Сколько цветов существует?

Человеческий глаз может различать только тысячи или миллионы цветов — очевидно, нельзя дать точную цифру, потому что слишком близкие цвета могут быть ошибочно идентифицированы, или одни и те же цвета могут ошибочно считаться разными, и так далее. Цвета RGB обычных современных мониторов ПК, записанные 24 битами, например #003322, различают$2^{24}\sim 17,000,000$цвета.

Если мы пренебрежем несовершенством человеческого глаза, то, конечно, постоянно будет много цветов. Каждая частота$f$в видимом спектре дает другой цвет. Однако этот подсчет действительно недооценивает фактическое количество цветов: цвета, определяемые уникальной частотой, являются просто «монохроматическими» цветами или цветами «монохроматического» света.

Мы также можем комбинировать разные частоты, что совершенно отличается от сложения частот или получения среднего значения частот. В этом более щедром подсчете есть$\infty^\infty$цвета света, где и показатель степени, и основание являются «непрерывными» бесконечностями.

Если забыть о видимости человеческим глазом, частоты могут быть любыми действительными положительными числами. Ну, если быть строгим, есть «академический» нижний предел частоты, связанный с электромагнитной волной, длина которой равна видимой Вселенной. Более низкие частоты действительно «не имеют смысла». Но это всего лишь академический вопрос, потому что в любом случае никто никогда не обнаружит и не расскажет об этих чрезвычайно низких частотах.

С другой стороны, нет верхнего предела частоты. Это гарантируется принципом относительности: фотон всегда может быть усилен другой канавой, если мы переключимся на другую систему отсчета. Планковская частота — это особое значение, которое может быть построено из универсальных констант, и различные «характерные процессы» в квантовой гравитации (в системе покоя материального объекта, такого как черная дыра минимального размера) могут зависеть от этой характерной частоты. Но частота отдельного фотона не находится в системе покоя и может быть сколь угодно высокой.

Воспринимаемые человеком цвета определяются степенью возбуждения светом красных, зеленых и синих фоторецепторов в колбочках глаза. Мы можем воспринимать только три дискретных цвета: красный, зеленый и синий. Статистика относительного и абсолютного возбуждения, количество красного, зеленого и синего, усредненное по многим клеткам и по многим временным шагам, определяет воспринимаемое цветовое пространство. Это несколько расплывчато, потому что чем дольше вы усредняете и чем больше ячеек усредняете, тем точнее вы можете различать цвета. Но градации становятся бессмысленными после некоторой доработки.

Длины волн света никоим образом не первичны, первична реакция трех фоторецепторов. Причина, по которой разные длины волн имеют разные цвета, заключается в том, что они по-разному возбуждают разные рецепторы.

Это означает, что существует трехмерное подпространство цветов, которое определяется степенью, в которой мозг может интегрировать сигнал красного, зеленого и синего цветов и определять интенсивность каждого компонента. Единственный способ убедиться в количестве градаций каждого из них — провести психологическое тестирование: посмотреть на деление шкалы интенсивности для чистого цвета (цвета, который возбуждает только один из фоторецепторов) и посмотреть, насколько близкой может быть интенсивность. до того, как соседние интенсивности не могут быть надежно различимы. Вероятно, это от 255 до 512 шагов для красного и зеленого в стандартном диапазоне монитора и от 100 до 256 для синего (это предположение, основанное на моих собственных воспоминаниях о собственном восприятии). Это в стандартной «октаве» экрана компьютера (экран не то чтобы слепит близко, и никогда не еле виден,

Но это не принимает во внимание реакцию родопсина. Реакция родопсина отделена от цветовой реакции, потому что диапазон родопсина перекрывается со всеми тремя рецепторами. Если включить родопсин отдельно, то придется умножать еще на 1000 возможных значений или на триллион цветов. Некоторые из этих цветов были бы доступны только искусственными средствами — вам пришлось бы стимулировать родопсин без стимуляции красного, зеленого или синего люминофора, и это могло бы быть возможно химическим путем, например, если вы приняли психоактивные вещества, состояния сна, кислородное голодание. Другим способом может быть использование остаточных изображений, которые уменьшат чувствительность определенных рецепторов.

Если вы рассматриваете человеческое зрение, то существует определенное (и на удивление малое) количество различимых цветов.

