Renkleri göstermek için neden dalga boyları yerine RGB kullanıyoruz?


47

Bildiğimiz gibi, belirli bir ışık ışınının rengi, frekansına (veya dalga boyuna ) bağlıdır . Ayrıca, ilk önce dijital kameralar tarafından yakalanan bilgiler değil mi? Öyleyse, renkleri dijital olarak temsil etmek için neden RGB (veya CMYK , HSV vs.) gibi formatlar kullanıyoruz ?


23
Görünür ışığın her dalga boyunu bağımsız olarak ölçebilen bir spektrometrenin fiyatını, üç farklı renk tarafından filtrelenen toplam ışığı ölçen bir kolorimetrenin fiyatıyla karşılaştırdınız mı?
Michael C,

6
Diğer cevaplarda bahsedilmediğinden bahsetti: Bilgisayar sistemlerinde rengi temsil etmek için sadece RGB kullanmıyoruz. Çoğu yakalama ve görüntüleme sisteminin "yerel" davranışıyla eşleştiği için en geleneksel olanıdır, ancak yaygın olarak kullanılan diğer iki gösterimi vardır: HSV ve YUV. Ayrıca CIE'nin ayrıntılarına bakmaya değer: insan tarafından algılanan renk ve spektral renk aynı değil!
pjc50

4
@ pjc50 Cevap olması gereken iyi bir bilgi. Sadece yaratılmayı dilen bir cevabın var gibi. Yaratmak ister misin?
scottbb

19
Sorunuz herhangi bir rengin tek bir frekans / dalga boyu ile tanımlanabileceği anlamına geliyor gibi görünüyor. Bununla birlikte, durum böyle değildir: tüm griler (beyaz dahil) ve pembe veya kahverengi gibi birçok renk tek bir frekansla tanımlanamaz, bunlar mutlaka birkaçının bir kombinasyonudur.
jcaron

14
Bu yüzden bir dizi (dalga boyu, yoğunluk) tote olacaktır. Biz fakir insanların sadece bu dalga boylarının üçünü ("ham") "gördüğünde" göz önüne alındığında, bu kümesi yalnızca eşleşen dalga boylarına göre filtreleyebiliriz. Kahretsin, biz üç kırmızı (kırmızı, yoğun), (yeşil, yoğun), (mavi, yoğun) ile bitiyoruz. Yaygın olarak RGB olarak bilin :-)
jcaron

Yanıtlar:


11

Önceki cevaplarda bazı yanlış anlamalar olduğunu düşünüyorum, işte doğru olduğunu düşündüğüm şey işte. Kaynak: Noboru Ohta ve Alan R. Robertson, Kolorimetri: Temelleri ve Uygulamaları (2005).

Bir ışık kaynağının tek bir frekansa ihtiyacı yoktur. Dünyada gördüklerimizin çoğu olan yansıyan ışığın tek bir frekansa ihtiyacı yoktur. Bunun yerine bir enerji spektrumuna, yani enerji içeriğini frekansın bir işlevi olarak sahiptir. Spektrum, spektrofotometreler adı verilen cihazlarla ölçülebilir.

On dokuzuncu yüzyılda keşfedildiği gibi, insanlar aynı renge sahip birçok farklı spektrum görüyorlar. Lambalar ve filtreler vasıtasıyla iki farklı spektrumun ışığının üretildiği ve insanlara sorulan deneyler aynı renkte midir? Bu tür deneylerde, bir kişi insanların spektrumu görmediğini, ancak yalnızca belirli ağırlıklandırma işlevleriyle bütünleştiğini doğrular.

Dijital kameralar, bir spektrofotometre ile göreceğiniz tam spektrumun değil, farklı filtrelerle kaplı fotodiyot setlerinin ışığına olan yanıtı yakalar. Üç veya dört farklı filtre türü kullanılır. Sonuç kamera tarafından çiğ dosya çıktısında saklanır, ancak çoğu kişi ham dosyaların kamera üreticileri tarafından "daha fazla veya daha az" pişirildiğinden şüphelenir (kamera sensörleri elbette özeldir). Fizyolojik tepkiler ham verilere bir matris dönüşümü uygulanarak yaklaştırılabilir.

Kolaylık sağlamak için, fizyolojik tepkilere yaklaşımlar kullanmak yerine, renklerin isimlendirilmesi için diğer sayı üçlü tipleri kullanılır, örneğin, https://en.wikipedia.org/wiki/Lab_color_space (ancak sayfadaki uyarıya bakınız). Tahmin edilebilecek fizyolojik tepkilerin tamamını ifade edebilen üçlüleri, RGB gibi diğerlerinden ayırt edememeli. İkincisi, bilgisayar ekranlarının görüntüleyebileceği renkleri ifade ettikleri için kullanılır. Lab gibi üçlülerden veya ham verilerden gelen dönüşümlerin sonucudur. CMYK yazıcılar içindir.


