เหตุใดเราใช้ RGB แทนความยาวคลื่นเพื่อแสดงสี

ดังที่เราทราบสีของลำแสงเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับความถี่ (หรือความยาวคลื่น ) นอกจากนี้ข้อมูลที่กล้องดิจิตอลจับครั้งแรกไม่ใช่หรือ แล้วทำไมเราใช้รูปแบบเช่นRGB (หรือCMYK , HSVเป็นต้น) เพื่อแสดงสีแบบดิจิทัล

ฉันคิดว่ามีความเข้าใจผิดในคำตอบก่อนหน้าดังนั้นนี่คือสิ่งที่ฉันคิดว่าเป็นจริง การอ้างอิง: Noboru Ohta และ Alan R. Robertson, Colorimetry: ความรู้พื้นฐานและการใช้งาน (2005)

แหล่งกำเนิดแสงไม่จำเป็นต้องมีความถี่เดียว แสงสะท้อนซึ่งเป็นสิ่งที่เราเห็นมากที่สุดในโลกไม่จำเป็นต้องมีความถี่เดียว แต่มันมีสเปกตรัมพลังงานนั่นคือปริมาณพลังงานเป็นหน้าที่ของความถี่ สเปกตรัมสามารถวัดได้โดยเครื่องมือที่เรียกว่าเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์

ดังที่ถูกค้นพบในศตวรรษที่สิบเก้ามนุษย์เห็นสเปกตรัมที่แตกต่างมากมายว่ามีสีเดียวกัน การทดลองเสร็จสิ้นซึ่งแสงของสเปกตรัมสองอันที่แตกต่างกันนั้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้โคมไฟและฟิลเตอร์และผู้คนถามกันหรือไม่ว่าสีเหล่านี้เป็นสีเดียวกันหรือไม่? ด้วยการทดลองดังกล่าวเราจะตรวจสอบว่าคนไม่เห็นคลื่นความถี่ แต่มีเพียงการผสานรวมกับฟังก์ชั่นการถ่วงน้ำหนักบางอย่าง

กล้องดิจิตอลจับการตอบสนองต่อแสงของชุดโฟโตไดโอดที่ครอบคลุมด้วยฟิลเตอร์ที่แตกต่างกันและไม่ใช่สเปคตรัมแบบฟูลเลอร์ที่คุณเห็นด้วยเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ มีการใช้ตัวกรองสามหรือสี่ประเภท ผลลัพธ์จะถูกเก็บไว้ในไฟล์ดิบที่ส่งออกโดยกล้องแม้ว่าหลาย ๆ คนสงสัยว่าไฟล์ดิบนั้น "สุก" ในระดับที่มากขึ้นหรือน้อยลงโดยผู้ผลิตกล้อง การตอบสนองทางสรีรวิทยาสามารถประมาณได้โดยใช้การแปลงเมทริกซ์กับข้อมูลดิบ

เพื่อความสะดวกสบายมากกว่าการใช้การประมาณที่จะตอบสนองทางสรีรวิทยาประเภทอื่น ๆ ของอเนกประสงค์ของตัวเลขที่ใช้ในการสีชื่อเช่นแล็บ, อธิบายไว้ในhttps://en.wikipedia.org/wiki/Lab_color_space ( แต่เตือนโน้ตบนหน้า) เราจะต้องแยกแยะอเนกประสงค์ที่สามารถแสดงการตอบสนองทางสรีรวิทยาโดยประมาณจากคนอื่น ๆ เช่น RGB ซึ่งไม่สามารถทำได้ ส่วนหลังใช้เนื่องจากแสดงสีที่หน้าจอคอมพิวเตอร์สามารถแสดงได้ พวกเขาเป็นผลมาจากการแปลงจาก triples เช่น Lab หรือจากข้อมูลดิบ CMYK สำหรับเครื่องพิมพ์

เป้าหมายของวิศวกรถ่ายภาพคือการจับภาพที่น่าเชื่อถือของโลกภายนอกด้วยกล้องและนำเสนอภาพนั้นในแบบที่ผู้สังเกตเห็นเห็นภาพชีวิตจริง เป้าหมายนี้ไม่เคยประสบความสำเร็จ ในความเป็นจริงภาพที่ดีที่สุดที่ทำในวันนี้อ่อนแอ หากบรรลุเป้าหมายนี้คุณจะต้องสวมแว่นกันแดดเพื่อดูภาพของดวงอาทิตย์ส่องสว่างอย่างสะดวกสบาย

คุณกำลังถามว่าเพราะเหตุใดกล้องจึงไม่จับภาพช่วงพลังงานที่แผ่ออกมาทั้งหมดซึ่งสร้างการตอบสนองด้วยภาพมนุษย์ ทำไมกล้องสมัยใหม่ถึงจับเฉพาะส่วนแคบ ๆ สามส่วนที่เราเรียกว่าสีแสงปฐมภูมิซึ่งเป็นสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน?

