Войти
Спектры излучения трех люминофоров, которые определяют аддитивные основные цвета цветного видеодисплея ЭЛТ. Другие технологии электронных цветных дисплеев (LCD, Plasma display, OLED ) имеют аналогичные наборы основных цветов с различными спектрами излучения. Набор основные цвета - это набор красителей или цветных источников света, которые можно комбинировать в различных количествах для получения гаммы цветов. Это основной метод, используемый в приложениях, которые предназначены для выявления восприятия различных наборов цветов, например электронные дисплеи, цветная печать и картины. Восприятие, связанное с данной комбинацией основных цветов, прогнозируется путем применения соответствующей модели смешивания (аддитивное, вычитающее, аддитивное усреднение и т. Д.), Которая воплощает физику, лежащую в основе того, как свет взаимодействует с СМИ и, в конечном итоге, сетчатка.
Основные цвета могут быть концептуальными (не обязательно настоящими), либо как дополнительные математические элементы цветового пространства, либо как несводимые феноменологические категории в таких областях, как психология и философия. Первичные цветовые пространства точно определены и эмпирически укоренены в психофизических экспериментах по сопоставлению цветов, которые являются основополагающими для понимания цветового зрения. Первичные цвета некоторых цветовых пространств являются полными (то есть все видимые цвета описываются в терминах их взвешенных сумм с неотрицательными весами), но обязательно воображаемыми (то есть нет правдоподобного способа, которым эти основные цвета могли бы быть представлены физически или восприниматься). Феноменологические описания основных цветов, такие как психологические основные цвета, использовались в качестве концептуальной основы для практического применения цвета, хотя сами по себе они не являются количественным описанием.
Наборы основных цветов цветового пространства обычно несколько произвольны в том смысле, что не существует одного набора основных цветов, который можно было бы считать каноническим. Первичные пигменты или источники света выбираются для конкретного применения на основе субъективных предпочтений, а также практических факторов, таких как стоимость, стабильность, доступность и т. Д.
Материалы для элементарного художественного образования, словари и электронные поисковые системы часто определяют основные цвета эффективно используются как концептуальные цвета, которые можно использовать для смешивания «всех» других цветов, и часто идут дальше и предполагают, что эти концептуальные цвета соответствуют определенным оттенкам и точным длинам волн. Такие источники не дают последовательного, непротиворечивого определения основных цветов, так как настоящие основные цвета не могут быть полными.
Фотография красного, зеленого и синего цветов элементы (субпиксели) ЖК-дисплея . Аддитивное смешивание объясняет, как свет от этих цветных элементов может быть использован для фотореалистичного воспроизведения цветного изображения. Восприятие, вызываемое несколькими источниками света, совместно стимулирующими одну и ту же область сетчатки, является аддитивным, т. Е. Предсказывается путем суммирования спектральных значений . распределения мощности или трехцветные значения отдельных источников света (при условии соответствия цветовому контексту). Например, фиолетовый прожектор на темном фоне может сочетаться с совпадающими синими и красными прожекторами, которые тусклее, чем фиолетовый прожектор. Если бы интенсивность фиолетового прожектора была увеличена вдвое, ее можно было бы согласовать, удвоив интенсивность как красного, так и синего прожекторов, которые соответствовали исходному фиолетовому. Принципы аддитивного смешения цветов воплощены в законах Грассмана.
Аддитивное смешение совпадающих точечных источников света применялось в экспериментах, использованных для получения цветового пространства CIE 1931. Исходные монохроматические основные цвета (произвольные) длин волн 435,8 нм (фиолетовый), 546,1 нм (зеленый) и 700 нм (красный) были использованы в этом приложении благодаря удобству, которое они предоставили экспериментальной работе..
Красный, зеленый и синий свет являются популярными основными цветами для аддитивного смешения цветов, поскольку основные источники света с этими оттенками обеспечивают большую треугольную цветовую гамму. Маленькие красные, зеленые и синие элементы в электронных дисплеях аддитивно смешиваются с подходящего расстояния для просмотра, чтобы синтезировать убедительные цветные изображения.
Точные цвета, выбранные для аддитивных основных цветов, являются технологическим компромиссом между доступными люминофорами (включая такие соображения, как стоимость и энергопотребление) и потребность в широкой цветовой гамме. Основные цвета ITU-R BT.709-5 / sRGB являются типичными.
