颜色空间 — Wu Chenfeng

sRGB中间灰值不是一半光能。把编码值直接当作线性光能做运算，会改变亮度关系。颜色空间记录原色、白点和传递函数；采样解码后在线性空间处理，显示时再编码。

颜色编码

线性光照计算

现实中的光能量可以线性相加。两盏相同灯一起照射，理想情况下总能量是单盏的两倍。

显示和图片编码通常不是线性的。例如把黑与白的编码值平均为0.5，显示时对应约0.214的线性值；线性光能的平均应为0.5，编码后约为0.735。加法、乘法和插值产生的错误不同，不能一概理解为固定的变暗系数。

典型流程：

text

sRGB 颜色纹理
  → 采样时解码为 Linear
  → 光照、混合和后处理
  → Tone Mapping
  → 输出编码到显示空间

sRGB传递函数

sRGB 使用分段传递函数。低值部分近似线性，其余部分接近幂函数。

从 sRGB 编码值 $C_s$ 解码到线性值 $C_l$ 的常见形式：

C_l= \begin{cases} C_s/12.92,&C_s\le0.04045\\ \left(\frac{C_s+0.055}{1.055}\right)^{2.4},&C_s>0.04045 \end{cases}

用 $C^{2.2}$ 是简化近似，不是完整 sRGB 定义。

sRGB 还规定色度原色和白点。讨论广色域、HDR 显示时，不能只看传递函数。

编码、原色与输出

编码的逆变换为

C_s=\begin{cases}12.92C_l,&C_l\le0.0031308\\ 1.055C_l^{1/2.4}-0.055,&C_l>0.0031308. \end{cases}

本式用于非负的标准sRGB范围，广色域变换产生的负值与超范围值需按工作流程处理，不能先裁剪再期待恢复颜色。把sRGB解码为线性值只改变传递函数，不会改变原色；线性sRGB和线性Display P3仍是不同的RGB坐标系。转换原色时通常经XYZ矩阵，白点不同时还需色适应。

以下HLSL标量函数用于离线核对或需要手动转换的明确接口，输入限定在 $[0,1]$ 。使用sRGB资源视图自动转换时，Shader直接使用读取值；手动再解码会重复变换。

hlsl

float DecodeSRGB(float encoded)
{
    return encoded <= 0.04045 ? encoded / 12.92
        : pow((encoded + 0.055) / 1.055, 2.4);
}
float EncodeSRGB(float linearValue)
{
    return linearValue <= 0.0031308 ? linearValue * 12.92
        : 1.055 * pow(linearValue, 1.0 / 2.4) - 0.055;
}

纹理过滤需要先把参与的颜色样本解码，再在线性值之间插值；混合目标也需要按API规定完成目标解码、混合和写入编码。输出到sRGB视图与手动编码二者选定一种，避免重复。输出编码是显示链末端的表示转换，不能替代Tone Mapping。

纹理编码选择

先依据资产的数值定义和文件编码判断。颜色图片可能使用sRGB，也可能已经是线性HDR；数据纹理则按定义读取数值。

常用 sRGB

Base Color/Albedo；
UI 彩色图片；
手绘颜色和部分 Emissive 颜色。

常用 Linear/Data

Normal；
Roughness、Metallic、AO；
Mask、Height、SDF；
LUT 和数值查找纹理；
深度和运动向量。

不能因为一张贴图看起来是灰色就判断它是 Linear。灰色照片仍是颜色，单通道 Roughness 才是数据。

在线性sRGB中，RGB到XYZ的Y分量是0.2126R+0.7152G+0.0722B。纯红(1,0,0)的相对亮度约0.2126，纯绿约0.7152，因此编码值或RGB最大分量相等不等于亮度相等。把sRGB红通道0.5先解码得到约0.2140，再乘0.2126，亮度约0.0455；直接把编码0.5代入矩阵会得到0.1063。

这个计算展示两个顺序不同的操作：先去传递函数，再变换原色坐标。白点不同还需要按选定色适应模型变换XYZ；本页不以一组亮度系数替代完整色域与白点转换。

验证方法

0.5的sRGB解码约为0.214，先比较数值再看显示。检查颜色纹理与数据纹理view，防止手动解码和硬件解码叠加。平方反比照度机制以直接光照为主归属，这里只核对计算空间。

test_post.py 检查0.5解码、线性中灰编码和分段阈值两侧往返，正文函数通过DXC编译。实际资源视图和显示输出尚未运行。

参考资料

W3C CSS Color 4：Sample code for color conversions，核对sRGB分段传递函数、线性sRGB与XYZ矩阵。
IEC 61966-2-1定义sRGB；本次公式以公开W3C转换代码核对，未声称已取得IEC付费标准全文。