Почему красный, зеленый и синий цвета являются основными цветами света?

TL:DR

Существуют ли основные цвета в реальном мире?

Нет.

У света нет основных цветов, фактически вообще нет цвета, присущего свету (или любой другой длине волны электромагнитного излучения). Есть только цвета в восприятии определенных длин волн ЭМИ нашими системами глаза/мозга.

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 является трехцветной , но основные цвета, которые мы используем в наших трехцветных системах воспроизведения, не соответствуют каждому из трех цветов, соответственно, которым соответствует каждый из трех типов колбочек в человеческая сетчатка наиболее чувствительна.

Короткий 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 такого.

Наша сетчатка состоит из трех разных типов колбочек, каждая из которых наиболее чувствительна к разной длине волны электромагнитного излучения. 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 высокий отклик, 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 разных типов колбочек в нашей сетчатке и создает восприятие «цвета», основанное на 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. «Пурпурный», например, — 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 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 маской Байера 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 разных типов колбочек в наших глазах: _{Примечание: пик «красной» L-линии приходится примерно на 565 нм, что мы называем «желто-зеленым», а не на 640–650 нм, что является цвет, который мы называем «красным».}

Типичная кривая отклика современной цифровой камеры: _{Примечание. «Красная» отфильтрованная часть сенсора имеет пик на 600 нм, который мы называем «оранжевым», а не на 640 нм, который является цветом, который мы называем «красным».}

Длины волн ИК- и УФ-излучения фильтруются 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 цветовым 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 имеют форму света с пиковой чувствительностью примерно на 565 нм, 535 нм и 420 нм) 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, присущего определенной длине 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 ту же биологическую реакцию в наших сетчатках.
• 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.

То, что многие люди понимают, что «RGB» является неотъемлемой частью системы человеческого зрения, выходит за рамки, заключается 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, воспринимаемой большинством из нас как между синим и фиолетовым.

Наши М-колбочки («средняя длина волны») наиболее чувствительны примерно к 535 нм, что является длиной волны света, который большинство из нас воспринимает как слегка желтовато-зеленый оттенок.

Наши L-колбочки («длинноволновые») наиболее чувствительны примерно к 565 нм, то есть к длине волны света, которую большинство из нас воспринимает как желто-зеленую 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 М-колбочками и L-конусами нет большой разницы. Но наш мозг использует эту разницу, чтобы воспринимать «цвет».

От комментариев другого пользователя к другому ответу:

Представьте себе инопланетянина, основной цвет которого желтый. Ей бы не хватило наших цветных отпечатков и экранов. Она подумала бы, что мы частично дальтоники, не видя разницы между миром, который она воспринимает, и нашими цветными отпечатками и экранами.

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

Подводя итог тому, что мы рассмотрели до этого момента:

Нет основных цветов света .

Именно трехцветная природа человеческого зрения позволяет системам трехцветного 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 не соответствуют напрямую пиковой чувствительности трех типов колбочек в сетчатке 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 бы, например, мы хотели создать систему камер, которая обеспечивала бы «точные по цвету» изображения для собак, нам нужно было бы создать датчик, который маскируется, чтобы имитировать реакцию колбочек в сетчатке собак , а не тот, который имитирует колбочек в сетчатке человека. Из-за того, что в сетчатке собак всего 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.

Диаграмма выше объясняет, почему мы думаем, что наша собака тупая из-за того, что она пробежала мимо этой новой блестящей ярко-красной игрушки, которую мы только что выбросили во дворе: она едва может видеть 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 мощное обоняние — ставит его в невыгодное положение, поскольку он никогда не чувствовал запах новой игрушки, которую вы только что вытащили. упаковки, в которой он пришел.

Вернемся к людям.

