RGB ile iyi temsil edilmeyen ortak malzemeler var mı?


34

Grafiklerde RGB ve diğer renk uzaylarını, ışık dalga boylarının tam spektrumuna bir yaklaşım olarak kullanırız. Bu açıkça genel olarak oldukça işe yarar, ancak karmaşık bir emisyon / yansıma / absorpsiyon spektrumuna sahip olması nedeniyle görünümü RGB oluşturma ile iyi temsil edilmeyen günlük yaşamınızda karşılaşabileceğiniz her hangi bir yaygın ortak nesne / malzeme / olay var mı? ?

Mevcut cevaplar esas olarak belirli bir RGB gamının dışındaki renklere odaklanırken, örneğin, bir nesnenin renginin, RGB arasındaki bir etkileşimden dolayı RGB'de işlendiğinde "yanlış" göründüğü örnekler olup olmadığını duymakla da ilgileniyorum. ışık kaynağı spektrumu ve nesnenin yansıma spektrumu. Başka bir deyişle, bir spektral oluşturucunun size daha doğru sonuçlar vereceği bir durum.


Kredi: Bu soruyu önceki özel beta sürümünde beğendim, bu nedenle burada çoğaltıyorum. Başlangıçta Nathan Reed tarafından istendi


2
Bir süre önce okuduğum bu makaleyi hatırladım. Yazarlar, spektral ve RGB tarafından oluşturulan sonuçları farklı aydınlatıcılarla karşılaştırır. Maalesef karşılaştırma bir renk şeması üzerinde yapıldığı için farklılıkların gerçek yaşam sahnelerini ne kadar etkilediğinden emin değilim. cg.cs.uni-bonn.de/en/publications/paper-details/...
yuriks

Bira yasası (rengin şeffaf bir cisim üzerinden mesafeden alınması) rgb ile modellenmesi zordur.
Alan Wolfe

@trichoplax Gürültü için özür dilerim!
kullanıcı

@luserdroog ilgiye teşekkür eder :) Bu soru sadece malzemelerle ilgili olsa da, renk uzaylarıyla ilgili yeni sorular yapabilirdik ...
trichoplax 30:15 '

Yanıtlar:


25

Dikkate alınması gereken çeşitli sınırlamalar vardır.

Bir ışın yolunun dalga boyuna bağlı olduğu etkiler

Bunlar, spektral görüntülemenin gerekli olduğu bir efektler sınıfıdır ve burada bazı ilginç örnekler verilmiştir. Benedikt Bitterli'nin cevabında . Basit bir örnek, beyaz ışığı bir tayfa bölen ve gökkuşağı renkleri veren bir prizmadır. Farklı dalga boylarına sahip ışınlar, prizmadan geçerken farklı açılardan kırılır, böylece prizmanın arkasındaki duvarın, kurucu renklerine bölünmesine neden olan ışığın çarpması sağlanır.

Bu, gerçek hayatta monokrom sarı ışığın bir prizmadan parlatılması sarı ışığın ortaya çıkmasına neden olacağı anlamına gelir, ancak sarıya yaklaşan kırmızı ve yeşil ışık karışımının parlatılması ayrı kırmızı ve yeşil ışığın ortaya çıkmasına neden olur. Yalnızca 3 ana renk kullanıldığında, beyaz ışık yalnızca bu üç renge bölünür, süreksiz görünen gökkuşağı efektleri verir ve hiç ayrılmaması gereken monokromatik ışık, yaklaşan ana renk bileşenlerine ayrılır. Beyaz ışığın ayrılması, daha fazla sayıda ana renk kullanılarak geliştirilebilir, ancak bu, süreksizliklere neden olur ve monokromatik ışığın sonuçları, daha dar da olsa, hala bölünür. Doğru sonuçlar için sürekli bir spektrumun örneklenmesi gerekir,

Tek bir fotoğrafta yakalanamayan yüzey efektleri

Örneğin yanardönerlik , her bir göz için farklı bir renk gösterir, böylece hareketsiz bir görüntü orijinal nesneyle aynı görünmez. İlk başta fark etmeyeceğiniz birçok günlük örnek var. Yaygın olarak kullanılan pek çok kuşun uzak bir yerde siyah veya gri görünmesine rağmen yanardöner tüyleri vardır. Yakın, onlar şaşırtıcı derecede renkli.

