Почему красный, зеленый и синий составляют все цвета?

17

Почему комбинации красного, зеленого и синего могут составлять все видимые цвета?

Хедаят Махдипур
источник
12
Они не составляют все цвета. Они просто составляют достаточный диапазон, чтобы большинство сцен можно было представить с приемлемой точностью.
Питер Грин
6
Потому что у людей есть красные, зеленые и синие приемники в их глазах.
user253751
2
Это было бы лучше для обмена стека биологии (если таковой имеется), потому что это больше вопрос о визуальной системе человека, чем о компьютерной графике.
mathreadler
2
@mathreadler biology.stackexchange.com
briantist
4
По-видимому, есть по крайней мере одна женщина-тетрахромат (см. En.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy ), которая способна различать больше цветов, чем те из нас, кто является трихроматом.
Билл Белл,

Ответы:

23

Давайте напомним себе, что такое свет.

Радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи являются электромагнитным излучением, и они различаются только по частоте. Так уж получилось, что человеческий глаз способен обнаруживать электромагнитное излучение в диапазоне от ~ 400 до ~ 800 нм, которое мы воспринимаем как свет. Конец 400 нм воспринимается как фиолетовый, а конец 800 нм воспринимается как красный с промежуточными цветами радуги.

Луч света может быть смесью любой из этих частот, и когда свет взаимодействует с веществом, некоторые частоты поглощаются, а другие - нет: это то, что мы воспринимаем как цвета объектов вокруг нас. В отличие от уха, который способен различать множество звуковых частот (мы можем идентифицировать отдельные ноты, голоса и инструменты при прослушивании песни), глаз не способен различить каждую частоту. Как правило, он может обнаружить только четыре диапазона частот (есть исключения, такие как дальтонизм или мутации).

Это происходит в сетчатке, где есть несколько видов фоторецепторов . Первый вид, называемый « стержнями », обнаруживает большинство частот видимого света, не имея возможности отличить их друг от друга. Они ответственны за наше восприятие яркости.

Второй тип фоторецепторов, называемый « колбочками », существует в трех специализациях. Они обнаруживают более узкий диапазон частот, и некоторые из них более чувствительны к частотам вокруг красного, некоторые к частотам вокруг зеленого и последним к частотам вокруг синего.

Поскольку они обнаруживают диапазон частот , они не могут определить разницу между двумя частотами в этом диапазоне, а также не могут определить разницу между монохроматическим светом и сочетанием частот в этом диапазоне. Визуальная система имеет только входы от этих трех детекторов и восстанавливает восприятие цвета с ними.

По этой причине глаз не может определить разницу между белым светом, состоящим из всех частот видимого света, и простым сочетанием только красного, зеленого и синего света. Таким образом, используя только три цвета, мы можем реконструировать большинство цветов, которые мы можем видеть.

Кстати, палочки намного более чувствительны, чем колбочки, и поэтому ночью мы не воспринимаем цвета.

Жюльен Геро
источник
5
«Таким образом, используя только три цвета, мы можем восстановить все цвета, которые мы можем видеть». Это предложение неверно. Начиная с трех основных цветов, вы можете восстановить только определенные цвета. Диапазон цветов, которые можно реконструировать, называется «гамма». Можно выполнить поиск по «гамме sRGB» и найти изображения, которые показывают треугольник внутри большей параболы. Треугольник представляет цвета, которые мы можем сделать из праймериз sRGB, а парабола - это все цвета, которые мы можем видеть. Из этого ясно, что любой треугольник внутри параболы будет меньше ее.
Дитрих Эпп
Вупс, ты прав. Я заменил «все» на «большинство» и постараюсь найти объяснение оставшимся видимым цветам.
Жюльен Герто
4
Кроме того, концепция белого света регулируется нашей действительно причудливой системой баланса белого. Не имеет значения, какого цвета он будет получен как белый. Лампы накаливания оранжевого цвета, но если мы находимся в доме, мы выделяем их как белые. Что касается дополнительных цветов, если вы интегрируете энергии вашего цветового распределения, умноженные на кривые, уроды трещотки покажут, что вы заметите, что иногда вы получаете уникальные сигналы, потому что перекрытие отличается.
Джуджаа
20

Они не

Проблема с диаграммами, представляющими видимую и RGB гаммы, состоит в том, что они представлены на дисплеях RGB. Очевидно, они не могут показать вам то, что не могут показать вам: область внутри параболы, но за пределами треугольника.

RGB гамма

Область за пределами треугольника не может быть точно отображена на экране. Например, RGB не может отображать истинный, глубокий голубой. Все, что вы видите, это приближение, используя зеленый и синий. Некоторые диаграммы даже не пытаются и показывают только серую область:

введите описание изображения здесь

Чтобы увидеть, как может выглядеть голубой, вы можете смотреть на белую точку на этом рисунке не менее 30 секунд (рекомендуется 2 минуты), а затем медленно двигать головой к белой стене:

голубая иллюзия

Аналогично, на дисплеях RGB не могут отображаться глубокие, насыщенные апельсины или коричневые цвета.

