Red green blue: Online Calculators & Tools — RapidTables.com

Или мы выбрали красный, зеленый и синий, потому что это цвета, на которые реагируют колбочки человеческих глаз?

Мы используем трехцветные системы воспроизведения, потому что система человеческого зрения трехцветная , но основные цвета, которые мы используем в наших трехцветных системах воспроизведения, не соответствуют каждому из трех цветов, соответственно, к которым относится каждый из трех типов колбочек в сетчатке человека являются наиболее чувствительными.

Краткий ответ

В природе нет такого понятия, как «цвет». Свет имеет только длину волны. Источники электромагнитного излучения на обоих концах видимого спектра также имеют длину волны. Единственная разница между видимым светом и другими формами электромагнитного излучения, такими как радиоволны, заключается в том, что наши глаза химически реагируют на определенные длины волн электромагнитного излучения и не реагируют на другие длины волн . Кроме того, между «светом» и «радиоволнами» или «рентгеновскими лучами» нет существенной разницы. Ничего.

Наша сетчатка состоит из трех разных типов колбочек, каждая из которых наиболее чувствительна к электромагнитному излучению с разной длиной волны. В случае наших «красных» и «зеленых» колбочек очень мало различий в реакции на большинство длин волн света. Но, сравнивая разницу и то, что имеет более высокую реакцию, красные или зеленые колбочки, наш мозг может интерполировать, насколько далеко и в каком направлении к красному или к синему источник света является самым сильным.

Цвет — это конструкция нашей глазной мозговой системы, которая сравнивает относительную реакцию трех различных типов колбочек в нашей сетчатке и создает восприятие «цвета» на основе разной степени реакции каждого набора колбочек на один и тот же свет. Есть много воспринимаемых людьми цветов, которые не могут быть созданы одной длиной волны света. Например, «Пурпурный» — это то, что создает наш мозг, когда мы одновременно подвергаемся воздействию красного света на одном конце видимого спектра и синего света на другом конце видимого спектра.

Системы цветопередачи имеют цвета, выбранные в качестве основных цветов, но конкретные цвета варьируются от одной системы к другой, и такие цвета не обязательно соответствуют максимальной чувствительности трех типов колбочек в сетчатке глаза человека. «Синий» и «зеленый» довольно близки к пиковой реакции S- и М-колбочек человека, но «красный» и близко не соответствует пиковой реакции наших L-колбочек.

Расширенный ответ

Спектральный отклик цветных фильтров на сенсорах с байеровской маской точно имитирует отклик трех различных типов колбочек в сетчатке глаза человека. На самом деле наши глаза имеют большее «перекрытие» между красным и зеленым цветом, чем большинство цифровых камер.

«Кривые отклика» трех различных типов колбочек в наших глазах:
_{Примечание. Пик «красной» L-линии приходится примерно на 565 нм, который мы называем «желто-зеленым», а не на 640–650 нм, который мы называем «красным».}

Типичная кривая отклика современной цифровой камеры:

_{Примечание. «Красная» отфильтрованная часть сенсора достигает максимума при 600 нм, что мы называем «оранжевым», а не 640 нм, как мы называем цвет «Красный.»}

Длины волн ИК и УФ отфильтровываются элементами в стеке перед датчиком в большинстве цифровых камер. Почти весь этот свет уже был удален до того, как свет достиг маски Байера. Как правило, эти другие фильтры в стопке перед датчиком отсутствуют, а инфракрасный и ультрафиолетовый свет не удаляются, когда датчики тестируются на спектральную характеристику. Если эти фильтры не снимаются с камеры, когда она используется для фотографирования, реакция пикселей под каждым цветным фильтром, скажем, на 870 нм не имеет значения, поскольку практически ни один сигнал с длиной волны 800 нм или более не может достичь маски Байера.

• Без «перекрытия» между красным, зеленым и синим (или, точнее, без перекрытия, кривые чувствительности трех различных типов колбочек в нашей сетчатке формируются для света с пиковой чувствительностью, сосредоточенной примерно на 565 нм, 535 нм, и 420нм) было бы невозможно воспроизвести цвета так, как мы воспринимаем многие из них.
• Наша система зрения/мозга создает цвета из комбинаций и смесей различных длин волн света, а также из отдельных длин волн света.
• Не существует цвета, характерного для определенной длины волны видимого света. Есть только цвет, который наш глаз/мозг приписывает определенной длине волны или комбинации длин волн света.
• Многие из отчетливых цветов, которые мы воспринимаем, не могут быть созданы одной длиной волны света.
• С другой стороны, реакцию человеческого зрения на любую конкретную длину волны света, которая приводит к восприятию определенного цвета, также можно воспроизвести, комбинируя правильное соотношение других длин волн света, чтобы вызвать такую ​​же биологическую реакцию в нашей сетчатке. .
• Причина, по которой мы используем RGB для воспроизведения цвета, заключается не в том, что цвета «красный», «зеленый» и «синий» каким-то образом присущи природе света. Это не так. Мы используем RGB, потому что трихроматизм¹ присущ тому, как наши глаза и мозг реагируют на свет.