Doğru ve özlü cevap! Bir ışık kaynağının tek bir frekansa ihtiyacı yoktur.
Karan Karan

1
Ayrıca, her renk tonu tek bir dalga boyu ışık kaynağıyla çoğaltılamaz! Bir elektronik senin dalgaboyu-şifreli görüntüyü yeniden oluşturmak için bir sonraki fırsatı :) Ve ucuz ayarlanabilir ışık kaynağında kahverengi LED almak için saklamak için :) senin de çırakları Gönder
rackandboneman

RGB, tüm renk aralığını tanımlayabilen veya tanımlayamayan tekil bir terim değildir. sRGB, defacto standardıdır ve tüm insan tarafından algılanabilen tristimulus değerlerini tanımlayamaz - renkler - ancak scRGB, üç ana renk için negatif değerlere izin vererek tam seti kapsayan sRGB'nin önemsiz bir uzantısıdır. # ffff00 saf bir renk değil, ondan mavi bir çıkartma elde edebilirsiniz.
John Dvorak

Biz "ucuz" şartı düşerse @rack, elektrikle kontrol edilen ince film olabilir hüner koparmak mümkün. Teknolojinin henüz var olduğunu sanmıyorum, ancak yapıldığını görmeyi çok isterim.
John Dvorak

sRGB, tanımlanmış sRGB sınırları olmadan RGB değerleri tarafından ifade edilebilecek olandan çok daha küçük bir renk uzayıdır. Diğer renk uzayları da RGB'nin formlarıdır, ancak tanımlanmış sınırlar (her kanal için minimum ve maksimum değerlerin ne olduğu) daha büyük olduğu için çok daha büyük bir renk alanı ifade edebilir.
Michael C,

45

Görüntüleme mühendisinin amacı her zaman kamerayla dış dünyanın sadık bir görüntüsünü yakalamak ve bu görüntüyü gözlemcinin yaşam resmine bakabileceği şekilde sunmak olmuştur. Bu hedefe asla ulaşılamamıştır. Aslında bugün yapılan en iyi görüntüler kırılgan. Bu hedefe ulaşılsaydı, güneşli manzaraların görüntüsünü rahatça görebilmek için güneş gözlüklerine ihtiyacınız olacaktı.

Kameraların neden insan görsel tepkisini yaratan tüm radyant enerjiyi yakalamadığını soruyorsunuz. Modern fotoğraf makinesi neden kırmızı, yeşil ve mavi olan ana ışık renkleri dediğimiz üç dar segmenti yakalar?

Cevap, gördüğümüz, yani insan görsel tepkisi kategorisine girer. Yıllar boyunca, insanların renkleri nasıl gördüğüyle ilgili birçok teori öne sürülmüştür. Şimdiye kadar herkes renkleri nasıl gördüğümüzün her yönüyle ilgili tatmin edici bir açıklama yapamadı. Dalga uzunlukları, gözlerimizin, 400 ila 700 milimikron aralığını kapsayacak kadar hassas olduğunu göstermektedir. Dünyanın atmosferinin bu aralığa şeffaf olması tesadüf değildir.

Bir ışık kaynağına baktığımızda, herhangi bir dalga boyunu tek başına sunulmadığı sürece ayırt edemeyiz. Beyaz bir ışık kaynağına baktığımızda, belirli bir rengi izole edip tanımlayamıyoruz. Göz / beyin kombinasyonumuz, frekansın karışımını neyin oluşturduğunu analiz etmeden ışığın rengini yorumlar. Buna önem veren bilim adamları, deneyimle, sadece üç rengi çeşitli oranlarda karıştırarak neredeyse tüm renklerin üretilebileceğini kanıtladılar. Başka bir deyişle, insan gözüne sunulması, çeşitli yoğunluklarda, kırmızı, yeşil ve mavinin bir karışımı olarak, çoğu spektrum rengin, tam olarak değil yakın bir yaklaşımla çoğaltılabilir. Bu, Genç Renk Vizyonu Teorisi başlıklı Thomas Young'ın (İngiliz 1773 - 1829) eseriydi.