Важно отметить, что аддитивное смешивание обеспечивает очень плохое предсказание восприятия цвета вне контекста соответствия цветов. Хорошо известные демонстрации, такие как Платье и другие примеры, показывают, что одной модели аддитивного смешивания недостаточно для предсказания воспринимаемого цвета во многих случаях реальных изображений. В общем, мы не можем полностью предсказать все возможные воспринимаемые цвета из комбинаций основных источников света в контексте реальных изображений и условий просмотра. Приведенные примеры показывают, насколько плохими могут быть такие прогнозы.
Увеличенное изображение небольших частично перекрывающихся пятен голубого, пурпурного, желтого и основного (черного) полутонов в процессе CMYK печать. Каждая строка представляет собой узор из частично перекрывающихся чернильных «розеток», так что узоры будут восприниматься как синие, зеленые и красные при просмотре на белой бумаге с типичного расстояния просмотра. Перекрывающиеся слои чернил смешиваются субтрактивно, в то время как аддитивное смешивание предсказывает появление цвета от света, отраженного от розеток и белой бумаги между ними. Модель смешения субтрактивного цвета предсказывает спектральное распределение мощности света, прошедшего через накладные частично поглощающие материалы на отражающую или прозрачную поверхность. Каждый слой частично поглощает некоторые длины волн света из спектра освещения, позволяя другим проходить мультипликативно, в результате чего получается цветной вид. Перекрывающиеся слои чернил при печати субтрактивно смешиваются с отражающей белой бумагой, создавая фотореалистичные цветные изображения. Типичное количество красок в таком процессе печати составляет от 3 до 6 (например, процесс CMYK, гексахром Pantone ). Как правило, использование меньшего количества чернил в качестве основных приводит к более экономичной печати, но использование большего количества может привести к лучшей цветопередаче.
Голубой, пурпурный и желтый являются хорошими субтрактивными первичными цветами, так как идеализированные фильтры с этими оттенками могут быть наложены для получения наибольших цветовых гамм отраженного света. Также обычно используются дополнительные ключевые чернила (сокращение от ключевой печатной формы, которое впечатляет художественными деталями изображения, обычно черный ), так как сложно смешать достаточно темные черные чернила используя остальные три краски. До того, как названия цветов голубой и пурпурный стали широко использоваться, эти основные цвета часто назывались синим и красным соответственно, и их точный цвет со временем изменился с появлением новых пигментов и технологий.
Автопортрет Андерса Цорна, ясно показывающий четыре пигментных палитры, которые считаются белым, желтой охрой, красным киноварью и черным пигменты. Существуют сотни коммерчески доступных пигментов, которые художники могут использовать и смешивать (в различных средах, таких как масло, акварель, акрил, гуашь и пастель). Распространенный подход - использовать только ограниченную палитру пигментов, которые можно физически смешать до достаточного приближения в окончательной работе. Не существует определенного набора пигментов, которые являются основными цветами, выбор пигментов полностью зависит от субъективных предпочтений художника в отношении предмета и стиля искусства, а также от материальных соображений, таких как светостойкость и эвристика смешивания. Хорошо известно, что ограниченная палитра белого, красного, желтого и черного и / или синего пигментов достаточна для многих картин.
Цвет света (т.е. распределение спектральной мощности), отраженного от освещенных поверхностей покрытые смесями красок, суспензиями частиц пигмента, плохо аппроксимируются субтрактивной или аддитивной моделью смешивания. Для прогнозирования цвета, учитывающего эффекты рассеяния света частицами пигмента и толщины слоя краски, требуются подходы, основанные на уравнениях Кубелки – Мунка. Даже такие подходы не могут точно предсказать цвет смесей красок, поскольку небольшие отклонения в гранулометрическом составе, концентрациях примесей и т. Д. Может быть трудно измерить, но они оказывают ощутимое влияние на способ отражения света от краски. Художники обычно полагаются на опыт смешивания и «рецепты» для смешивания желаемых цветов из небольшого начального набора основных цветов и не используют математическое моделирование.
Современное описание системы цветового зрения обеспечивает понимание основных цветов, которое согласуется с современной наукой о цвете. Человеческий глаз обычно содержит только три типа цветных фоторецепторов, известных как длинноволновые (L), средневолновые (M) и коротковолновые (S) колбочек. Реакция этих типов фоторецепторов варьируется в зависимости от длины волны видимого электромагнитного спектра. Отклик S-конуса обычно считается незначительным на длинных волнах, превышающих примерно 560 нм, в то время как L- и M-конусы реагируют во всем видимом спектре. Первичные цвета LMS являются воображаемыми, поскольку нет видимой длины волны, которая стимулирует только один тип конуса (т.е. люди обычно не могут видеть цвет, который соответствует чистой стимуляции L, M или S). Основные цвета LMS завершены, поскольку каждый видимый цвет может быть сопоставлен с триплетом, определяющим координаты в цветовом пространстве LMS.