คำตอบนั้นอยู่ในหมวดหมู่ของวิธีการที่เราเห็นคือการตอบสนองด้วยภาพของมนุษย์ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมามีหลายทฤษฎีที่เสนอว่ามนุษย์เห็นสีอย่างไร จนถึงตอนนี้ทุกคนล้มเหลวที่จะให้คำอธิบายที่น่าพอใจในทุกแง่มุมของวิธีการที่เราเห็นสี ความยาวของคลื่นครอบคลุมว่าดวงตาของเรามีความไวต่อการครอบคลุมช่วง 400 ถึง 700 มิลลิไมครอน ไม่มีอุบัติเหตุที่ชั้นบรรยากาศของโลกโปร่งใสในช่วงนี้

เมื่อเราจ้องมองที่แหล่งกำเนิดแสงเราไม่สามารถแยกแยะความยาวของคลื่นใด ๆ ได้เว้นแต่ว่าจะถูกนำเสนอเพียงอย่างเดียว เมื่อเราดูที่แหล่งกำเนิดแสงสีขาวเราไม่สามารถแยกและระบุสีเฉพาะใด ๆ การผสมผสานระหว่างตาและสมองของเราตีความสีของแสงโดยไม่ต้องวิเคราะห์สิ่งที่ประกอบกันเป็นความถี่ นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วจากการทดลองโดยการผสมเพียงสามสีในสัดส่วนที่แตกต่างกันทำให้สามารถผลิตได้เกือบทุกสี กล่าวอีกนัยหนึ่งคือการนำเสนอดวงตาของมนุษย์ในความเข้มที่แตกต่างกันการผสมผสานของสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินสีสเปกตรัมส่วนใหญ่สามารถทำซ้ำได้ นี่คือผลงานของ Thomas Young (British 1773 - 1829) ที่ชื่อว่า The Young Theory of Color Vision

James Clerk Maxwell (British 1831 - 1879) จากทฤษฎีของ Young ได้แสดงให้โลกเห็นถึงการถ่ายภาพสีเป็นครั้งแรก ในปี 1855 เขาใช้โปรเจคเตอร์สามเครื่องและวางภาพสามภาพที่ฉายบนหน้าจอเดียว โปรเจคเตอร์แต่ละเครื่องมีฟิลเตอร์สี ภาพสามภาพแต่ละภาพเป็นหนึ่งในสามสีหลักของแสง ได้แก่ สีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน ภาพภาพยนตร์ที่ฉายถูกสร้างขึ้นโดยการถ่ายภาพสามภาพแยกกันบนแผ่นฟิล์มสีขาวและดำสามชิ้นแต่ละภาพมีตัวกรองแสงสามภาพหนึ่งภาพ