Young'ın teorisi üzerine inşa edilen James Clerk Maxwell (İngiliz 1831 - 1879), dünyaya üretilen ilk renkli fotoğraf fotoğrafçılığını gösterdi. 1855'te üç projektör kullandı ve tek bir ekrana yansıtılan üç görüntüyü birleştirdi. Her projektör renkli bir filtreyle donatılmıştır. Üç görüntü, her biri kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç ışık ana renginden biriydi. Yansıtılan film görüntüleri, her biri üç ışık prömiyerinin bir filtresine maruz bırakılan üç siyah beyaz film parçası üzerinde üç ayrı fotoğraf çekilerek gerçekleştirildi.

1855'teki o günden bu yana, renkli resimler yapmak ve görüntülemek için sayısız yöntem araştırılmıştır. Erken renkli hareketli görüntüler, sadece iki renk kullanarak zayıf renkli görüntüler yansıtıyordu. Polaroid Corp. kurucusu Edwin Land (Amerikan 1909 - 1991), sadece iki ana renk kullanarak renkli fotoğraflar çekmeyi denedi. Bu bir laboratuvar merakı olarak kaldı. Şimdiye kadar, en sadık renkli görüntüler, üç renkli primer kullanılarak yapılmıştır. Ancak, bir adam olan Gabbriel Lippmann (Fransız 1845 - 1921) tüm görsel ışık spektrumunu yakalayan güzel renkli görüntüler elde etti. Ayna destekli siyah beyaz film kullanan bir yöntem geliştirdi. Açıktaki ışık filme nüfuz etti, aynaya çarptı ve tekrar filme yansıdı. Böylece pozlama, açığa çıkan ışığın iki geçişi yoluyla yapıldı. Görüntü, açığa çıkan ışığın dalga uzunluğuna eşit aralıklarla düzenlenmiş gümüşden oluşur. İzlendiğinde, film sadece ışığa maruz kalan ışığın dalga boylarına uyan geçmesine izin verdi. Kişi, pigment boya içermeyen tam renkli bir görüntüye bakabilir. Eşsiz ve güzel, Lippmann süreci pratik değildir. Film ve dijital kameralarımız, Maxwell'in kullandığı yönteme geri dönüyor. Belki insan vizyonunu ve renk teorisini incelerseniz, belki de bilimimizi geliştiren ve ilk gerçek sadık görüntüyü elde eden kişi olacaksınız. Film ve dijital kameralarımız, Maxwell'in kullandığı yönteme geri dönüyor. Belki insan vizyonunu ve renk teorisini incelerseniz, belki de bilimimizi geliştiren ve ilk gerçek sadık görüntüyü elde eden kişi olacaksınız. Film ve dijital kameralarımız, Maxwell'in kullandığı yönteme geri dönüyor. Belki insan vizyonunu ve renk teorisini incelerseniz, belki de bilimimizi geliştiren ve ilk gerçek sadık görüntüyü elde eden kişi olacaksınız.


5
R, G, B sistemleri üç dar veya spesifik renk değildir, her biri nispeten geniş bir spektral aralıktır ve nispi oranları ilave renk karışımına izin verir.
Brandon Dube,

5
@ BlueRaja - Danny Pflughoeft - Tıp bilimi az önce dört koni hücresi olan küçük insan gruplarını tespit etti. Renkli görüntüler, görüntünün hızlı şekilde yanıp sönmesiyle siyah beyaz TV'de görselleştirilebilir. Renk körü bireyler, özel renkli gözlükler kullanarak renk görüntüsünü yeniden kazanabilirler. Bilim günden güne ilerler.
Alan Marcus

3
@AlanMarcus, yeşil filtrenin bile 125nm bant genişliğine sahip, 400-700 olarak görüldüğünü belirlediğimizde, "dar, belirli renk" iniz için tayfın BİR ÜÇÜ de dahil değil. Serbest aralığın üçte biri dar tanımlanmış, spesifik bir renk değildir.
Brandon Dube,

6
@BrandonDube: Bir resim çekmenize veya görüntülemenize bağlı olarak değişir. Bir resim çekerken, her bir R, G, B bileşeni insan algısını yansıtmak için geniş bir alana sahip olmalıdır. Bir resmi görüntülerken, daha geniş bir gam elde etmek için her bir bileşenin dar bir aralıkta olması daha iyidir.
Dietrich Epp

2
"Benzersiz ve güzel, Lippmann süreci pratik değildir." - Sebebini açıkla. Yoksa gümüş pahalı olduğu için mi?
17'de

35

Dedin,

bu ilk başta dijital kameralar tarafından yakalanan bilgilerdir.