Yalnızca 3 ana renk kullanan bir işleyici, bu etki için gereken dalga boyuna göre ışığın yayılmasını sağlayamaz. Bir spektral oluşturucu yayılmayı doğru şekilde simüle edebilir, ancak tam efekt hala tek bir görüntüde yakalanamıyor. Bir 2d fotoğraf bile bunu doğru şekilde yakalayamaz, oysa yanardöner bir nesnenin 3B bir fotoğrafı, sol ve sağ gözlere karşılık gelen fotoğraflar farklı renklendirileceği için parıltılı bir etki verir. Bu, RGB renk alanının kendisinden ziyade 2d görüntülerin sınırlandırılmasıdır. Bununla birlikte, bir 3d görüntüde bile, RGB'nin aşağıda açıklandığı gibi tek renkli renkleri görüntüleyememesi nedeniyle yanardöner nesnede doğru şekilde görüntülenmeyen renkler olacaktır.

İnsan gözünün RGB’de görüntülenemeyen algılayabildiği renkler

RGB, tarihsel olarak cihaza bağımlıydı ve bu nedenle platformlar arasında güvenilmezdi. Renk uzayı Lab gibi algısal olarak üniform geliştirmeler var , ancak bunlar hala trikromatik (3 bileşene sahip). Üç bileşenin trikromatik bir gözle algılanabilecek tüm renkleri görüntülemek için neden yetersiz olduğu hemen belli değil, ancak bu makale onu iyi ve erişilebilir bir şekilde açıklıyor. Sayfa 7'den:

Örneğin, 635 nm (kırmızı), 532 nm (yeşil) ve 447 nm'de (mavi) monokromatik primerlere sahip modern bir lazer görüntüleme sistemi kullanarak, 580 nm'de (monokromatik bir ışık algısını simüle edip edemediğimizi görelim). turuncu renk). Tek renkli turuncu uyaran yeşilimsi ve kırmızımsı külahları heyecanlandırdığı için, hem yeşil hem de kırmızı primerlerin katkısı gerekirken, mavi primerin katkısı gerekli değildir. Sorun yeşil primerin mavimsi konileri uyarması ve turuncu uyaranın tam olarak çoğaltılmasını imkansız kılmasıdır.

İnsan gözü koni hassasiyetlerinin diyagramı (ayrıca sayfa 7'de) örtüşmenin ne kadar geniş olduğunu ve bu açıklamanın görselleştirilmesine yardımcı olduğunu gösterir. Buraya Wikipedia'dan benzer bir grafik ekledim: (Wikipedia konumu için grafiğe tıklayın)

İnsan gözündeki 3 farklı koninin hassasiyetinin grafiği

Kısacası, insan gözünün üç farklı konisinin (renk sensörleri) her biri tarafından toplanabilen renk aralığı arasındaki örtüşme, monokromatik bir rengin, yakındaki birincil renk karışımından ayırt edilebileceği ve dolayısıyla primer karışımın ayırt edilebileceği anlamına gelir. renkler tüm monokromatik renkleri hiçbir zaman doğru bir şekilde görüntüleyemez.

Çevremizdeki çoğu tek renkli renkler yerine geniş bir frekans aralığında ışık yayar veya yansıttığından, bu fark günlük yaşamda genellikle farkedilmez. Bununla birlikte, dikkate değer bir istisna sodyum lambalarıdır. Bu sarı-turuncu sokak ışıklarını kullanan dünyanın bir yerinde yaşıyorsanız, yayılan ışık tek renklidir ve basılı bir fotoğraftan veya ekrandaki bir görüntüden biraz farklı görünür. Sodyum ışığın dalga boyu, yukarıda belirtilen örnekten 580 nm olur. Sodyum sokak lambaları olan bir yerde yaşamıyorsanız, aynı tek dalga boyundaki ışığı bir alev üzerine ince ezilmiş sofra tuzu (sodyum klorür) serperek görebilirsiniz. Parıldayan sarı ışık noktaları, film üzerinde tam olarak yakalanamaz veya ekranda gösterilemez. Hangi üç ana rengi seçerseniz seçin

Bu sınırlamanın, 3 ana boyanın rengini karıştırmak, bir kamera filminde 3 foto reaktif kimyasal kullanarak veya 3 farklı renk sensörlü bir dijital kamerayla fotoğraf çekmek veya 3 farklı birincil renk filtreli bir tek sensör için aynı derecede geçerli olduğuna dikkat edin. Bu sadece dijital bir sorun değil ve sadece RGB renk alanı ile sınırlı değil. Lab renk uzayının ve çeşitlerinin ortaya koyduğu gelişmeler bile eksik renkleri geri getiremez.