ตั้งแต่วันนั้นในปี 1855 ได้มีการสำรวจวิธีการมากมายในการสร้างและแสดงภาพสี ภาพเคลื่อนไหวสีเริ่มฉายภาพสีอ่อนกำลังโดยใช้เพียงสองสี ผู้ก่อตั้ง บริษัท เอ็ดวินแลนด์ (อเมริกัน 2452-2534) ของโพลารอยด์คอร์ปทดลองทำภาพสีโดยใช้สีหลักเพียงสองสี สิ่งนี้ยังคงอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการ จนถึงตอนนี้ภาพสีที่ซื่อสัตย์ที่สุดใช้ภาพสามสี อย่างไรก็ตามหนึ่งชาย Gabbriel Lippmann (ฝรั่งเศส 1845 - 1921) ทำภาพสีที่สวยงามที่จับสเปกตรัมแสงภาพทั้งหมด เขาคิดค้นวิธีการที่ใช้ฟิล์มขาวดำพร้อมกับแผ่นรองกระจก แสงที่ส่องทะลุทะลวงฟิล์มกระทบกระจกและสะท้อนกลับเข้าไปในฟิล์ม ดังนั้นการเปิดรับแสงจึงทำได้ผ่านการส่องผ่านแสงสองครั้ง รูปภาพประกอบด้วยเงินที่จัดเรียงโดยมีระยะห่างเท่ากับความยาวของคลื่นของแสงที่เปิดเผย เมื่อดูภาพยนตร์จะอนุญาตเฉพาะแสงผ่านที่ตรงกับความยาวของคลื่นของแสงที่เปิดเผย หนึ่งสามารถเห็นภาพสีเต็มรูปแบบที่มีสีย้อมไม่มีเม็ดสี มีเอกลักษณ์และสวยงามกระบวนการ Lippmann ยังคงไม่สามารถใช้งานได้ ฟิล์มและกล้องดิจิทัลของเรากลับไปใช้วิธีที่ Maxwell ใช้ บางทีถ้าคุณศึกษาวิสัยทัศน์ของมนุษย์และทฤษฎีสีบางทีคุณอาจเป็นคนหนึ่งที่ก้าวหน้าด้านวิทยาศาสตร์ของเราและได้รับภาพลักษณ์ที่ซื่อสัตย์อย่างแท้จริงเป็นครั้งแรก ฟิล์มและกล้องดิจิทัลของเรากลับไปใช้วิธีที่ Maxwell ใช้ บางทีถ้าคุณศึกษาวิสัยทัศน์ของมนุษย์และทฤษฎีสีบางทีคุณอาจเป็นคนหนึ่งที่ก้าวหน้าด้านวิทยาศาสตร์ของเราและได้รับภาพลักษณ์ที่ซื่อสัตย์อย่างแท้จริงเป็นครั้งแรก ฟิล์มและกล้องดิจิทัลของเรากลับไปใช้วิธีที่ Maxwell ใช้ บางทีถ้าคุณศึกษาวิสัยทัศน์ของมนุษย์และทฤษฎีสีบางทีคุณอาจเป็นคนหนึ่งที่ก้าวหน้าด้านวิทยาศาสตร์ของเราและได้รับภาพลักษณ์ที่ซื่อสัตย์อย่างแท้จริงเป็นครั้งแรก

คุณพูดว่า

นี่คือข้อมูลที่กล้องดิจิตอลจับได้ในตอนแรก

นั่นไม่ถูกต้อง ด้วยตัวเองเซ็นเซอร์ในกล้องดิจิตอลส่วนใหญ่ตอบสนองต่อช่วงความถี่ของแสงที่กว้างกว่าสิ่งที่มนุษย์สามารถมองเห็นในสเปกตรัมอินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลต เนื่องจากเซ็นเซอร์จับแสงในวงกว้างดังกล่าวพวกมันจึงเป็นผู้แยกแยะความแตกต่างของความยาวคลื่นแสง นั่นคือประมาณพูดเซ็นเซอร์ดิจิตอลดูในสีดำและสีขาว

สำหรับเซ็นเซอร์กล้องส่วนใหญ่¹เพื่อจับภาพสีฟิลเตอร์สีจะถูกวางไว้ด้านหน้าเซ็นเซอร์เรียกว่าฟิลเตอร์สี (CFA) CFA เปลี่ยนแต่ละพิกเซลเซ็นเซอร์ (บางครั้งเรียกว่าเซ็นเซอร์ ) เป็นเซ็นเซอร์แสงสีแดงสีเขียวหรือสีน้ำเงินเป็นหลัก หากคุณต้องดูข้อมูลเซ็นเซอร์ดิบเป็นภาพขาวดำก็จะปรากฏเป็นสีค่อนข้างคล้ายกับภาพกระดาษขาวดำครึ่งสี เมื่อซูมที่กำลังขยายพิกเซลของแต่ละภาพจะมีลักษณะคล้ายกระดานหมากรุก

การตีความแต่ละช่องสี่เหลี่ยมของข้อมูลภาพดิบเป็นสีแดงสีเขียวหรือสีน้ำเงินตามความเหมาะสมคุณจะเห็นรูปภาพในรูปแบบสีที่คล้ายกับบทความครึ่งสีที่มีสีคล้ายกัน

^{อาร์เรย์ตัวกรองสีของไบเออร์โดยผู้ใช้Cburnett , Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0}

ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าdemosaicingไม่ว่าจะเป็นการบันทึกข้อมูลภาพในกล้องหรือหลังการประมวลผลบนคอมพิวเตอร์อาร์เรย์ของข้อมูลสีจะถูกนำมาคำนวณร่วมกันเพื่อสร้างภาพสี RGB ที่มีความละเอียดสูง ในกระบวนการล้างข้อมูลค่า RGB ของแต่ละพิกเซลคำนวณโดยอัลกอริทึมที่พิจารณาไม่เพียง แต่ค่าของพิกเซลเท่านั้น แต่ยังมีข้อมูลเป็นพิกเซลในบริเวณใกล้เคียงด้วย

• ดูเพิ่มเติมที่: ไฟล์ RAW เก็บ 3 สีต่อพิกเซลหรือหนึ่งสีเท่านั้น?