Миф о наших «красных» конусах и миф о «красных» фильтрах на наших масках Байера.

Когда многие люди понимают, что «RGB» является неотъемлемой частью системы человеческого зрения, сбивается с рельсов, так это в идее, что L-колбочки наиболее чувствительны к красному свету где-то около 640 нм. Они не. (Как и фильтры перед «красными» пикселями на большинстве наших масок Байера. Мы вернемся к этому ниже.)

Наши S-колбочки («S» означает «наиболее чувствительны к коротким волнам», а не «меньше по размеру») наиболее чувствительны примерно к 420 нм, что является длиной волны света, которую большинство из нас воспринимает как от синего до фиолетового.

Наши М-колбочки («средние длины волн») наиболее чувствительны к длине волны около 535 нм, что соответствует длине волны света, который большинство из нас воспринимает как зеленый с легким желтоватым оттенком.

Наши L-колбочки («длинноволновые») наиболее чувствительны примерно к 565 нм, то есть к длине волны света, который большинство из нас воспринимает как желто-зеленый, с немного большим количеством зеленого, чем желтого. Наши L-колбочки далеко не так чувствительны к «красному» свету с длиной волны 640 нм, как к желто-зеленому свету с длиной волны 565 нм!

Как показано на упрощенном первом графике выше, между нашими M-конусами и L-конусами нет большой разницы. Но наш мозг использует эту разницу, чтобы воспринимать «цвет».

Из комментариев другого пользователя к другому ответу:

Представьте себе инопланетянина, основным цветом которого является желтый. Ей бы не хватило наших цветных отпечатков и экранов. она бы подумала мы были бы частично дальтониками, не видя разницы между мир, который она воспринимает, и наши цветные отпечатки и экраны.

На самом деле это более точное описание чувствительности наших колбочек, которые наиболее чувствительны примерно к 565 нм, чем описание пиковой чувствительности L-колбочек как «красного», когда 565 нм находится на «зеленой» стороне «желтого». Цвет, который мы называем «красным», сосредоточен примерно на 640 нм, что находится по другую сторону «оранжевого» от «желтого».

Почему мы используем три цвета в наших системах цветопередачи

Резюмируя то, что мы рассмотрели до этого момента:

Нет основных цветов света .

Именно трехцветная природа человеческого зрения позволяет трехцветным системам воспроизведения более или менее точно имитировать то, как мы видим мир своими глазами. Мы воспринимаем большое количество цветов.

То, что мы называем «первичными» цветами, — это не три цвета, которые мы воспринимаем для трех длин волн света, к которым каждый тип колбочек наиболее чувствителен.

Системы цветопередачи имеют цвета, выбранные в качестве основных цветов, но конкретные цвета варьируются от одной системы к другой, и такие цвета напрямую не соответствуют максимальной чувствительности трех типов колбочек в сетчатке глаза человека.

Три цвета, какими бы они ни были, используемые репродукционными системами, не соответствуют трем длинам волн света, к которым наиболее чувствителен каждый тип колбочек в сетчатке глаза человека. Ни системы Cyan, Yellow, Magenta, ни системы Red, Green, Blue не соответствуют пиковой чувствительности наших колбочек.

Если, например, мы хотим создать систему камер, которая будет давать «точные по цвету» изображения для собак, нам потребуется создать датчик, который замаскирован, чтобы имитировать реакцию колбочек в сетчатке собак, а не тот, который имитирует колбочки сетчатки глаза человека. Из-за того, что в сетчатке собак только два типа колбочек, они видят «видимый спектр» иначе, чем мы, и могут гораздо меньше различать световые волны с одинаковой длиной волны, чем мы. Наша система цветопередачи для собак должна основываться только на двух, а не на трех разных фильтрах на наших сенсорных масках.

Приведенная выше таблица объясняет, почему мы думаем, что наша собака тупая, потому что она пробежала мимо этой новой блестящей ярко-красной игрушки, которую мы только что выбросили во дворе: она едва различает длины волн света, которые мы называем «красными». Для собаки он выглядит как очень тусклый коричневый цвет для человека. Это, в сочетании с тем фактом, что собаки не могут фокусироваться на близком расстоянии, как это делают люди — они используют для этого свое сильное обоняние — ставит его в невыгодное положение, поскольку он никогда не чувствовал запах новой игрушки, которую вы только что вытащили. упаковки, в которой он пришел.