Миф о «только» красном, «только» зеленом и «только» синем

Если бы мы могли создать сенсор, чтобы «синие» отфильтрованные пиксели были чувствительны только к свету с длиной волны 420 нм, «зеленые» отфильтрованные пиксели были чувствительны только к свету с длиной волны 535 нм, а «красные» отфильтрованные пиксели были чувствительны только кСвет с длиной волны 565 нм не дал бы изображения, которое наши глаза распознали бы как что-то 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 отличить объекты, которые отражают МНОГО света, скажем, на 490 нм и ни одного на 615 нм, от объектов, которые отражают МНОГО света на 615 нм, но не отражают 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 примерно 480 нм, «зеленые» отфильтрованные пиксели были чувствительны только к свету между 480 и 550 нм, а «красные» отфильтрованные пиксели были чувствительны только к света выше 550 нм, мы не сможем захватить и воспроизвести изображение, похожее на то, что мы видим своими глазами. Хотя он был бы более эффективным, чем датчик, описанный выше как чувствительный только к свету с длиной волны 420 нм, только к 535 нм и только к свету с длиной волны 565 нм, он все же был бы намного менее чувствительным, чем перекрывающаяся чувствительность, обеспечиваемая датчиком с маской 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. Мы не смогли бы, например, вообще отличить что-то, отражающее свет с длиной волны 490 нм, от чего-то, отражающего свет с длиной волны 540 нм. Точно 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 три цветовых канала.

Подумайте, 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 измерены «идеальным» датчиком цвета, основана на часто повторяющихся заблуждениях о том, как камеры с байеровской маской воспроизводят цвет (зеленый фильтр пропускает только зеленый свет, красный фильтр пропускает только зеленый свет). проезд на красный свет и др.). Он также основан на неправильном представлении о том, что такое «цвет».

Как маскированные камеры Bayer воспроизводят цвет

Необработанные файлы на самом деле не хранят цвета на пиксель. Они хранят только одно значение яркости на пиксель.

Это правда, что с маской Байера над каждым пикселем свет фильтруется с помощью «красного», «зеленого» или «синего» фильтра над каждым пикселем. Но нет жесткой границы, при которой только зеленый свет проходит к пикселю, отфильтрованному зеленым, или только красный свет проходит к пикселю, отфильтрованному красным. Там многоперекрытия.² Через зеленый фильтр проходит много красного и немного синего света. 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, которая 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 на черно-белую пленку. Это не привело к монохроматической красной фотографии. Это также не приводит к черно-белой фотографии, где только красные объекты 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 монохроматическими 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 демозаикой .

Что такое «Цвет»?

Приравнивание определенных длин волн света к «цвету», воспринимаемому людьми, как эта конкретная длина волны, является немного 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 химически реагируют на другие длины волн. Маскированные камеры Bayer работают, потому что их датчики имитируют трихроматический 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 все рисунки в Интернете, которые 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.

Мы остановились на RGB, потому что они разумно соответствуют тому, как работают три типа колбочек в наших глазах. Но нет особенно привилегированного набора длин волн для красного, зеленого и синего. Пока вы выбираете длины волн, которые хорошо подходят для каждого набора колбочек, вы можете смешивать их для создания широкого спектра цветов.

Способ измерения цветов для управления цветом использует трехцветные значения XYZ — по сути, эквивалент реакции колбочек в глазу. Любая комбинация длины волны/яркости, дающая одинаковое значение XYZ, будет выглядеть одинаково.

Выбор набора длин волн, каждая из которых в основном активирует один тип колбочек и как можно реже активирует два других, позволяет получить самый большой диапазон цветов. Немного изменив длину волны (и, таким образом, сдвинув отклики колбочек), мы получим немного другой диапазон цветов, которого можно достичь.

Таким образом, не существует уникального набора точных длин волн для основных цветов, как и для субтрактивных цветов краски.

