都相同的帧存储器。而且，在RGB颜色空间内处理一幅图像通常也不是最有效的方式。举个例子，我们要改变一个像素点的亮度或色度，我们必须从帧缓冲器中读出所有的RGB颜色值，然后计算亮度或色度，然后对它们进行相应的更改，计算出新的RGB值，写回帧缓冲器。如果系统访问的是直接以亮度和色度存储的图像，一些处理步骤就会更快了。

由于这些以及其它的原因，很多视频标准使用亮度和两个色差信号。其中最为普遍的是YUV，YIQ，和YCbCr颜色空间。尽管它们彼此关联，但还是有一些区别的。

RGB颜色空间5RGB颜色空间在计算机图形中使用最YUV颜色空间6YUV颜色空间6YUV颜色空间7

YUV颜色空间在PAL（PhaseAlternationLine），NTSC（NationalTelevisionSystemCommittee）和SECAM（SequentielCouleurAvecMémoireorSequentialColorwithMemory）复合颜色视频标准中使用。黑白电视系统只使用亮度信号（Y）；色度信号（U，V）以一种特殊的方式加入亮度信号，这样，黑白电视接收机能够显示正常的黑白图像而彩色电视接收机能够对对附加的色度信号进行解码从而显示彩色图像。伽马校正后的RGB（用R'G'B'表示）和YUV的转换方程式为：Y=0.299R′+0.587G′+0.114B′U=–0.147R′–0.289G′+0.436B′=0.492(B′–Y)V=0.615R′–0.515G′–0.100B′=0.877(R′–Y)R′=Y+1.140VG′=Y–0.395U–0.581VB′=Y+2.032UYUV颜色空间7YUV颜色空间在PAL（PhaYUV颜色空间8对于范围为0-255的数字R‘G’B‘，Y的范围为0-255，U为0到±112，V为0到±157。我们经常对这些方程式进行缩放，使之在现实中的NTSC或PAL数字编解码器中更容易实现。

注意，对于8比特的YUV和R‘G’B‘的数字数据，为了避免上溢和下溢，它们的数值不能超出0到255阶的范围。

如果我们使用范围内所有的B‘-Y和R’-Y数据，那么复合NTSC和PAL电平将超出（现在采用的）黑白电视发送接收机所支持的电平。实验证明，调制后的载波电平的偏移量在亮度信号白电平以上，黑电平以下的20%范围内是允许的。我们选用了一个缩放因子，使得75%幅度，100%饱和度的黄色和青色彩条刚好处在白电平上（100IRE）。YUV颜色空间8对于范围为0-255的数字R‘YIQ颜色空间9YIQ颜色空间9YIQ颜色空间10

YIQ颜色空间由YUV颜色空间导出，在NTSC复合彩色视频标准中选用。（“I”代表同相，“Q”代表正交，这是传递色度信息的调制方式。）R'G'B'和YIQ转换的基本方程式是：Y=0.299R′+0.587G′+0.114B′I=0.596R′–0.275G′–0.321B′=Vcos33°–Usin33°=0.736(R′–Y)–0.268(B′–Y)Q=0.212R′–0.523G′+0.311B′=Vsin33°+Ucos33°=0.478(R′–Y)+0.413(B′–Y)R′=Y+0.956I+0.621QG′=Y–0.272I–0.647QB′=Y–1.107I+1.704QYIQ颜色空间10YIQ颜色空间由YUV颜色空YIQ颜色空间11

对于范围为0-255的数字R‘G’B‘，Y的范围为0-255，I为0到±152，Q为0到±134。I和Q由U和V旋转33°得到。我们经常对这些方程式进行缩放，使之在现实中的NTSC数字编解码器中更容易实现。

注意，对于8比特的YIQ和R‘G’B‘的数字数据，为了避免上溢和下溢，它们的数值不能超出0到255阶的范围。YIQ颜色空间11对于范围为0-255的数字RYCbCr颜色空间12YCbCr颜色空间12YCbCr颜色空间13随着世界范围内的数字分量视频标准的发展，YCbCr颜色空间作为ITU-RBT.601的一部分发展起来。YCbCr由YUV颜色空间缩放和偏移得到。Y标称8比特，范围为16-235，Cb和Cr的标称范围为16-240。YCbCr有很多不同的采样格式，如4:4:4，4:2:2，4:1:1，4:2:0，我们将对它们分别进行讨论。