Вернуться к людям.

Миф о «только» красном, «только» зеленом и «только» синем «зеленые» отфильтрованные пиксели были чувствительны к свету только 535 нм, а «красные» отфильтрованные пиксели были чувствительны только к свету 565 нм, это не дало бы изображения, которое наши глаза распознали бы как нечто похожее на мир, каким мы его воспринимаем. Начнем с того, что почти вся энергия «белого света» будет заблокирована от попадания на датчик, поэтому он будет гораздо менее чувствителен к свету, чем наши нынешние камеры. Любой источник света, который не излучает и не отражает свет ни на одной из точных длин волн, перечисленных выше, вообще не поддается измерению. Таким образом, подавляющее большинство сцены будет очень темным или черным. Также было бы невозможно различать объекты, которые отражают МНОГО света, скажем, на 49°.0 нм и ни одного на 615 нм от объектов, которые отражают МНОГО света на 615 нм, но ни одного на 490 нм, если они оба отражают одинаковое количество света на 535 нм и 565 нм. Было бы невозможно различить многие из отчетливых цветов, которые мы воспринимаем.

Даже если бы мы создали датчик таким образом, чтобы «синие» отфильтрованные пиксели были чувствительны только к свету ниже 480 нм, «зеленые» отфильтрованные пиксели были чувствительны только к свету между 480 и 550 нм, а «красные» отфильтрованные пиксели были только чувствителен к свету выше 550 нм, мы не сможем захватить и воспроизвести изображение, похожее на то, что мы видим своими глазами. Хотя он был бы эффективнее датчика, описанного выше как чувствительного к только 420 нм, только 535 нм и только 565 нм свет, он все равно будет намного менее чувствительным, чем перекрывающаяся чувствительность, обеспечиваемая маскированным датчиком Байера. Перекрывающийся характер чувствительности колбочек в сетчатке человека дает мозгу возможность воспринимать цвет по различиям в реакции каждого типа колбочек на один и тот же свет. Без такой перекрывающейся чувствительности сенсора камеры мы не смогли бы имитировать реакцию мозга на сигналы нашей сетчатки. Например, мы вообще не смогли бы отличить объект, отражающий свет с длиной волны 490 нм, от объекта, отражающего свет с длиной волны 540 нм. Во многом так же, как монохроматическая камера не может различать любые длины волн света, а только интенсивность света, мы не смогли бы различать цвета чего-либо, излучающего или отражающего только те длины волн, которые попадают только в одну из трех цветовых каналов.

Подумайте о том, каково это, когда мы видим при красном освещении с очень ограниченным спектром. Невозможно отличить красную рубашку от белой. Оба они кажутся нашим глазам одного цвета. Точно так же в условиях красного света с ограниченным спектром все, что имеет синий цвет, будет очень похоже на черное, потому что оно не отражает падающий на него красный свет, и на него не падает синий свет, который можно было бы отразить.

Вся идея о том, что красный, зеленый и синий цвета могут быть незаметно измерены «идеальным» датчиком цвета, основана на часто повторяющихся заблуждениях о том, как камеры с масками Байера воспроизводят цвет (зеленый фильтр только пропускает зеленый свет, красный фильтр только пропускает красный свет и т.д.). Он также основан на неправильном представлении о том, что такое «цвет».

Как камеры Bayer с масками воспроизводят цвет0011 любые цветов на пиксель. Они хранят только одно значение яркости на пиксель.

Верно, что с маской Байера над каждым пикселем свет фильтруется с помощью «красного», «зеленого» или «синего» фильтра над каждым пикселем. Но нет жесткой границы, где только зеленый свет проходит к пикселю с фильтром зеленого или только красный свет проходит к пикселю с красным фильтром. Есть партий перекрытий.² Много красного света и немного синего света проходят через зеленый фильтр. Через красный фильтр проходит много зеленого и даже немного синего света, а некоторое количество красного и зеленого света записывается пикселями, отфильтрованными синим цветом. Поскольку необработанный файл представляет собой набор отдельных значений яркости для каждого пикселя на датчике, в необработанном файле нет фактической информации о цвете. Цвет получается путем сравнения соседних пикселей, отфильтрованных по одному из трех цветов с помощью маски Байера.