Эрик Думинил
источник
2
@narthex: Спасибо за комментарий. Я обновил ответ. Теперь лучше?
Эрик
1
А также, (глядя на это последнее изображение), красный круг танцует вокруг. Fun
4
Проблема с графиками цветового пространства CIE заключается в том, что их очень трудно понять, черт возьми, мы даже не знаем, являются ли некоторые области на графике метамерами. Также причина, по которой вы просто не можете сделать треугольник большего размера, не очевидна (намек на то, что за пределами фигуры ничего нет).
Джуджаа
2
@joojaa: xkcd.com/1882
Эрик
5
Отлично, теперь у меня голубая точка в центре моего зрения :-(
Кевин
17

Люди трихроматичны, что означает, что у нас есть 3 различных типа цветовых рецепторов (более известных как колбочковые клетки ), каждый из которых чувствителен к разному набору длин волн:

частотные характеристики разных колбочек
Источник изображения: Википедия

Таким образом, требуется всего лишь 3 различных монохроматических стимула, чтобы обмануть наш глаз, заставляя его думать, что он видит цвет, который совпадает с другим. Красный, зеленый и синий хорошо подходят к пикам частотных характеристик каждого типа цветовых рецепторов.

чокнутый урод
источник
Но .. некоторые люди являются тетрахроматами :) en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy
wip
4

Еще одна вещь: «фиолетовый» и «фиолетовый» - это не один и тот же цвет. Фиолетовый - чистый цвет около 400 нм; но фиолетовый - это сочетание красного и синего. На наши не совсем совершенные человеческие глаза они выглядят одинаково.

Если вы пропустите луч чистого фиолетового через треугольную призму, свет будет согнут, но не разбит на компоненты. Если затем вы проведете луч фиолетового цвета через одну и ту же призму, он будет разделен на синий и красный луч с различным количеством «изгиба» к ним.

Дженнифер
источник
Зависит от того, что вы подразумеваете под «цветом». Во многих случаях имеет смысл сказать, что если никто не может увидеть разницу между двумя разными участками на поверхности, то оба участка должны быть одного и того же «цвета». С другой стороны, когда художник говорит «цвет», он или она говорит о физическом веществе, в которое он / она опускает кисть. В этом случае см. En.wikipedia.org/wiki/Metamerism_(color)#Metameric_failure
Solomon Slow,
1
@jameslarge: Это действительно не так. То, что они выглядят одинаково под одним источником света, не означает, что они будут выглядеть одинаково под другим, даже если оба источника света выглядят одинаково на белой поверхности.
R .. GitHub ОСТАНОВИТЬ ЛЬДА
Я не думаю, что это отвечает на вопрос в любом случае. Это касается и любых цветов - не только фиолетового и фиолетового. Монохроматический свет любого оттенка от красного до фиолетового не расколется призмой, а любой смешанный свет расколется.
Дауд говорит восстановить Монику
4

Они не Помимо того, что другие не говорили о физических причинах, с практической точки зрения компьютерной графики, представление поверхностных пигментов или источников света с RGB-цветом недостаточно для моделирования цветного освещения сцены. Например, нет способа представить материал, который является полупрозрачным или отражающим только в узкой полосе; Вы можете только представить прозрачность или отражательную способность широких полос, примерно соответствующих тому, что воспринимают красные, зеленые и синие колбочки в человеческом глазу. На самом деле это имеет значение для многих реальных цветов семейства розовых / фиолетовых / фиолетовых, которые радикально отличаются при разных типах освещения, даже при разном «белом» свете, который выглядит одинаково при просмотре на белой поверхности.

R .. GitHub ОСТАНОВИТЬ, ПОМОГАЯ ЛЕД
источник
1
Одним из распространенных примеров этого являются квазимонохроматические натриевые лампы на парах, которые обычно используются для городских фонарей и в реальности всегда выглядят иначе, чем на фотографиях.
Жюльен Герто
но это второстепенные вопросы, я бы посчитал их очень продвинутыми. В большинстве случаев проблема не материализуется, RGB - это просто код Фурье с 3 гармониками некоторого сигнала, которого в большинстве случаев бывает достаточно.
v.oddou
@JulienGuertault: Хотя это хороший пример, я не думаю, что это хороший пример того, на что указывает мой ответ - до тех пор, пока отклики вашего фотодатчика / пленки на свет в его трех компонентах достаточно хорошо соответствуют человеческому глазу, он должен добросовестно представлять, что человек увидит. Там, где RGB (или любая другая модель, которая объединяет все диапазоны частотного спектра) недостаточно, для фактического моделирования поверхностей и источников света таким образом, что вы можете предсказать воспринимаемый цвет света на поверхности.
R .. GitHub ОСТАНОВИТЬ ЛЬДА
@ v.oddou: «Мне все равно, выглядит достаточно хорошо» - это разумная позиция, но на самом деле есть разница. Вы не сможете смоделировать то, как цвет стены выглядит по-разному при дневном освещении, в сравнении с лампами накаливания и светодиодными лампами, которые должны иметь такую ​​же цветовую температуру, что и та, или другая.
R .. GitHub ОСТАНОВИТЬ ЛЬДА
хм, я мог неправильно понять. У вас есть конкретный пример ограничения, на которое вы ссылаетесь?
Жюльен Герто