RGB-YCbCr方程式：SDTV（标清）

标称范围为16-235的8比特数字R‘G’B‘（工作室RGB）和YCbCr之间的基本转换方程式为：Y601=0.299R′+0.587G′+0.114B′Cb=–0.172R′–0.339G′+0.511B′+128Cr=0.511R′–0.428G′–0.083B′+128R′=Y601+1.371(Cr–128)G′=Y601–0.698(Cr–128)–0.336(Cb–128)B′=Y601+1.732(Cb–128)当我们将YCbCr转换为R‘G’B‘时，R’G‘B’的标称范围是16-235，由于Y和CbCr可能偶然超出16-235和16-240范围（视频处理和噪声的缘故），此时R‘G’B‘可能偏移到0-15和236-255范围内。注意，对于8比特的YCbCr和R'G'B'的数字数据，为了避免上溢和下溢，它们的数值不能超出0到255阶的范围。

表1.2

列出了75%幅度，100%饱和度的彩条信号（一种常用的视频测试信号）的YCbCr值.YCbCr颜色空间13随着世界范围内的数字分量视频标YCbCr颜色空间14

计算机系统的考虑

计算机系统中的R'G'B'数值范围为0-255，使用以下的方程式可能会更加方便：Y601=0.257R′+0.504G′+0.098B′+16Cb=–0.148R′–0.291G′+0.439B′+128Cr=0.439R′–0.368G′–0.071B′+128R′=1.164(Y601–16)+1.596(Cr–128)G′=1.164(Y601–16)–0.813(Cr–128)–0.391(Cb–128)B′=1.164(Y601–16)+2.018(Cb–128)注意，对于8比特的YCbCr和R‘G’B‘的数字数据，为了避免上溢和下溢，它们的数值不能超出0到255阶的范围。

YCbCr颜色空间14 计算机系统的考虑YCbCr颜色空间15RGB-YCbCr方程式：HDTV（高清）

标称范围为16-235的8比特数字R‘G’B‘（工作室RGB）和YCbCr之间的基本转换方程式为：Y709=0.213R′+0.715G′+0.072B′Cb=–0.117R′–0.394G′+0.511B′+128Cr=0.511R′–0.464G′–0.047B′+128R′=Y709+1.540(Cr–128)G′=Y709–0.459(Cr–128)–0.183(Cb–128)B′=Y709+1.816(Cb–128)当我们将YCbCr转换为R‘G’B‘时，R’G‘B’的标称范围是16-235，由于Y和CbCr可能偶然超出16-235和16-240范围（视频处理和噪声的缘故），此时R‘G’B‘可能偏移到0-15和236-255范围内。注意，对于8比特的YCbCr和R'G'B'的数字数据，为了避免上溢和下溢，它们的数值不能超出0到255阶的范围。

表1.2

列出了75%幅度，100%饱和度的彩条信号（一种常用的视频测试信号）的YCbCr值.YCbCr颜色空间15RGB-YCbCr方程式：HDTV（YCbCr颜色空间16

计算机系统的考虑

计算机系统中的R‘G’B‘数值范围为0-255，使用以下的方程式可能会更加方便：Y709=0.183R′+0.614G′+0.062B′+16Cb=–0.101R′–0.338G′+0.439B′+128Cr=0.439R′–0.399G′–0.040B′+128R′=1.164(Y709–16)+1.793(Cr–128)G′=1.164(Y709–16)–0.534(Cr–128)–0.213(Cb–128)B′=1.164(Y709–16)+2.115(Cb–128)注意，对于8比特的YCbCr和R‘G’B‘的数字数据，为了避免上溢和下溢，它们的数值不能超出0到255阶的范围。YCbCr颜色空间16 计算机系统的考虑YCbCr颜色空间17表1.275%YCbCr

彩条信号YCbCr颜色空间17表1.275%YCbCr彩YCbCr颜色空间184：4：4YCbCr格式

图1.2描述了4：4：4格式的YCbCr采样点的位置。每一个采样点都取一个Y，Cb和Cr样点值。每个分量的每一个采样点通常是8比特（消费类应用领域）或是10比特（专业视频领域）。所以，一个采样点就需要24比特（专业应用领域里30比特）。图1.24：4：4