Что я нахожу удивительным: французский физик Габриэль Липпман в 1891 году разработал метод цветной фотографии, в котором использовалась только черно-белая пленка, без фильтров, красителей и пигментов. Сконструировав стеклянные пластины с зеркалом на обратной стороне, он покрыл их прозрачной эмульсией, состоящей из сверхмалых кристаллов галогенида серебра. Световые лучи пересекают эмульсию, попадают на зеркало, затем снова входят, обнажая пластину во второй раз сзади. Первого транзита недостаточно для разоблачения, второй дает необходимую световую энергию. Полученное изображение представляет собой наложение металлического серебра. Расположение этого серебра зависит от длины волны экспонирующего света. Когда пластина освещается сзади, свет, который теперь проходит через пластину, может пройти только в том случае, если он точно соответствует частоте экспонирующего света. В результате получается красивое полноцветное изображение. Поскольку сделать это изображение сложно и из-за трудностей, возникающих при создании копии, этот процесс отошел на второй план.

Доктор Эдвин Лэнд, прославившийся поляроидом, в рамках своего исследования по разработке моментальной цветной пленки повторил метод Джеймса Кларка Максвелла, который сделал первое цветное изображение 1855 года. Максвелл использовал красный, зеленый и синий фильтры. Лэнд смог повторить одно и то же изображение, используя только красный и белый цвета, однако его цветная пленка Polaroid была основана на фильтрации красного, зеленого и синего цветов.

Ученый, работавший над созданием системы цветного телевидения, смог передавать цветные изображения (однако с искаженными цветами) на обычные черно-белые телевизоры. Они стробировали изображение с разной скоростью, это стимулировало глаз/мозг видеть цветные изображения.

Как насчет странного: в 1850 году Леви Л. Хилл, баптистский священник, дагерротипист из Уэсткилла, штат Нью-Йорк, продемонстрировал цветные дагерротипные пластины. Их увидел редактор Daguerreian Journal, и Хиллу предложили 100 000 долларов за публикацию. В 1852 году он все же опубликовал, но газета была слишком бессвязной, чтобы представлять ценность. Не может быть никаких сомнений в том, что он преуспел. Не кто иной, как Сэмюэл Морс, известный как More Code, был свидетелем этого процесса. Ни один образец не сохранился, однако другие дагерротиписты утверждают, что они случайно создали полноцветное изображение. Насколько мне известно, цвет дагерротипа больше никогда не повторялся. Предполагается, что это был процесс интерференции, аналогичный тому, что совершил Липпманн.

Современная цветная печать объединяет три субтрактивных основных цвета: голубой (зеленый + синий), пурпурный (красный + синий) и желтый (красный + зеленый). Это связано с тем, что отпечатки просматриваются через свет от близлежащего источника. Этот свет пересекает прозрачный краситель или пигмент, попадает на белую подложку, отражается обратно и проходит через красители во второй раз. Это работает, потому что голубой блокирует красный, пурпурный — зеленый, а желтый — синий. Именно интенсивность этих субтрактивных основных цветов представляет нашему глазу цветовую картину. Цветные негативы и слайды также используют субтрактивные основные цвета. Они модулируют свет, пересекающий пленку, формируя цветное изображение.

Атмосфера Земли отфильтровывает большой процент электрометрической энергии, бомбардирующей нас из космоса. При этом наша атмосфера очень прозрачна в узком диапазоне, шириной около одной октавы, от 400 миллимикронов (миллионных долей миллиметра) до 700 миллимикронов. Не может быть никаких сомнений в том, что зрение человечества эволюционировало благодаря этому диапазону прозрачности.

Было предложено и отвергнуто множество теорий цветового зрения. Однако в результате бесчисленных тысяч экспериментов было обнаружено, что почти все цвета могут быть сопоставлены с помощью подходящих смесей красного, зеленого и синего — поэтому эти цвета помечены как основные цвета света.