Каждый фотон, вибрирующий на соответствующей частоте для «красной» длины волны, который проходит мимо зеленого фильтра, считается точно так же, как и каждый фотон, вибрирующий на частоте для «зеленой» длины волны, которая попадает в тот же самый пиксель.³

Это все равно, что поставить перед объективом красный фильтр при съемке черно-белой пленки. Это не привело к монохроматической красной фотографии. Это также не приводит к черно-белой фотографии, где только красных объектов вообще имеют какую-либо яркость. Скорее, при фотографировании в черно-белом режиме через красный фильтр красные объекты кажутся более яркими оттенками серого, чем зеленые или синие объекты, которые имеют ту же яркость в сцене, что и красный объект.

Маска Байера перед однотонными пикселями также не создает цвет. Что он делает, так это изменяет тональное значение (насколько ярким или темным записывается значение яркости определенной длины волны света) различных длин волн на разную величину. Когда сравниваются тональные значения (интенсивность серого) соседних пикселей, отфильтрованных с помощью трех различных цветовых фильтров, используемых в маске Байера, на основе этой информации можно интерполировать цвета. Это процесс, который мы называем демозаика .

Что такое «Цвет»?

Приравнивание определенных длин волн света к «цвету», воспринимаемому людьми, как определенная длина волны, является несколько ложным предположением. «Цвет» во многом является конструкцией системы глаз/мозга, которая его воспринимает, и на самом деле вообще не существует в той части диапазона электромагнитного излучения, которую мы называем «видимым светом». В то время как свет, имеющий только одну дискретную длину волны, может восприниматься нами как определенный цвет, в равной степени верно и то, что некоторые из воспринимаемых нами цветов невозможно воспроизвести с помощью света, содержащего только одну длину волны.

Единственная разница между «видимым» светом и другими формами ЭМИ, которые не видят наши глаза, заключается в том, что наши глаза химически реагируют на определенные длины волн ЭМИ, но не реагируют химически на другие длины волн. Маскированные камеры Bayer работают, потому что их датчики имитируют трехцветный способ, которым наши сетчатки реагируют на видимые длины волн света, и когда они обрабатывают необработанные данные с датчика в видимое изображение, они также имитируют то, как наш мозг обрабатывает информацию, полученную от наших сетчаток. . Но наши системы цветопередачи редко, если вообще когда-либо, используют три основных цвета, которые соответствуют трем соответствующим длинам волн света, на которые наиболее чувствительны три типа колбочек в сетчатке глаза человека.

_{¹ Существует очень мало редких людей, почти все женщины, которые являются тетрахроматами с дополнительным типом колбочек, наиболее чувствительным к свету на длинах волн между «зеленым» (535 нм) и «красным» ( 565 нм). Большинство таких людей являются функциональными трихроматами . Только один такой человек был точно идентифицирован как функциональный тетрахромат . Субъект мог различать больше цветов (с точки зрения более тонких различий между очень похожими цветами — диапазон на обоих концах «видимого спектра» не был расширен), чем другие люди с нормальным трехцветным зрением.}

_{² Имейте в виду, что «красные» фильтры обычно имеют желто-оранжевый цвет, который ближе к «красному», чем слегка желтовато-зеленые «зеленые» фильтры, но на самом деле они не являются «красными». Вот почему датчик камеры выглядит сине-зеленым, когда мы его рассматриваем. Половина маски Байера окрашена в зеленый цвет с легким желтоватым оттенком, четверть — в синий с фиолетовым оттенком, а четверть — в желто-оранжевый цвет. На маске Байера нет фильтра, который на самом деле является цветом, который мы называем «красным», несмотря на то, что все рисунки в Интернете используют «красный» для их изображения.}

³ Существуют очень незначительные различия в количестве энергии, которую несет фотон, в зависимости от длины волны, на которой он колеблется. Но каждый сенсор (пиксель) измеряет только энергию. Он не делает различий между фотонами, имеющими немного большую или чуть меньшую энергию, он просто накапливает ту энергию, которую высвобождают все фотоны, попавшие на него, когда они падают на кремниевую пластину внутри этого сенсора.

Джо Бэр. Основная световая группа: красный, зеленый, синий. 1964-65

• Не на просмотре

Образование Бэра в области психологии пробудило интерес к визуальному восприятию и оптическим иллюзиям. Здесь кажется, что светящиеся белые квадраты парят над черным полем, а внутренние полосы действуют как тени. Об этих картинах Бэр сказал: «Я понял эту пустую белую область как свет. . . а края — это границы». Черный, красный, зеленый и синий цвета кажутся подвешенными над белой поверхностью.

Галерейная этикетка из «Коллекции: 1940-е—1970-е», 2019