Co-Sited采样方式，采样点处在隔行图片的有交扫描行上YCbCr颜色空间184：4：4YCbCr格式图1.2YCbCr颜色空间194：2：2YCbCr格式

图1.3描述了4：2：2格式的YCbCr采样点的位置。每条扫描线上每两个Y采样点，取一个Cb，Cr采样点值。每个分量的每一个采样点通常是8比特（消费类应用领

域）或是10比特（专业视频领域）。所以，一个采样点就需要16比特（专业应用领域里20比特）。通常被安排成图1.4所示的格式。

要显示4：2：2的YCbCr数据，先要将它转换成4：4：4的YCbCr数据（使用插

值法生成丢失的Cb和Cr采样点）。图1.34：2：2

Co-Sited采样方式，采样点处在隔行图片的有交扫描行上图1.44：2：2帧缓冲格式YCbCr颜色空间194：2：2YCbCr格式图1.3YCbCr颜色空间204：1：1YCbCr格式

图1.5描述了4:1:1格式（有时也被叫做YUV12）的YCbCr采样点的位置，它用于一些消费类视频和DV视频压缩应用领域中。每条扫描线上每四个Y采样点，取一个Cb，Cr采样点值。每个分量的每一个采样点通常是8比特。所以，一个采样点就需要12比特。通常被安排成图1.6所示的格式。要显示4:1:1的YCbCr数据，先要将它转换成4：4：4的YCbCr数据（使用插值法生成丢失的Cb和Cr采样点）。图1.54：1：1Co-Sited采样方式，采样点处在隔行图片的有交扫描行上图1.64：1：1帧缓冲格式YCbCr颜色空间204：1：1YCbCr格式图1.5YCbCr颜色空间214：2：0YCbCr格式

相比于仅仅只在水平方向上作2:1Cb，Cr压缩的4:2:2YCbCr，4:2:0YCbCr在水平和垂直方向上都对Cb，Cr做了2：1的压缩。它经常用来压缩视频。

图1.7到图1.11列举了4：2：0的不同的几种采样格式。表1.3列出了不同的DV应用领域中的不同的YCbCr格式。

要显示4：2：0的YCbCr数据，先要将它转换成4：4：4的YCbCr数据（使用插值法生成丢失的Cb和Cr采样点）。注意，有些MPEG解码器不能正确地将4：2：0格式的YCbCr数据转换为4：4：4格式，产生了色度错误。图1.74：2：0采样方式，用于H.261、H.263和MPEG-1。采样点位置处于逐行或隔行图片的有效扫描行图1.84：2：0采样方式，用于MPEG-2，MPEG-2第2部分和H.264。采样点位置处于隔行图片的有效扫描行YCbCr颜色空间214：2：0YCbCr格式图1.7YCbCr颜色空间224：2：0YCbCr格式图1.94：2：0采样格式，用于MPEG-2，MPEG-2第2部分和H.264。采样点位置处于逐行或隔行图片的有效扫描行(top_field_first=1)图1.94：2：0采样格式，用于MPEG-2，MPEG-2第2部分和H.264。采样点位置处于逐行或隔行图片的有效扫描行(top_field_first=0)图1.94：2：0Co-Sited采样方式，用于576iDV和DVCAM。采样点位置处于隔行图片的有效扫描行YCbCr颜色空间224：2：0YCbCr格式图1.9YCbCr颜色空间23表1.3不同的YCbCr格式在不同ＤＶ应用领域YCbCr颜色空间23表1.3不同的YCbCr格式在不同Ｄ24PhotoYCC颜色空间24PhotoYCC颜色空间PhotoYcc颜色空间25

PhotoYCC（伊斯门

柯达公司商标）用来对PhotoCD图像数据编码。它的目标是成为一种显示器无关的色彩空间。为了达到最大的视频显示效率，该颜色空间以ITU-RBT.601和BT.709为基础。

编码处理（RGB到PhotoYCC）假定CIE标准光源D65，图像捕捉系统的光谱感光性和BT.709的色度-匹配功能成比例。这里的RGB和计算机图形中的RGB值不同，它可能为负值。PhotoYCC包含BT.709色域范围以外的彩色，这些用负值来编码。

