在視頻編解碼中，colorspace（色彩空間）、color_range（色域范圍）、color_trc（傳輸特性）、color_primaries（原色）是一組色彩相關元數據，它們共同決定了視頻的顏色如何被編碼、傳輸和解碼顯示，核心作用是確保視頻在不同設備（攝像機、顯示器、播放器等）之間保持一致的色彩表現。

一、各參數的具體作用

1. colorspace（色彩空間）

• 定義：描述顏色的數學表示方式，核心是將光的物理特性（波長）轉換為可被設備處理的數字信號。
• 常見類型：
  • RGB：紅、綠、藍三原色混合（適用于顯示器、相機傳感器）。
  • YUV/YCbCr：亮度（Y）+ 色度（U/Cb、V/Cr）分離（適用于視頻傳輸和存儲，因為人眼對亮度更敏感，可壓縮色度信息節省帶寬）。
  • 其他：如XYZ（國際通用色彩空間，用于顏色轉換的中間格式）。
• 作用：決定視頻顏色的“編碼語言”，例如攝像機采集的RGB信號會轉換為YUV進行編碼存儲，顯示器再將YUV轉回RGB顯示，若色彩空間不匹配，會導致嚴重偏色（如畫面發黃、發藍）。

2. color_primaries（原色）

• 定義：規定紅（R）、綠（G）、藍（B）三原色在CIE色度圖上的坐標，決定了視頻可表示的顏色范圍邊界（即“色域”的基礎）。
• 常見標準：
  • Rec.709：HDTV（高清電視）標準，原色坐標較窄，覆蓋人眼可識別顏色的約35%。
  • Rec.2020：UHD/4K/8K標準，原色坐標更寬，覆蓋約75%，支持更豐富的色彩（如更鮮艷的紅、綠）。
  • DCI-P3：影院標準，色域介于Rec.709和Rec.2020之間，適合電影內容。
  • sRGB：電腦顯示器、互聯網內容常用，與Rec.709原色接近。
• 作用：限制視頻能顯示的顏色“上限”。例如，用Rec.2020拍攝的鮮艷花朵，若在僅支持Rec.709的顯示器上播放，會因原色不匹配導致顏色“褪色”或失真。

3. color_trc（傳輸特性，又稱gamma曲線）

• 定義：描述“輸入光強度”與“輸出電信號”之間的映射關系（非線性轉換），因為人眼對亮度的感知是非線性的（對暗部更敏感）。
• 常見類型：
  • Gamma 2.2：適用于電腦顯示器、sRGB標準。
  • Rec.709 TRC：HDTV的傳輸特性，與Gamma 2.2接近但略有差異。
  • PQ（Perceptual Quantizer）：HDR標準（如HDR10），支持更高的亮度范圍（0-10000尼特），能保留更多明暗細節。
  • HLG（Hybrid Log-Gamma）：另一類HDR標準，兼容SDR設備。
• 作用：確保亮度在編碼和解碼時的“非線性映射”匹配。若TRC不匹配，會導致畫面過暗、過亮或明暗細節丟失（如暗部發黑看不清，亮部過曝）。

4. color_range（色域范圍，又稱量化范圍）

• 定義：在數字信號中，亮度（Y）和色度（U/V）的數值取值范圍（針對YUV色彩空間）。
• 常見類型：
  • 有限范圍（Limited Range）：
    Y取值16-235（8位），U/V取值16-240（8位）。這是視頻標準默認范圍（如Rec.601、Rec.709），留出的16以下和235以上空間用于防止信號溢出。
  • 全范圍（Full Range）：
    Y/U/V取值0-255（8位），適用于電腦顯示器、RGB信號（如圖片、游戲）。
• 作用：決定亮度和色度的“數值邊界”。若范圍不匹配（如視頻是有限范圍，播放器按全范圍解碼），會導致畫面對比度異常（如暗部發灰、亮部泛白）。

二、這些參數由誰指定？

這些參數的指定貫穿視頻制作→編碼→傳輸→顯示全流程，核心由內容創作者和標準規范決定，具體環節如下：

1. 內容創作階段（源頭）

   • 攝像機、相機在采集畫面時，會根據自身硬件和拍攝標準（如“電影模式”“電視模式”）預設這些參數。例如：
     • 高清攝像機默認遵循Rec.709（原色+傳輸特性）、YUV色彩空間、有限范圍。
     • HDR攝像機可能采用Rec.2020原色、PQ傳輸特性。
   • 后期剪輯軟件（如Premiere、DaVinci Resolve）中，剪輯師可手動調整這些參數（如轉換為DCI-P3色域適配影院播放）。

2. 編碼階段（固化到視頻中）

   • 編碼器（如x264、x265）會將這些參數寫入視頻元數據（如H.264/H.265的SPS序列參數集、MP4容器的colr原子、MKV的Color標簽），作為解碼時的“說明書”。
   • 例如，編碼時若指定-color_primaries bt709 -color_trc bt709，編碼器會將這些信息嵌入視頻，告訴解碼器“按Rec.709標準處理顏色”。

3. 傳輸與解碼階段（遵循元數據）

   • 解碼器（如FFmpeg、播放器內置解碼器）會讀取視頻元數據中的這些參數，按規則轉換顏色（如YUV轉RGB）。
   • 若視頻元數據缺失（如老視頻），解碼器會按默認標準（如Rec.709）猜測，可能導致色彩偏差。

4. 顯示階段（最終適配）

   • 顯示器、電視會根據自身硬件能力（如是否支持HDR、P3色域），結合解碼器傳遞的參數進行調整。例如：
     • 普通電視接收Rec.709信號時，按對應原色和TRC顯示；
     • HDR電視接收PQ信號時，會激活高亮度模式，匹配傳輸特性。

三、為什么這些參數很重要？

如果這些參數不匹配（如編碼是Rec.2020原色，播放器按Rec.709解碼），會直接導致色彩失真、亮度異常、對比度錯誤，嚴重影響觀看體驗。例如：

• 常見問題：“下載的電影畫面發黃”，可能是color_primaries不匹配；“畫面發灰”，可能是color_range錯誤。

因此，視頻編解碼和播放系統必須“讀懂”這些參數，才能讓畫面在不同設備上保持一致的色彩表現。