在视频编解码中，colorspace（色彩空间）、color_range（色域范围）、color_trc（传输特性）、color_primaries（原色）是一组色彩相关元数据，它们共同决定了视频的颜色如何被编码、传输和解码显示，核心作用是确保视频在不同设备（摄像机、显示器、播放器等）之间保持一致的色彩表现。

一、各参数的具体作用

1. colorspace（色彩空间）

• 定义：描述颜色的数学表示方式，核心是将光的物理特性（波长）转换为可被设备处理的数字信号。
• 常见类型：
  • RGB：红、绿、蓝三原色混合（适用于显示器、相机传感器）。
  • YUV/YCbCr：亮度（Y）+ 色度（U/Cb、V/Cr）分离（适用于视频传输和存储，因为人眼对亮度更敏感，可压缩色度信息节省带宽）。
  • 其他：如XYZ（国际通用色彩空间，用于颜色转换的中间格式）。
• 作用：决定视频颜色的“编码语言”，例如摄像机采集的RGB信号会转换为YUV进行编码存储，显示器再将YUV转回RGB显示，若色彩空间不匹配，会导致严重偏色（如画面发黄、发蓝）。

2. color_primaries（原色）

• 定义：规定红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色在CIE色度图上的坐标，决定了视频可表示的颜色范围边界（即“色域”的基础）。
• 常见标准：
  • Rec.709：HDTV（高清电视）标准，原色坐标较窄，覆盖人眼可识别颜色的约35%。
  • Rec.2020：UHD/4K/8K标准，原色坐标更宽，覆盖约75%，支持更丰富的色彩（如更鲜艳的红、绿）。
  • DCI-P3：影院标准，色域介于Rec.709和Rec.2020之间，适合电影内容。
  • sRGB：电脑显示器、互联网内容常用，与Rec.709原色接近。
• 作用：限制视频能显示的颜色“上限”。例如，用Rec.2020拍摄的鲜艳花朵，若在仅支持Rec.709的显示器上播放，会因原色不匹配导致颜色“褪色”或失真。

3. color_trc（传输特性，又称gamma曲线）

• 定义：描述“输入光强度”与“输出电信号”之间的映射关系（非线性转换），因为人眼对亮度的感知是非线性的（对暗部更敏感）。
• 常见类型：
  • Gamma 2.2：适用于电脑显示器、sRGB标准。
  • Rec.709 TRC：HDTV的传输特性，与Gamma 2.2接近但略有差异。
  • PQ（Perceptual Quantizer）：HDR标准（如HDR10），支持更高的亮度范围（0-10000尼特），能保留更多明暗细节。
  • HLG（Hybrid Log-Gamma）：另一类HDR标准，兼容SDR设备。
• 作用：确保亮度在编码和解码时的“非线性映射”匹配。若TRC不匹配，会导致画面过暗、过亮或明暗细节丢失（如暗部发黑看不清，亮部过曝）。

4. color_range（色域范围，又称量化范围）

• 定义：在数字信号中，亮度（Y）和色度（U/V）的数值取值范围（针对YUV色彩空间）。
• 常见类型：
  • 有限范围（Limited Range）：
    Y取值16-235（8位），U/V取值16-240（8位）。这是视频标准默认范围（如Rec.601、Rec.709），留出的16以下和235以上空间用于防止信号溢出。
  • 全范围（Full Range）：
    Y/U/V取值0-255（8位），适用于电脑显示器、RGB信号（如图片、游戏）。
• 作用：决定亮度和色度的“数值边界”。若范围不匹配（如视频是有限范围，播放器按全范围解码），会导致画面对比度异常（如暗部发灰、亮部泛白）。

二、这些参数由谁指定？

这些参数的指定贯穿视频制作→编码→传输→显示全流程，核心由内容创作者和标准规范决定，具体环节如下：

1. 内容创作阶段（源头）

   • 摄像机、相机在采集画面时，会根据自身硬件和拍摄标准（如“电影模式”“电视模式”）预设这些参数。例如：
     • 高清摄像机默认遵循Rec.709（原色+传输特性）、YUV色彩空间、有限范围。
     • HDR摄像机可能采用Rec.2020原色、PQ传输特性。
   • 后期剪辑软件（如Premiere、DaVinci Resolve）中，剪辑师可手动调整这些参数（如转换为DCI-P3色域适配影院播放）。

2. 编码阶段（固化到视频中）

   • 编码器（如x264、x265）会将这些参数写入视频元数据（如H.264/H.265的SPS序列参数集、MP4容器的colr原子、MKV的Color标签），作为解码时的“说明书”。
   • 例如，编码时若指定-color_primaries bt709 -color_trc bt709，编码器会将这些信息嵌入视频，告诉解码器“按Rec.709标准处理颜色”。

3. 传输与解码阶段（遵循元数据）

   • 解码器（如FFmpeg、播放器内置解码器）会读取视频元数据中的这些参数，按规则转换颜色（如YUV转RGB）。
   • 若视频元数据缺失（如老视频），解码器会按默认标准（如Rec.709）猜测，可能导致色彩偏差。

4. 显示阶段（最终适配）

   • 显示器、电视会根据自身硬件能力（如是否支持HDR、P3色域），结合解码器传递的参数进行调整。例如：
     • 普通电视接收Rec.709信号时，按对应原色和TRC显示；
     • HDR电视接收PQ信号时，会激活高亮度模式，匹配传输特性。

三、为什么这些参数很重要？

如果这些参数不匹配（如编码是Rec.2020原色，播放器按Rec.709解码），会直接导致色彩失真、亮度异常、对比度错误，严重影响观看体验。例如：

• 常见问题：“下载的电影画面发黄”，可能是color_primaries不匹配；“画面发灰”，可能是color_range错误。

因此，视频编解码和播放系统必须“读懂”这些参数，才能让画面在不同设备上保持一致的色彩表现。