RGB到PhotoYcc

线形RGB数据（规格化到0-1范围内）做非线性转换为PhotoYCC，如下所示：当

R,G,B

0.018

R′

=1.099R0.45–0.099

G′

=1.099G0.45–0.099

B′

=1.099B0.45–0.099当

–0.018

<

R,G,B

<

0.018

R′

=4.5R

G′

=4.5G

B′

=4.5B当R,G,B

–0.018

R′

=–1.099|R|0.45–0.099

G′

=–1.099|G|0.45–0.099

B′

=–1.099|B|0.45–0.099PhotoYcc颜色空间25PhotoYCC（伊斯门柯达PhotoYCC颜色空间26范围为0-255的R'G'B'，可生成一个亮度信号，两个色度信号（C1和C2）：

Y=0.213R´+0.419G´+0.081B´C1=-0.131R´-0.256G´+0.387B´+156C2=0.373R´-0.312G´-0.061B´+137

举个例子，20%的灰度值（R，G和B=0.2）刻录在PhotoCD光盘上的值如下：

Y=79C1=156C2=137

PhotoYCC颜色空间26范围为0-255的R'GPhotoYCC颜色空间27PhotoYCC到RGB

由于PhotoYCC试图保留胶卷的动态范围，对PhotoYCC解码需要选择一个对输出设备合适的颜色空间和范围。所以，解码方程式不一定就是编码方程式精确的反向方程式。下面的方程式生成的RGB值适合驱动CRT显示器，并且假定解码图像和显示图亮度一致。R´=0.981Y+1.315(C2-137)G´=0.981Y-0.311(C1-156)-0.669(C2-137)B´=0.981Y+1.601(C1-156)

R‘G’B‘值必须处在0-255之间。上面的方程式假定显示器的磷光粉和BT.709特性一致，并且视频信号亮度（V）和显示亮度（L）有以下的关系：

当V0.0812L=((V+0.099)/1.099)1/0.45当V<0.0812L=V/4.5PhotoYCC颜色空间27PhotoYCC到RGB28HIS,HLS和HSV颜色空间28HIS,HLS和HSV颜色空间PhotoYcc颜色空间29

HIS（hue,saturation,intensity）和HSV（hue,saturation,value）颜色空间在操作颜色上更直观，它模仿人眼感知和诠释颜色的方式。当颜色需要手工配置时，人们开发了这种颜色空间，既然现在可以直观的选择颜色或者指定Pantone（美国一家公司指定的配色系统）色，所以现在这种颜色空间很少用到了。我们讨论它是基于了“历史”的兴趣。HSL（hue,lightness,saturation）和HSI类似；我们使用术语lightness代替intensity。

HIS和HSV的区别是亮度分量（I或V）的计算方法，它决定了亮度（I或V）和饱和度（S）的分布和动态范围。HIS颜色空间在传统的图像处理功能如卷积，均衡化，直方图等等上有优势，由于I和R，G，B的关联度相等，所以仅仅需要调整亮度值就可以了。HSV颜色空间饱和度的动态范围更大，适合操作色度和饱和度（偏移彩色或调整颜色量）。图1.12描绘了单六椎体HSV颜色模型。六椎体的顶端对应V=1，也就是最大intensity（亮度）处。六椎体的最下面的顶点为黑色，此处V=0。H值相差180的颜色互为补色，该角度绕着纵轴（V）以红色为起点（角度为0）。S值为一比例值，它的范围为0（纵坐标V上）到1（六椎体的侧表面上）。V=0点上S值可以是0-1范围内的任意值。S=0，V=1处为白色。S=0，V处在0-1之间时，该颜色为灰色。注意，当S=0时，H值可以是任意值。在艺术家看来，任何V=1，S=1的颜色都为纯色（它的颜色由H来决定）。加入白色对应于减小饱和度（不会改变亮度V）；假如黑色对应于减小亮度V（不会改变饱和度S）。调和色通过同时减小饱和度S和亮度V来生成。表1.4列出了75%幅度，100%饱和度的HSV彩条。