Bu doğru değil. Kendi başlarına, çoğu dijital kameradaki sensörler, insanların kızılötesi ve ultraviyole spektrumunda görebildiklerinin ötesinde, geniş bir ışık frekansı bandına yanıt verir. Sensörler bu kadar geniş bir ışık spektrumunu yakaladıkları için , ışık dalga boylarının korkunç ayırımcılarıdır . Yani, kabaca konuşursak, dijital sensörler siyah beyaz görüyor .

Çoğu kamera sensörü için, renkleri yakalamak amacıyla sensörün önüne renk filtresi dizisi (CFA) adı verilen renkli filtreler yerleştirilir . CFA (bazen denilen her sensör pikseli döner Sensel bir içine) öncelikle kırmızı, yeşil veya mavi ışık sensörü. Ham sensör verilerini siyah beyaz bir resim olarak görecek olsanız, biraz tonlanmış, siyah beyaz bir gazete kağıdı görüntüsüne benzeyen parçalanmış görünür. Yüksek büyütmede yakınlaştırırken, görüntünün bireysel pikselleri dama tahtası benzeri bir görünüme sahip olur.

Yorumlama kırmızı, yeşil ya da uygun olarak mavi olarak ham görüntü verilerinin tek tek kareler, bir renk, bir renk yarı tonlu gazete makalesinde benzer görüntünün versiyonunu Titrek göreceksiniz.

Bayer color filter dizisi, Wikimedia Commons'dan
Bayer renk filtresi dizisi, kullanıcı Cburnett , Wikimedia Commons. CC BY-SA 3.0

Görüntü verilerini kameraya kaydederken veya bir bilgisayarda son işlemden geçirirken, görüntü kaldırma denilen bir işlemle , renk verisi dizisi tam çözünürlüklü bir RGB renkli görüntü oluşturmak için hesaplamalı olarak birleştirilir. Demosaicing işleminde her pikselin RGB değeri, yalnızca pikselin değerini değil, onu çevreleyen yakınlardaki piksellerdeki verileri de dikkate alan bir algoritma ile hesaplanır.

O zaman neden renkleri dijital olarak temsil etmek için RGB formatını kullanıyoruz?

Trikromik bir renk modeli kullanıyoruz çünkü insanlar renkleri böyle algılıyorlar. Wikipedia'dan Trichromacy makalesinden ,

Trikromatik renk teorisi, Thomas Young'un renk görüşünün üç farklı fotoreseptör hücresinin sonucu olduğunu öne sürdüğü 18. yüzyılda başladı. Hermann von Helmholtz daha sonra , normal görme aralığını oluşturmak için normal renk aralığını oluşturmak için üç dalga boyuna ihtiyaç duyduğunu gösteren renk eşleştirme deneylerini kullanarak Young'ın fikirlerini genişletti .

Böylece, yakalama biz bir ölçüde benzer bir biçimde, ne görebilirsiniz bu kameralar inşa biz nasıl gördüğünü . Örneğin, gördüklerimizi yakalamayı ve çoğaltmayı hedefleyen tipik fotoğrafçılık için, kızılötesi ve ultraviyole dalga boylarını yakalamak da pek mantıklı gelmiyor.


  1. Tüm sensörler bir CFA kullanmaz. Foveon X3 Sigma DSLRs ve aynasız kamera tarafından kullanılan algılayıcı, gerçeğine dayanır farklı derinliklere ışık nüfuz farklı silikon dalga boyları. X3 sensöründeki her piksel bir kırmızı, yeşil ve mavi algılayıcı fotodiyot yığınıdır. Her piksel gerçekten bir RGB sensörü olduğundan, Foveon sensörleri için ses çıkarmaya gerek yoktur.

    Leica M Monochrom sensör üzerinde CFA yok pahalı bir siyah-beyaz-tek kamera. Gelen ışığın filtrelenmesi olmadığı için, kamera ışığa karşı daha duyarlıdır (Leica'ya göre,% 100 veya 1 durak, daha hassastır).


12

Kameraların ve ekranların RGB'de çalışmasının nedeni retinalarımızın bu şekilde çalışmasıdır .

Gözlerimiz renkleri bu bileşenlerle (RGB) kodladığından, yalnızca saf dalga boylarını değil (her bir kromatik bileşen için daha az ya da deterministik bir retina tepkisi oluşturan) oluşturan kodlama yapmak çok uygun bir sistemdir (kesinlikle tek olan olmasa da). , ama aynı zamanda karışık renkler.

Mantık, "herhangi bir renk kombinasyonu beyne yalnızca üç bileşenin bir kombinasyonu olarak verilebiliyorsa, görsel sistemi yalnızca izole edilmiş, saf bileşenlerin (RGB ekran aracılığıyla) belirli bir kombinasyonunu sunarak aldatabilir ve görselleştirmeye izin verebilirim. sistem onları gerçek bir şeymiş gibi çözer.