При изучении патологии зрения выявлено три типа клеток, чувствительных к цвету. Их называют колбочками из-за их формы. Кроме того, было обнаружено, что эти клетки содержат пигменты, соответствующие цветам, к которым они чувствительны. Совсем недавно было обнаружено, что 12% женщин наделены улучшенным цветовым зрением благодаря четвертому типу колбочек, который дает им значительно расширенный диапазон различимых оттенков. Урок в том, что это непрерывная наука.

Это интересный вопрос, который может вызвать глубокие комментарии.

Есть несколько аспектов, которые следует учитывать.

• Первый аспект — физика цветов . Мы можем наблюдать видимый спектр и видеть, что R, G и B 1) имеют наибольшую поверхность и 2) расположены на одинаковом расстоянии друг от друга 3) спектр как линию можно рассматривать как круг, в котором фиолетовый цвет построенный из синего и красного, и в этом случае 2) является более правильным. Таким образом, здесь есть два явления: 3) важность выбранных цветов и 4) выразительность этих трех цветов для выражения полного спектра путем сложения.

Википедия/видимый спектр

• Второй аспект – это биохимия и экология цветов . Электромагнитные поля, поскольку фотоны имеют определенный цвет (длину волны), связаны с определенным диапазоном молекулярных явлений, таких как колебание атом-атом, колебание связанного угла, химическое поглощение ( электронные переходы HOMO-LUMO ) органическими молекулами или органо-металлическими молекул (именно так создаются цвета в природе, а также людьми с помощью пигментов и красителей), и их появление в природе (возникновение как одно из ключевых явлений в теории естественного отбора Дарвина), насколько мне известно, не является чем-то, что имело бы конкретные аргументы. и это обсуждалось в науке. Появление детекторов цвета — еще одно явление, которое может быть (вероятно, связано) свозникновение цветовой выразительности . Природа состоит в основном (по времени эволюции и по важности) из растений, которые имеют зеленый цвет, поэтому способность различать разные оттенки зеленого имеет большое значение (для выживания), и мы, люди, по-прежнему более чувствительны к зелени, чем ко всем другим цветам. . То, как мы, люди, отличаемся глазами с определенной способностью видеть цвета, является результатом этой эволюции вместе с химией ( естественно возникающие цвета ) природы, поведением (растений и животных). В частности, Природа выбрала эти три цвета (как мы их называем), но это качественное различие, количественное различие происходит в основном в зелени и интенсивности света (мы видим больше яркости, чем фактического цвета).

• На создание человеком основных цветов больше влияет физика, попытка создать теорию и выразительность, а не наши естественные способности. Это имеет свои пределы, поскольку сенсоры и экраны имеют более низкую выразительность, чем природа, и более низкие способности обнаружения в зелени, чем мы, и по мере развития технологий выразительность в зелени улучшается (а также яркость с экранами HDR). Несмотря на то, что сенсоры камеры имеют в два раза больше зеленых сенсоров, чем сенсоры других цветов. Возможно, что если бы мы записывали более 3 диапазонов цветов, но, скажем, 6 (например, в фовеонном датчике, а не в байеровском датчике), у нас была бы гораздо лучшая запись и визуализация реальности. Короче говоря, основные цвета во многих аспектах более удобны, чем абсолютная реальность.Если бы мы могли видеть в инфракрасном диапазоне, как немногие виды змей, нам, возможно, пришлось бы добавить четвертый основной цвет к экранам и сенсорам камер.

Нет. Это особенно раздражает при ремонте автомобилей, поскольку то, что выглядит как идеальное совпадение цвета при солнечном свете, может уже быть нечетким в облачных условиях и может выглядеть совершенно неоднородным в свете уличных фонарей с парами натрия.

Ситуация особенно плоха для отражающих цветов/красок (не говоря уже о люминесцентных цветах, «отражающих» на длинах волн, отличных от тех, которые они принимают, популярных как «отбеливатели» в стиральных порошках), поскольку они являются связующим звеном между непрерывным спектром источника света и кривые восприимчивости глазных конусов, но это уже проблема для цветного света от сцен, снятых датчиками (или фотоматериалом), не соответствующих кривым чувствительности человеческого глаза. Это то, что дает нам такие вещи, как настройки «баланса белого» и фильтры неба.