Çeşitli etkiler

Çoklu dağınık yansımalar (renk kanaması)

Parlak renkli bir mat yüzey beyaz bir mat yüzeye yakınsa, beyaz yüzey diğer yüzeyin bir kısmını gösterir. Bu tamamen kırmızı, yeşil ve mavi bileşenler kullanılarak oldukça iyi modellenebilir. Renkli yüzeyin rengini veren kırmızı, yeşil ve mavinin aynı kombinasyonu beyaz yüzeyden yansıyabilir ve bu rengin bir kısmını tekrar gösterebilir. Ancak, bu yalnızca ikinci yüzey beyazsa çalışır. İkinci yüzey de renkliyse, renk kanaması bazı durumlarda sert şekilde yanlış olur.

Benzer renkte görünen iki yüzey düşünün. Bir tanesi sarı etrafındaki dar bir dalga boyu aralığını yansıtır. Diğeri kırmızı ile yeşil arasında geniş bir dalga boyu aralığını yansıtır ve sonuç olarak sarı görünür. Gerçek hayatta, bir yüzeyde diğerinden dolayı gösterilen ışık simetrik olmaz. Geniş dalga boyu aralığı yüzeyine diğerinden ulaşan ışığın çoğu, gelen dalga boylarının dar aralığının tümü daha geniş aralık içinde olduğu için tekrar yansıtılacaktır. Bununla birlikte, diğerinden dar dalga boyu aralığına ulaşan ışığın çoğu dar aralığın dışında olacak ve yansıtılmayacaktır. Bir RGB oluşturucusunda, her iki yüzey de yansıtılan ışıkta hiçbir fark yaratmadan, monokromatik kırmızı ve monokromatik yeşil karışımı olarak modellenecektir.

Bu, farkın gözle anında fark edilebileceği aşırı bir örnektir, ancak en az renk kanaması içeren görüntülerde en ufak bir fark olacaktır.

Bir dalga boyunu emen ve diğerini yayan malzemeler

joojaa'nın cevabı , ultraviyole ışığının kar tarafından absorbe edilmesini ve görünür ışık olarak yeniden yayılmasını tanımlamaktadır. Bunun daha önce karla olduğunu duymamıştım (ve sinir bozucu bir şekilde onu destekleyecek herhangi bir kanıt bulamamıştım - bunun neden karın “beyazdan daha beyaz” olduğunu açıklasa da). Bununla birlikte, ekstra parlak beyazlar elde etmek için bir kısmı çamaşır yıkama deterjanlarına ve kağıda ilave edilen çok çeşitli diğer malzemelerle gerçekleştiğine dair çok sayıda kanıt vardır. Bu, bir yüzeyden çıkan toplam görünür ışığın o yüzey tarafından alınan toplam görünür ışıktan daha fazla olmasına izin verir, bu da yine sadece RGB kullanılarak iyi bir şekilde modellenmez. Bu konuda daha fazla okumak istiyorsanız, aranacak terim Floresan .

3'ten fazla ana renge sahip gözler

Gözlerinde 3 türden fazla koni bulunan hayvanlar vardır, bu da 3'ten fazla ana rengi algılamalarını sağlar. Örneğin, birçok kuş, böcek ve balık dört ana rengi algılayan tetrakromatlardır . Hatta bazıları beşi algılayan pentakromatlardır . Bu tür yaratıkların görebildiği renk yelpazesi, yalnızca RGB kullanarak görüntülenebilir aralığı cüceler. Bunların çok ötesinde , on iki farklı külahı temel alan renkleri gören bir dodecachromat olan mantis karidesi var . Bu hayvanların hiçbiri bir RGB ekran tarafından karşılanmayacaktı.