Trikromatlar olduğumuz için renk sistemlerinin çoğunun doğada üç boyutlu olduğu (Lab, HSV, YCbCr, YUV, vb.), Rengin içsel fiziksel özellikleri nedeniyle değil , aksine görsel sistemimiz çalışıyor.


Photo.SE'ye Hoşgeldiniz. Güzel cevap!
scottbb

12

Basitçe cevap verme denemesi:

  • Mevcut tüm farklı ışık dalga boylarında, sadece görünür spektrumda bile, sıklıkta sıklıkta bir frekans dökümü depolamak için yeterli bilgiyi pratikte yakalayamayız. RGB ile bir pikselin rengini sadece üç sayı kullanarak tanımlayabiliriz. Işık frekansının tüm spektrumunu yakalayabilseydik, her bir piksel için 3 sayı değil, bir veri grafiği gerekir. Veri iletimi ve depolanması çok büyük olacaktır.

  • Gözlerimiz için gerekli değil. Gözlerimiz sadece üç tek dalga boyu görmüyor, bunun yerine "kırmızı", "yeşil" ve "mavi" alıcılarımızın her biri kısmen örtüşen ışık aralıklarını yakalıyor:

    Üst üste binme, beynimizin sinyallerin bağıl gücünü, primerlerin arasındaki değişken renkler olarak yorumlamasını sağlar, bu nedenle görme sistemimiz, yalnızca üç primerin göreceli sinyal gücüne verilen gerçek bir dalga boyuna yaklaşmakta oldukça iyidir. Bir RGB renk modeli bu aynı seviyede bilgiyi yeterli şekilde üretir.


3
+1 Ama yeterince strese girebilirsin. Trikromatik bir sistemle çok fazla renk elde edersiniz, ama hiçbir şekilde mümkün renk yok. Daha fazla dalga boyu bandına sahip kameraların var olduğunu ve ürettikleri görüntü dosyalarının çok büyük olduğunu da belirtmekte fayda var. Aslında, trikromatik uyaranın çalışmadığı takdirde çalıştığı için medya depolama alanı olan orobem'lerde olabileceğimiz için şanslıyız
joojaa

Aslında, 3 sensör primerinin yanıtı gözlerimizdeki renk reseptörlerinin cevap çizelgesine uysa da teoride hala görebildiğimiz her şeyi yeniden üretme konusunda doğruluk elde edecekti.
thomasrutter

Hayır, eğriler belirli kombinasyonları dalga boyu dağılımını benzersiz bir sinyal gönderecek şekilde üst üste bindirir. Bu kesin kombinasyondan başka hiçbir şeyle çoğaltılamaz. Bu yüzden ne yazık ki bir tristimulus girişi size tüm insan görsel aralığını asla alamayacak.
joojaa

“Bu, tam bir kombinasyondan başka bir şeyle çoğaltılamaz.” - demek istediğim bu, teoride, eğer sensör primerleriniz tam olarak aynı eğrilerle hassas olsaydı, o zaman 1: 1 olurdu. İnsan retineniz varsa ve onu bir kameraya koyun ve retinadan çıkan sinyalleri yakalayın.
thomasrutter

2
@ ChrisBecke burada bir açıklama buldu: "Kırmızı hassas konilerdeki eritropsin, iki dalga boyu aralığına duyarlıdır. Ana aralık, 500 nm ila 760 nm arasındadır, 600 nm'de zirve yapar. Bu, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı içerir. ışık: Küçük aralık 380 nm ile 450 nm arasında, 420 nm'de zirve yapıyor. Buna menekşe ve biraz mavi de dahil oluyor. Kaynak: midimagic.sgc-hosting.com/huvision.htm
thomasrutter

8

Etkileşen iki sebep var.

Sebep (1), gözün (genellikle) herhangi bir noktadan (konuşması için) birden fazla dalga boyunda ışık almasıdır. Örneğin beyaz ışık [kural olarak] birçok farklı dalga boyunun bir karışımıdır; "beyaz" dalga boyu yok. Benzer şekilde, macenta (günümüzde genellikle "pembe" olarak adlandırılmaktadır) ("sıcak pembe" yoluyla)) kırmızı ve mavinin karışımıdır, ancak yeşil içermez (beyaz görünmesini sağlar). Benzer şekilde, yeşil görünen bir şey bazı kireç ve bazı mavi bileşenlere sahip olabilir.

Bunun nedeni (2), RGB'nin insan gözünün nasıl çalıştığıdır - kırmızı, yeşil ve mavi sensörlere sahip olmasıdır.