PhotoYcc颜色空间29HIS（hue,saturaPhotoYcc颜色空间30图1.12单六面体HSV颜色模型表1.475%HSV彩条PhotoYcc颜色空间30图1.12单六面体HSV颜色PhotoYcc颜色空间31图1.13描述了双六椎体HSI颜色模型。六椎体的顶部对应于I=1，也就是白色。底部顶点对应于黑色，I=0。H值相差180度的颜色互为补色，该角度绕着纵轴（I）以红色为起点（角度为0）（为了和HSV模型保持一致性，泰克公司的惯例蓝色为0度）。S值范围为0（纵坐标I上）到1（六椎体的侧表面上）。灰度信号的S值都为0，但是，色彩的最大饱和度在S=1，I=0.5处。表1.5列出了75%幅度，100%饱和度的HIS彩条。图1.13双六面体HSI颜色模型。为了保持一致性，从泰克的绿色为0度转换而来我们用双六面体而不是两个六面体来描述该模型表1.575%HSI颜色模型。PhotoYcc颜色空间31图1.13描述了双六椎32色度图32色度图色度图33正常视力（the1931CIEStandardObserver）人眼所看到的色域如图1.14所示。该图和它潜在的数学表达式在1960和1976进行了更新；然而，NTSC电视制式仍旧以1931规格为基础。

颜色感知通过观看三个标准CIE（InternationalCommissiononIllumination或CommissionInternationaledeI‘Eclairage）基色：700nm波长的红色，546.1nm的绿色和435.8nm的蓝色。这些基色及由这些基色混合而成的其他光谱纯色处在曲线的外边沿（叫做光谱轨迹），如图1.14所示。

光谱轨迹的端点（红色和蓝色处）有一条直线联结，代表紫色，它由红色和蓝色组成。处在该闭合边界内的所有颜色都能由混合不同颜色的光来合成。颜色越靠近边界，它的饱和度越高。边界内的颜色越靠近中心（白色），饱和度越低。色度图内的每一个点代表唯一的颜色，可用小x，y坐标值来标识。

在CIE系统中，红色，绿色和蓝色的亮度转换成所谓的三色激励值（tristimulusvalues），用大写字母X，Y，Z来表示。这些值代表了基色的相对大小。色度图33正常视力（the1931CIEStanda色度图34图1.14中的坐标轴由下面的三色激励值得到：

x=X/(X+Y+Z)=red/(red+green+blue)y=Y/(X+Y+Z)

=green/(red+green+blue)z=Z/(X+Y+Z)

=blue/(red+green+blue)图1.14CIE1931色度图显示的是不同的颜色区域色度图34图1.14中的坐标轴由下面的三色激励值色度图35坐标轴x,y,z称为色度坐标轴（chromaticitycoordinates），通常，它们的和为1。所以，z可以用x和y来表示，这就意味着仅仅使用x，y就能表示一种颜色，所以色度图可以使二维的。

通常，信源或显示器指定three（x，y）坐标来定义所使用的三基色。Three（x，y）坐标生成的三角形包含了信源或显示器能再生的色域。如图1.15所示，作为对比，途中还显示了NTSC，PAL，和油墨，染色的色域。注意，没有一组三基色能再现所有可能的彩色，这就是为什么彩色电视机不能完完全全再现现实颜色的原因。

此外，信源或显示器通常指定所用的白色的the(x,y)坐标，因为纯白色不一定能被捕获或再生。我们将白色定义成捕获或再生的三基色颜色值相等的颜色，它还是会有一小部分颜色在里边的。注意，标准CIE1931色度图内不包含亮度信号，但它是一个和（x，y）平面正交的坐标轴，颜色越浅，色度的范围就越小。

色度图35坐标轴x,y,z称为色度坐标轴（chroma色度图36图1.15CIE1931色度图显示的是不同的色域色度图36图1.15CIE1931色度图显示的是不同的色度图37

1953NTSC标准的色度和参考白光（CIE光源C）是：

R：xr=0.67 yr=0.33G：xg=0.21 yg=0.71B：xb=0.14 yb=0.08白光：xw=0.3101 yw=0.3162

现在所使用的NTSC，480i，和480p视频系统使用一组不同的RGB磷光粉，导致产

生的RGB三基色的色度和参考白光（CIE光源D65）有些细微的不同。

R:xr=0.630 yr=0.340G:xg=0.310 yg=0.595B:xb=0.155 yb=0.070白光:xw=0.3127 yw=0.3290

PAL，SECAM，576i和576p视频系统的色度和参考白光（CIEB白光D65）为：

R:xr=0.64 yr=0.33G:xg=0.29 yg=0.60B:xb=0.15 yb=0.06白光:xw=0.3127 yw=0.3290色度图371953NTSC标准的色度和参考白光（色度图38