Нормализованный конус спектральная чувствительность кривые Кривые отклика L, M и S (основные принципы конуса) были выведены из функций сопоставления цветов, полученных в результате экспериментов по контролируемому сопоставлению цветов (например, CIE 1931 ), где наблюдатели сопоставили цвет поверхности, освещенной монохроматическим светом, со смесями трех монохроматических основных источников света, освещающих соседние поверхность. Практические приложения обычно используют каноническое линейное преобразование пространства LMS, известное как CIEXYZ. Основные цвета X, Y и Z обычно более полезны, поскольку яркость (Y) указывается отдельно от цветности. Любые основные цвета цветового пространства, которые могут быть отображены на физиологически релевантные основные цвета LMS посредством линейного преобразования, обязательно являются либо воображаемыми, либо неполными, либо и тем, и другим. Контекст сопоставления цветов всегда является трехмерным (поскольку пространство LMS является трехмерным), но более общие модели внешнего вида цвета, такие как CIECAM02, описывают цвет в шести измерениях и могут использоваться для прогнозирования того, как цвета появляются в различных условиях просмотра.
Люди являются трихроматами и используют три (или более) основных цвета для многих приложений. Два основных цвета не могут дать даже некоторые из самых распространенных среди названных цветов. Добавление разумного выбора третьего основного цвета может резко увеличить доступную гамму, в то время как добавление четвертого или пятого может увеличить гамму, но обычно не так сильно.
Большинство плацентарных млекопитающих, кроме приматов, имеют только два типа цветных фоторецепторов и поэтому являются дихроматами, поэтому вполне возможно, что определенные комбинации всего двух основных цветов могут охватывать некоторая значительная гамма по отношению к диапазону их цветового восприятия. Между тем, птицы и сумчатые имеют четыре цветных фоторецептора в глазах и, следовательно, являются тетрахроматами. Существует одно научное сообщение о функциональном человеческом тетрахромате.
Присутствие типов фоторецепторных клеток в глазах организма не подразумевает напрямую, что они используются для функционального восприятия цвета. Измерение функциональной спектральной дискриминации у животных, не являющихся людьми, является сложной задачей из-за сложности проведения психофизических экспериментов над существами с ограниченным поведенческим репертуаром, которые не могут реагировать с помощью языка. Ограничения различительной способности креветок, имеющих двенадцать различных цветных фоторецепторов, продемонстрировали, что наличие большего количества типов клеток само по себе не всегда должно коррелировать с лучшим функциональным цветовым зрением.
Приближение в пределах гаммы sRGB к " целевые цвета »Natural Color System, модели, основанной на оппонентском процессе теории цветового зрения. оппонентский процесс - это теория цвета, которая заявляет, что зрительная система человека интерпретирует информацию о цвете путем обработки сигналов от колбочек и стержней антагонистическим образом. Теория утверждает, что каждый цвет можно описать как смесь по трем осям: красный против зеленого, синий против желтого и белый против черного. Шесть цветов из пар можно назвать «психологическими первичными цветами», потому что любой другой цвет может быть описан в терминах некоторой комбинации этих пар. Хотя существует множество доказательств противостояния в виде нейронных механизмов, в настоящее время нет четкого сопоставления психологических первичных критериев с нейронными субстратами.
Три оси психологических первичных критериев были применены Ричард С. Хантер в качестве основных цветов для цветового пространства, в конечном итоге известного как CIELAB. Система естественного цвета также напрямую вдохновлена психологическими первичными цветами.
На протяжении всей истории существовало множество конкурирующих систем первичного цвета. Исаак Ньютон провел эксперимент, в котором солнечный свет проходил через призму , и ассистент выделил семь полос на проецируемом спектре, соответствующих красному, оранжевому, желтому, зеленому, синему, индиго и фиолетовому. Ньютон называл эти оттенки семью «основными или простыми» цветами и сравнивал их с музыкальными нотами. Ученые и ученые дискутировали о том, какие оттенки лучше всего описывают основные цветовые ощущения глаза. Томас Янг предложил красный, зеленый и фиолетовый в качестве трех основных цветов, а Джеймс Клерк Максвелл выступает за изменение фиолетового на синий. Герман фон Гельмгольц предложил трио «слегка пурпурно-красный, растительно-зеленый, слегка желтоватый и ультрамариновый синий». В современном понимании человеческие колбочки не соответствуют точно определенному набору основных цветов, поскольку каждый тип колбочек реагирует на относительно широкий диапазон длин волн.