Bu nedenle, (1) ve (2) 'nin birleştirilmesi: insan beyninin ışık sinyallerini orijinal sinyalleri yorumlayacağı şekilde yorumlamasını sağlamak için, kendi terimleriyle kodlanmaları gerekir.

Örneğin, eğer (tersine) orijinal (bir insanın nasıl algılayacağı) beyaz ışık olsaydı, ancak mor ve kırmızı sensörler kullanılarak kodlandı - sadece ikisi - üreme insan gözüne macenta gibi görünürdü. Benzer şekilde, ama daha ince ya da ince… tam bir renk aralığının karışımı olan beyaz ışık… eğer mor, sarı ve kırmızı algılayıcılar kullanılarak kodlanmış olsaydı… bu üreme insan gözüne saf beyaz görünmüyordu - (offhand) olarak sarı-off-beyazdır. Tersine, gözünde aynı sensörler (örneğin, menekşe, sarı ve kırmızı) ile hayali bir uzaylıya (ve gerçekten de bazı gerçek hayvanlara) saf beyaz olarak görünecektir.

Aynı şekilde… eğer orijinali beyaz olsaydı - yani, tam bir renk aralığının karışımı - o zaman bunu algılayan bir insan gözü bunu sadece kırmızı, yeşil ve mavi olarak kodlardı ve sadece kırmızı, yeşil kullanarak üreme yapardı. ve mavi (aynı oranlarda) insanın saf bir beyaz olarak algılanmasına benziyor - bu, her iki durumda da bilgilerin kaybolması, ancak sonuç mükemmel görünüyor, çünkü kayıplar uyuşuyor. Ne yazık ki, bunlar yalnızca kameradaki [RGB] sensörler tam olarak insan gözündeki sensörler [RGB] ile aynı olan [her sensörün bir renk aralığı tarafından etkinleştirildiğine dikkat ederek] duyarlılık eğrilerine sahipse tam olarak karşılık gelirler. kireç rengi, kırmızı, yeşil ve mavi sensörlerin her birini iki durumda tam olarak aynı miktarda etkinleştirdi.


Her dalga boyunu temsil eden bir ışık karışımının - nanometre artışlarında diyelim - çoğu insan duyarlılığı aralığında, kırmızı ve yeşil arasında, eğrilerin altındaki daha büyük integral toplanmasından dolayı, mavi ve yeşil arasında olduğundan daha güçlü bir tepki olacağına inanıyorum. sarı dalga boyları siyan olanlara yakındır: sarımsı görünür.
can-ned_food

@ can-ned_food Sen beynimiz ne dayalı retina kozalakları bu sinyalleri yorumlamak unutuyorsunuz beklediğini görmek için. Beyaz bir nesnenin, yaklaşık 5500K merkezli tam spektrum güneş ışığı altında ve tungsten ampulden gelen ışık gibi 2700K merkezli ortalanmış tam spektrumlu (ancak güneş ışığı gibi tam spektrumlu olmayan) ışığında beyaz olduğunu söyleyebiliriz. Ancak, spektrumun önemli bir kısmı eksik olduğunda, açık mavi bir gömleği beyaz bir gömleğinden söylemekte güçlük çekeriz (böyle bir durumda, çünkü kırmızı veya yeşil ışık yoktur).
Michael C,

@MichaelClark Hmm. Peki, vizyonumuz siyah beden yansıma profilini mükemmel bir beyaz cisimden (ve belirli bir olay spektrumu için sadece görünüşe göre beyaz değil) tanıyorsa ve bu nedenle her zaman bu nesneyi beyaz olarak algılar, o zaman böyle bir varsayımsal 'eşitlikçi' spektrum olur. beklenen siyah gövde profilinden farklı, öyle değil mi?
can-ned_food,

@ can-ned_food Çok sınırlı spektrum ışığı altında, retinalarımızdaki konilerden gelen yanıt, daha dolu spektrum aydınlatması altında bakıldığında farklı 'renklere sahip iki farklı nesne için aynı olabilir. Bu, sınırlı spektrum aydınlatması ile ilgili bir sorundur. 'Renk' değil, tüm renklerin bir kombinasyonu olan 'beyaz'ı algılayabilmek için retinalarımızdaki konilerin üç boyutunda da bir yanıt oluşturacak kadar geniş spektrumlu ışık olmalıdır. Ancak bu durumda beyinlerimiz gözle değil , nesneyi “beyaz” olarak yorumlayabilir.
Michael C,

@MichaelClark Evet - veya neredeyse aynı olarak, bir yüzey diğerinden daha koyu olarak algılanabilir. Her neyse, henüz ilk yorumunu anladığımdan emin değilim; Bunu araştırmam gerekecek.
can-ned_food 23

4

tl; dr: Spektranın üç geniş bölümündeki ışığı algılamak, frekansı doğru bir şekilde analiz etmekten çok daha kolaydır. Ayrıca, daha basit dedektör daha küçük olabileceği anlamına gelir. Ve üçüncü sebep: RGB renk uzayı, insan gözünün çalışma prensibini taklit ediyor.