Fakat daha da ciddisi, insan gözlerine yönelik görüntüler için bile , 4 ana renkte görmekte olan ve muhtemelen 5 veya 6'yı görebilen bazılarının görüldüğü gibi insan tetrakromatlarının olduğuna inanılmaktadır. Ticari olarak uygulanabilir 3'ten fazla birincil renk içeren ekranlar yapmak için yeterli sayıda, ancak gelecekte bir insanın kaç tane birincil renk görebildiğini belirlemek kolaylaşırsa, bu, gelecek nesillerde popülasyon boyunca yayılmasını sağlayan çekici bir özellik olabilir. Eğer büyük torunlarınızın çalışmanızı takdir etmesini istiyorsanız, onu hexachromatic monitörle uyumlu hale getirmeniz gerekebilir ...


Bu soru ile pek ilgili değil, ancak ilgili: Gerçek dünyada veya RGB görüntülerinde mevcut olmayan renkleri görmek istiyorsanız , Kimerik Renklere bakın ...


15

RGB ile tam olarak üretilemeyen en belirgin spektral etkinin, spektral olarak değişken kırılma indeksine sahip (genellikle Sellmeier denklemi ile modellenmiş) dielektriklerin neden olduğu dağılım olduğuna inanıyorum .

Diğer spektral fenomenler genellikle dalga etkilerinden kaynaklanır. Her zaman gerçek hayatta karşılaşılan bir örnek, birbirinin üzerine yakın bir şekilde yerleştirilmiş bir veya daha fazla yansıtıcı yüzeyden kaynaklanan (örneğin yağ sızıntıları, sabun köpüğü) ince film girişimidir . Bazen gözlemlenebilecek başka bir dalga etkisi , CD'lerin korkak görünümüne neden olan kırınım ızgaralarının neden olduğu kırınımdır .


7

RGB çalışır, çünkü duyusal aparatımız bu şekilde çalışır. Dağılımın yanı sıra, bazı insan yapımı malzemeler ve böcek gövdeleri bazen çok sıkı renk bantlarına sahip yüzeylere sahiptir. Bunlar geniş spektrumlu renderleme işleminden faydalanabilir.

Ancak bu etkilerin birçoğu oldukça yerelleştirildiğinden, gölgelendiricinin sadece garip çalışmasını sağlamakla sık sık kaçabilirsiniz. Bu doğru yansıma ve kırılmalarda işe yaramaz ancak hiç kimsenin farketme olasılığı yoktur. Bazı fizik simülasyonları yapmıyorsanız, bu gerçekten önemli bir şey değil. Ancak optik tasarlarsanız, bu büyük bir sorun olabilir.

Kar gibi bazı malzemeler de gelen ultraviyolei görünür ışığa dönüştürür. Yine bu tür bir etki genellikle gölgelendiriciler / özel ışık grupları tarafından gerçekleştirilebilir.

Kelebek kanatları ayrıca dalga fazlarını ve gelen ışığın formlarını manipüle ettiği için bir meraktır. Yani bunlar üzerinde fizik simülasyonu yapmak istiyorsanız o zaman bu çok önemli.

Işığın kutuplanması da böcekler ve su etkilerinde büyük bir faktördür.


3

Sadece yukarıdaki mükemmel önerileri eklemek için, bir ultraviyole kanalı olmadan, flüoresan maddelerin modeleştirilmesinin zor olacağı aklıma geldi.


1
Bu bir cevaptan çok bir yorum gibi görünüyor. Belki flüoresan malzemelerin neden ultraviyole kanalına bağlı olduğunu ve bazı referanslar sağladığını detaylandırabilirsiniz
Martin Ender

1
Bu yazımda sadece floresan kelimesini kullanmamaktan bahsettim. Her neyse, bu, gölgelendirici düzeyinde gerçekleştirilebilir.
joojaa

@joojaa: Üzgünüm .. kaçırdım. Bunu yapmak için bariz bir düğme olsaydı yayınlarımı silerdim. Bununla birlikte, bunu söylemiş olsam da, başka bir yerde (sadece gölgelendiricilere değil) başka kanallara ihtiyaç duymaya başlayacağınızı söyleyebilirim, örneğin anında çevre haritaları oluşturma.
Simon F,

2
Sil veya silme, benim için aynı. Onu genişletmenizi görmek isterim. Daha iyi netlik veya yeni bilgilerle katkıda bulunduğunuz sürece kanıtları ve farklı şekilde söylenen şeyleri desteklemede yanlış bir şey yoktur.
joojaa,
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.