Это известно как диаграмма МакАдама и показывает область вокруг одного цвета на графике цветности, которая неотличима от цвета в центре.
Общее количество цветов равно количеству эллипсов, необходимых для полного заполнения цветового пространства. Очевидно, это зависит от возраста, пола, освещения и т. д.

Хотя определенная частота света имеет цвет, она не однозначно определяет этот цвет. Глаза человека имеют 3 различных «цветовых» рецептора, каждый из которых более чувствителен к одним частотам, чем к другим. Смотрите это изображение .

Существует бесконечное количество цветов, но, вероятно, существует некоторый предел того, насколько точно человек может различать разные интенсивности, исходящие от каждого типа фоторецепторов.

Во-первых, цвет определяется спектром электромагнитного излучения в видимом диапазоне. Большинство цветов не могут быть воспроизведены одной частотой. С другой стороны, не каждый спектр дает разный цвет, потому что у нас в глазах всего три разных рецептора (на самом деле их четыре, но один тип не используется для определения цвета). Таким образом, полный цветовой прием основан на трехмерном пространстве (поэтому почти все цветовые пространства, такие как RGB, HSV, HSB, YUV, имеют три параметра). Однако обратите внимание, что, несмотря на это, неверно утверждать, что все цвета можно получить, смешивая всего три цвета (вы можетеопишите все цвета, например, в sRGB, но тогда вам нужны отрицательные значения для некоторых цветов). Это связано с тем, что не все паттерны активации рецепторов могут быть вызваны светом. В самом деле, все спектральные цвета (т. е. все цвета, соответствующие свету только одной фиксированной частоты) не могут быть смешаны ни с чем другим. Также обратите внимание, что это трехмерное пространство также содержит яркость (цветовые пространства HSV, HSB и YUV отделяют ее как определенную координату), поэтому, если вы вычтите ее, в истинном цветовом пространстве останется только два параметра.

Однако мы не можем различать сколь угодно близкие цвета, поэтому истинный цветовой спектр фактически конечен. Однако нет возможности строго определить количество цветов; на самом деле перевод спектров в цвета не так хорошо определен, как может показаться из вышеизложенного. Например, наше восприятие определяет баланс белого (поэтому в аналоговой фотографии цвета выглядят неправильно, если вы сделали, например, фото при электрическом свете на пленку для дневного света, и почему цифровые камеры идут с автоматическим балансом белого), а также искать более длительное время. при одном и том же цвете при достаточной яркости рецепторы «устают» (поэтому, если вы потом посмотрите на белую стену, то увидите изображение в дополнительных цветах). Также определенные закономерности изменения интенсивности воспринимаются как цвета. Другими словами,

Сколько цветов существует?

Никто.

Наше восприятие: Насколько мне известно, цвета — это просто разные частоты света. Согласно Википедии, мы можем видеть длины волн от 380 до 740 нм. Это означает, что мы можем видеть свет с частотой примерно от 4,051⋅10^14 Гц до 7,889⋅10^14 Гц. Это правильно?

Насколько я знаю, да. Хотя добавлю, что некоторые люди немного видят в ультрафиолете. Я полагаю, что некоторые тоже могут немного видеть в инфракрасном диапазоне.

Я не знаю, являются ли время (и частоты) дискретными или непрерывными значениями. Если бы оба они были непрерывными, существовало бы бесчисленное количество «цветов». Если оно дискретно, верхней границы может и не быть.

Насколько я знаю, длина волны или частота могут принимать любые значения, и меняются они плавно.

Верхняя граница? Нашел статью Порядки частот. Угловая частота Планка кажется намного выше всех других частот. Это максимальная возможная частота? Имеют ли более высокие частоты смысл в физике?

Я думаю, что может быть какая-то верхняя граница частоты фотона из-за ограничения скорости света. Но я не могу этого доказать. И это далеко за пределами УФ-отсечки, поэтому я не думаю, что это имеет значение.

Почему я задаю этот вопрос: я представляю себе векторное пространство R4 как R3, но с цветами. Мне нужно бесконечное количество цветов, если это имеет смысл. На самом деле число должно быть несчетным.

Вы могли бы так сказать, но когда вы сказали Сколько существует цветов? Я сказал нет. Потому что свет существует, и у этого света есть длина волны, частота. Но цвет - это качество . Он существует только внутри нашей головы. Так что на самом деле его вообще не существует .