Max Planck'ın kanıtladığı gibi her sıcak vücut çeşitli frekanslarda radyasyon yayar. Enerjinin daha önce olması gerektiği gibi sürekli olarak değil, foton adı verilen patlamalara yayıldığını kanıtladı ve kanıtladı. Ve o günden itibaren, fizik asla aynı değildi. Bunun tek istisnası, yalnızca bir frekansın radyasyon yayan ve deşarjların (neon çubuklar, ...) yaydığı, izole edilmiş birkaç frekanslı radyasyon yayan ideal LAZER / MASER'dir.

Yoğunlukların frekanslar üzerindeki dağılımına spektrum denir. Benzer şekilde, dedektörler de kendi spektrumlarına sahiptir, bu durumda dedektörün normalleştirilmiş yoğunluktaki bir radyasyona verdiği cevabın dağılımıdır.

Daha önce de belirtildiği gibi, beyaz ışık beyazdır çünkü gözlerimiz evrimseldir, güneş ışığını görmek için uzak kızılötesi ile ultraviyole arasında değişen beyaz renktedir. Örneğin yapraklar yeşildir, çünkü yeşil olarak gördüğümüz kısım dışındaki tüm frekansları emerler.

Tabii ki, spektrumu toplayabilen ve bilgiyi çıkarabilen dedektörler var. Kimyasal bileşimin veya mikro yapının spektrumdan değerlendirildiği optik emisyon spektroskopisinde ve x ışını kırınımında ve floresans tekniklerinde kullanılır. Bir fotoğrafçılık için overkill; astrofotografi hariç, "kimyasal" bileşimi değerlendirmek istediğimiz ancak görüntüler sahte renklere "çevrilir". Bu dedektörler hassas ve büyük veya küçüktür, ancak doğru değildir ve analiz etmek için daha fazla hesaplama gücüne ihtiyacınız vardır.

İnsan gözü veya başka herhangi bir göz bu durumda değildir. Nesnenin kimyasal bileşimini veya bağlanma durumlarını görmüyoruz. Gözde dört farklı "dedektör" var:

  • renksiz: Bunlar en hassas olanıdır ve tüm görünür frekanslar için çalışırlar. Onlar olmadan gece hiçbir şey göremezsiniz.
  • kırmızılar: Bunlar düşük frekans bölgesinde en hassastır. Bu yüzden sıcak şeyler ilk önce kırmızı yanıyor.
  • yeşillikler: Bunlar daha yüksek frekans bölgelerinde hassastır. Bu yüzden sıcak şeyler daha fazla ısıtıldığında kırmızıdan sarıya döner.
  • blues: Bu yüksek frekans bölgesinde en hassas sredir. Bu yüzden ısıtılan şeyler daha çok ısıtıldığında beyaz yanar. Onları daha fazla ısıtırsanız, açık mavi yanmaya başlarlar.

Gökkuşağı veya CD veya DVD'ye bakarsak, renkleri kırmızıdan menekşe döndüğünü görürüz. Gökkuşağının belirli bir kısmı için olan ışık huzmeleri çoğunlukla bir pertiküller frekansına sahiptir. Kızılötesi ışınlar gözlerimize görünmez ve retinadaki herhangi bir hücreyi heyecanlandırmaz. Frekansı arttıran kirişler, sadece kırmızı "hücreleri" ve kırmızı olarak görülen rengi ic uyarmaya başlar. Frekansı artırmak, kirişler çoğunlukla "kırmızı hücreleri" ve biraz da "yeşilleri" uyarır ve renk turuncu olarak görülür. Sarı ışınlar "yeşillikleri" biraz daha heyecanlandırıyor

Kameralarda, CCD veya CMOS'taki sensörler, herhangi bir frekanstaki ışık hüzmeleri tarafından heyecanlanır, gözlerimizin sadece insan gözünü taklit ettiğimiz bir renk olarak göreceği bir resim çekmek için - örneğin Bayes filtresi kullanırız. Kasıtlı olarak retinamızın hücre tiplerine benzeyen iletim spektrumlarına sahip üç renk filtresi içerir.