Производители различных красок и пигментов (и света) не могут позволить себе рассматривать только три точки спектра: у них есть специальные сетчатые фильтры для получения более детального представления цветового спектра.

Музеи изобразительного искусства по-прежнему склонны использовать лампы накаливания, поскольку они лучше всего соответствуют спектру солнечного света, и это свет, с которым в прошлом отбирались и оценивались оригинальные пигменты.

Если бы у нас были клетки, сигнализирующие желтым цветом (длина волны около 580 нм) в наших глазах, тогда желтый был бы основным цветом света.

Однако мы этого не делаем. Поэтому мы воспринимаем желтый цвет по-разному, а именно, когда одновременно активируются колбочки для красного и зеленого цветов. Есть несколько способов, как это может произойти:

• У нас есть источник света с длиной волны около 580 нм. Скажем, это желтый цветок в солнечном свете. Мы видим его желтым, потому что наше восприятие цвета неточно. Светочувствительные клетки сетчатки также сигнализируют, когда длина волны не совсем правильная. Таким образом, желтый свет одновременно стимулирует красный и зеленый. Для клеток, которые стимулируются красным светом, желтый свет немного отклоняется, но не слишком сильно. Аналогично для зеленого. Таким образом, и красный, и зеленый сигнализируются, и мы воспринимаем это как желтый.

• У нас есть два источника света, один красный, а другой зеленый. Допустим, это пиксели на экране компьютера. Если вы посмотрите на желтый пиксель через увеличительное стекло, вы обнаружите два крошечных пятна, одно зеленое, другое красное. Из-за этого сигнализируется и зеленый, и красный, и мы воспринимаем это как желтый.

• Также возможно сочетание обоих, например, трех источников света: красного, желтого и зеленого; или гладкий или волнистый спектр света. Все, что имеет значение, это то, что красный и зеленый оба стимулируются, чтобы дать восприятие желтого.

Эти пути очень разные, но мы воспринимаем их без разбора как желтые.

Представьте себе инопланетянина, основной цвет которого желтый. Ей бы не хватило наших цветных отпечатков и экранов. Она подумала бы, что мы частично дальтоники, не видя разницы между миром, который она воспринимает, и нашими цветными отпечатками и экранами.

Это означает, что основные цвета света — всего лишь артефакты нашего цветового восприятия.

Существуют ли основные цвета в реальном мире?

Конечно, они существуют, как ноты наших музыкальных гамм действительно существуют в реальном мире в виде звуковых волн, достигающих наших ушей. Но существует гораздо больше того, что мы подобным образом не сопоставляем понятиям нашего восприятия и не пытаемся воспроизвести способом, подходящим для имитации.

Рассмотрим кошмар производителя цветных телевизоров, которому поручено обслуживать клиентскую базу креветок-богомолов: всего у них есть 12 различных каналов приема цвета, не только включающих световые частоты в ультрафиолетовом спектре, но и различные виды поляризации. Создание камуфляжа, способного скрыться от этих хищников, является сложной задачей.

Наши рецепторы не настроены специально на ответ на сигналы R, G, B, но это 3 разных типа, которые имеют разные кривые отклика, и наиболее значительные различия в кривых отклика находятся в областях, связанных с понятиями R, G, B. Фактические кривые отклика массивов цветных фильтров различаются у разных производителей и отчасти моделей и должны быть согласованы с соответствующими алгоритмами отображения RGB и баланса белого.

Это отличается от времен пленки, когда опыт обработки цвета не был собственным делом производителя камеры (кроме предотвращения хроматической аберрации), а работой производителей пленки (и фотобумаги) и их лицензированных лабораторных процессов, что приводило к созданию более крупных специализированных отделов. сосредоточены на восприятии и обработке цвета.