HDTV所使用的色度和参考白光（CIE光源D65）以BT.709为基础：

R:xr=0.64 yr=0.33G:xg=0.30 yg=0.60B:xb=0.15 yb=0.06白光:xw=0.3127 yw=0.3290

由于不同的视频标准使用不同的色度和参考白光，所以当信源和显示器值不匹配时可能会产生一些小错误；例如在HDTV上显示480i或480p节目或再NTSC电视上播放HDTV节目。这些小小的颜色错误可以简单的通过在显示器上使用3×3矩阵乘法器来修正，色度图38HDTV所使用的色度和参考白光（CIE39非RGB颜色空间的考虑39非RGB颜色空间的考虑非RGB颜色空间的考虑40当在一个非RGB颜色空间（如YIQ，YUV，YCbCr）内处理信息时，我们需要注意不要使它们的值的组合所生成的RGB颜色无效。此处的术语无效指的是RGB分量超出规格化的RGB范围（1，1，1）。

举个例子，给出范围为规格化值（1，1，1）的RGB，得出的YCbCr值为（235，128，128）。如果我们处理Cb和Cr使它产生的YCbCr的值为（235，64，73），相对应的规格化RGB值变为（0.6，1.29，0.56）---注意绿色已经超出了规格化值1。

通过这个例子，很明显，有很多Y，Cb，Cr的组合会产生无效的RGB值；我们必须对这些YCbCr值进行处理，使它们产生有效的RGB值。图1.16展示了YCbCr颜色空间转换成的规格化RGB。图1.16三维YCbCr空间转换成的受限RGB非RGB颜色空间的考虑40当在一个非RGB颜色空间（如非RGB颜色空间的考虑41使用恒定亮度和恒定色调处理（不改变亮度信号Y，同时Cb，Cr被限制在最大有效值内，并且和限幅前的颜色有相同的色调）将产生最好的结果。恒定色度准则对应于直接将无效的CbCr组合移向CbCr原点（128，128），直到它们落在有效YCbCr颜色的表面。

当将非RGB颜色空间转换为RGB颜色空间是，我们必须注意，由于数字电路的有限精度，我们必须包含色度逻辑以便不会发生上溢和下溢的问题。8比特的RGB值，小于0的必须设为0，大于255的必须设为255。非RGB颜色空间的考虑41使用恒定亮度和恒定色调处理（不改42伽马校正42伽马校正伽马校正43大多数CRT显示器的转换特性使它生成的亮度和信号幅度的能量成比例关系（我们称之为伽玛）。结果，高亮信号被延伸，而低量信号则被压缩了（参照图1.17）。有利于抗干扰，因为眼睛对人眼对亮度的感觉取决于相对亮度变化，当相对亮度变化相等时，人眼的敏感程度自然也就相等了。通过伽玛校正，传送前的视频信号，显示器输出的亮度几乎为线性（图1.17中的灰线），而且传输过程中引入的噪声也减小了。

为了减小图像黑色区域内的噪声，现在的视频系统都限制了曲线黑色区域内的增益。这种技术限制了黑色附近的增益，而对曲线的其它部分进行了拉伸，这样就保证了功能和正切的连续性。

尽管视频标准假定显示器的伽玛值大概为2.2，而对CRT显示器来说，2.5的伽玛值可能更接近现实情况。然而，这种差别在昏暗环境下观看能改善视觉效果，在明亮的观看环境下，为了达到更精确的观看效果，我们可以采用另外的伽玛系数，大约为1.14（2.5/2.2）。我们通常也会改变显示器的伽玛曲线，使它更接近"filmlook"。图1.17Gamma效果图伽马校正43大多数CRT显示器的转换特性使它生成的伽马校正44

早期NTSC系统

早期的NTSC系统假定显示器端是伽玛值为2.2的简单转换