Güneş tarafından aydınlatılan sarı bir kağıttan yansıyan ışık "kırmızıları" tamamen (% 100), "yeşillikleri" tamamen (% 100) ve biraz da "mavileri" (% 5) çıkarır, bu yüzden onu sarı görürsünüz. Bir fotoğrafını çekerseniz, similler, aynı şeyi söyleyin, kamera tarafından uyarma toplanır. Ekrandaki görüntüye bakarken, ekran size kısa bir süre boyunca 100 kırmızı foton, 100 yeşil foton ve 5 mavi foton gönderir. Retinanızın uyarılma seviyeleri, doğrudan gözlemin neden olduğu uyarma ile aynı olacaktır ve sarı kağıdın bir fotoğrafını göreceksiniz.

Renkleri çoğaltmak istiyorsak çözülmesi gereken başka bir sorun var. RGB renk uzayını kullanarak, piksel başına sadece üç tür ışık kaynağına ihtiyacımız var. Üç renk filtremiz olabilir (LCD'ler böyle çalışır), üç tip LED'imiz olabilir (LED ve OLED paneller bunu kullanır), üç tip lüminofor olabiliriz (CRT kullanılır). Rengi tamamen yeniden üretmek istiyorsanız piksel başına sonsuz miktarda filtre / kaynak gerekir. Kullanmak istiyorsanız, bilgi renk sıklığını simgeleyin ya da yardımcı olmaz.

Rengi sıcaklığına göre de yeniden üretmeyi deneyebilirsiniz. Sanırım sadece kırmızı-turuncu-sarı-beyaz renkleri üretebileceksiniz ve her pikseli 3000 K civarında bir sıcaklığa ısıtmanız gerekecek.

Ve tüm bu teorik durumlarda gözleriniz hala gerçek rengi RGB sinyallerine çevirecek ve beyninize aktaracaktır.

Çözülmesi gereken bir başka sorun da verilerin nasıl depolanacağı? Geleneksel 18MPx RGB görüntü, her biri 8 bit boyutunda olan üç matris 5184x3456 hücreden oluşur. Bu görüntü başına 51 MiB sıkıştırılmamış dosya anlamına gelir. Her piksel için tam spektrumu saklamak istiyorsak, 8 bit çözünürlükte diyelim ki, bu 4 GiB sıkıştırılmamış dosyayla sonuçlanan 5184x3456x256 übermatrix olacaktır. Bu, 430-770 THz aralığında 256 farklı frekans yoğunluğunun depolanması anlamına gelir; bu, kanal başına 1,3 THz aralığının çözünürlüğü anlamına gelir.

Söyleyebilsem tamamen çabaya değmez ...


2
Ayrıca sıcaklıkta tüm renkleri üretemezsiniz, çünkü insanlarda görülebilir alanın iyi bir kısmı gökkuşağında mevcut değildir;)
joojaa

@scottbb Düzeltme için teşekkürler evet baytlar için bit yanlış anladım ve 8 ile bölmeyi unuttum.
Crowley

2

Kısa cevap: Dalga boyu tek bir değer olduğundan ve algıladığımız tüm renk yelpazesi tek bir değerle gösterilemediğinden, dikdörtgen bir katının boyutlarından daha fazlası tek bir ölçümle gösterilebilir.

Analojiye devam etmek için - katı maddenin hacmini teklif edebilirsiniz, ancak aynı hacme sahip birçok farklı katı var.

RGB, CMY, HLS, vb. Hepsi üç "boyut" kullanır, çünkü artık insanlar tarafından görüldüğü gibi renkleri yeterince tanımlamak için ihtiyacınız olan çoktur.

Dalga boyu HLS sisteminde Hue'ye eşittir, ancak size hafiflik veya doygunluk söyleyemez.

Re "Ayrıca, ilk önce dijital kameralar tarafından yakalanan bilgiler bu değil ([dalga boyu])?" hayır, değil.

Diğerlerinin de belirttiği gibi, digicam'ler kırmızı, yeşil ve mavinin nispi yoğunluklarını yakalar. (Bazıları kritik kırmızıdan yeşile olan bölgede daha iyi ayrımcılık sağlamak için en az bir ek renk kullandı.) Gelen ışığın sıklığını doğrudan ölçmek çok daha zor olurdu. Bunu yapabilen ucuz sensörlere sahip değiliz, kesinlikle birkaç milyonluk bir şebekede yapabileceğimiz sensörlere sahip değiliz. Ve biz ediyorum hala kamera hafiflik ve doygunluk ölçmek için bir yol gerekir.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.