จากนั้นทำไมเราถึงใช้รูปแบบ RGB เพื่อแสดงสีแบบดิจิทัล

เราใช้แบบจำลองสี trichromic เพราะนั่นเป็นวิธีที่มนุษย์รับรู้สี จาก Wikipedia'a บทความ Trichromacy ,

ทฤษฎีสีเริ่มต้นในศตวรรษที่ 18 เมื่อโทมัสยังเสนอว่าการมองเห็นสีเป็นผลมาจากเซลล์รับแสงสามเซลล์ที่แตกต่างกัน เฮอร์มันน์ฟอนเฮล์มโฮลทซ์ขยายแนวคิดของ Young โดยใช้การทดลองจับคู่สีซึ่งแสดงให้เห็นว่าคนที่มีการมองเห็นปกติต้องใช้ความยาวคลื่นสามช่วงในการสร้างช่วงสีปกติ

ดังนั้นเราจึงสร้างกล้องที่จับภาพสิ่งที่เราสามารถมองเห็นในแฟชั่นค่อนข้างคล้ายกับวิธีการที่เราเห็น ตัวอย่างเช่นสำหรับการถ่ายภาพทั่วไปที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อจับภาพและทำซ้ำสิ่งที่เราเห็นมันไม่มีเหตุผลที่จะจับความยาวคลื่นอินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลต

• ดูเพิ่มเติมที่: ทุกสีสามารถอธิบายด้วย RGB ได้หรือไม่?

1. เซ็นเซอร์บางตัวไม่ใช้ CFA Foveon X3เซ็นเซอร์โดยใช้ Sigma กล้อง DSLR และกล้อง mirrorless อาศัยความจริงที่ว่าความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของซิลิกอนแสงเจาะลึกที่แตกต่างกัน แต่ละพิกเซลบนเซ็นเซอร์ X3 เป็นโฟโตไดโอดสีแดงเขียวและน้ำเงิน เนื่องจากแต่ละพิกเซลเป็นเซ็นเซอร์ RGB อย่างแท้จริงจึงไม่จำเป็นต้องมีการถอดสัญญาณออกสำหรับเซ็นเซอร์ Foveon

   Leica M monochromเป็นสีขาวดำและกล้องราคาแพงเท่านั้นที่ไม่ได้มี CFA บนเซ็นเซอร์ เนื่องจากไม่มีการกรองแสงที่เข้ามากล้องจึงมีความไวต่อแสงมากขึ้น (ตาม Leica, 100%, หรือ 1 stop, มีความไวมากขึ้น)

เหตุผลกล้องและจอแสดงผลทำงานใน RGB เป็นเพราะจอประสาทตาของเราทำงานอย่างนั้น

เนื่องจากดวงตาของเราเข้ารหัสสีด้วยองค์ประกอบเหล่านั้น (RGB) มันเป็นระบบที่สะดวกมาก (แม้ว่าจะไม่ใช่คนเดียวเท่านั้น) ในการเข้ารหัสไม่เพียง แต่ความยาวคลื่นบริสุทธิ์เท่านั้น (ซึ่งก่อให้เกิดการรวมกันของเรตินาตอบสนองที่ จำกัด มากขึ้นหรือน้อยลง) แต่ยังผสมสี

เหตุผลก็คือ "ถ้าการผสมสีใด ๆ สามารถส่งไปยังสมองเป็นการรวมกันของสามองค์ประกอบฉันสามารถโกงระบบภาพโดยนำเสนอเพียงส่วนผสมที่แยกได้ขององค์ประกอบบริสุทธิ์ (ผ่านทางหน้าจอ RGB) และให้ภาพ ระบบถอดรหัสพวกเขาราวกับว่าพวกเขาเป็นของจริง

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าเนื่องจากเราเป็นไตรโครเมต์ระบบสีส่วนใหญ่เป็นสามมิติในธรรมชาติ (แล็บ, HSV, YCbCr, YUV ฯลฯ ) ไม่ใช่เพราะคุณสมบัติทางกายภาพของสีแต่แทนที่จะเป็นเพราะวิธีการ ระบบภาพของเราทำงาน

ความพยายามที่จะตอบเพียง:

• เราไม่สามารถเก็บข้อมูลได้เพียงพอที่จะจัดเก็บการสลายที่สมบูรณ์ความถี่โดยความถี่ของความยาวคลื่นที่แตกต่างกันทั้งหมดของแสงที่มีอยู่แม้ในสเปคตรัมที่มองเห็นได้ ด้วย RGB เราสามารถอธิบายสีของพิกเซลโดยใช้ตัวเลขเพียงสามตัว หากเราต้องจับสเปกตรัมความถี่แสงทั้งหมดทุกพิกเซลจะต้องไม่ 3 ตัวเลข แต่เป็นกราฟของข้อมูล การส่งข้อมูลและการจัดเก็บจะยิ่งใหญ่

• มันไม่จำเป็นสำหรับดวงตาของเรา ดวงตาของเราไม่เพียงแค่เห็นความยาวคลื่นสามช่วงเท่านั้น แต่ตัวรับ "สีแดง", "สีเขียว" และ "สีฟ้า" ของเราแต่ละตัวจับช่วงแสงซ้อนทับกันบางส่วน:

  

  การทับซ้อนช่วยให้สมองของเราตีความความแรงสัมพัทธ์ของสัญญาณเป็นสีที่แตกต่างกันระหว่างไพรเมอร์ดังนั้นระบบการมองเห็นของเราจึงค่อนข้างดีในการประมาณความยาวคลื่นจริงโดยให้ความแรงสัมพัทธ์ของสามไพรเมอร์ แบบจำลองสี RGB สร้างข้อมูลในระดับเดียวกันนี้ให้เพียงพอ

มีสองเหตุผลในการโต้ตอบ

เหตุผล (1) คือดวงตา (ปกติ) ได้รับความยาวคลื่นแสงหลายจุดจากจุดใด ๆ ที่ระบุ [เพื่อพูด] ตัวอย่างเช่นแสงสีขาวเป็นจริง [ตามกฎ] เป็นส่วนผสมของความยาวคลื่นที่หลากหลายมากมาย ไม่มีความยาวคลื่น "สีขาว" ในทำนองเดียวกันสีม่วงแดง (มักจะเรียกว่า "สีชมพู" ในปัจจุบัน (ผ่าน "สีชมพูร้อน")) เป็นส่วนผสมของสีแดงและสีน้ำเงิน แต่ไม่มีสีเขียว (ซึ่งจะทำให้มันปรากฏสีขาว) ในทำนองเดียวกันอีกครั้งสิ่งที่ปรากฏเป็นสีเขียวอาจมีมะนาวและส่วนประกอบสีฟ้า

เหตุผลที่ (2) ก็คือ RGB นั้นเป็นวิธีการทำงานของตามนุษย์ - มีเซ็นเซอร์สีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน

ดังนั้นการรวม (1) และ (2): เพื่อให้สมองของมนุษย์ตีความสัญญาณแสงในลักษณะเดียวกับที่มันตีความสัญญาณดั้งเดิมพวกเขาจะต้องเข้ารหัสในเงื่อนไขของมัน

ตัวอย่างเช่นหาก (ในทางกลับกัน) ต้นฉบับเป็นแสง (สิ่งที่บุคคลจะรับรู้ว่าเป็น) แสงสีขาว แต่มันถูกเข้ารหัสโดยใช้พูดเซ็นเซอร์สีม่วงและสีแดง - เพียงสอง - การทำสำเนาจะปรากฏต่อสายตามนุษย์เป็นสีม่วงแดง ในทำนองเดียวกัน แต่ละเอียดกว่าหรือละเอียดกว่า…แสงสีขาวซึ่งเป็นส่วนผสมของสีเต็มรูปแบบ…ถ้าสิ่งนี้ถูกเข้ารหัสโดยใช้พูดเซ็นเซอร์สีม่วงสีเหลืองและสีแดง…การทำสำเนานี้จะปรากฏต่อสายตามนุษย์ไม่ใช่สีขาวบริสุทธิ์ - ในฐานะที่เป็น (offhand) สีเหลืองสีเหลืองสีขาว ในทางกลับกันมันจะปรากฏเป็นสีขาวบริสุทธิ์ต่อมนุษย์ต่างดาวในจินตนาการ [และอาจเป็นสัตว์จริงบางตัว] ด้วยเซ็นเซอร์ตัวเดียวกัน (กล่าวคือสีม่วงสีเหลืองและสีแดง) ในสายตาของมัน

ในทำนองเดียวกัน…หากต้นฉบับเป็นสีขาว - นั่นคือการผสมผสานของสีเต็มรูปแบบ - จากนั้นดวงตามนุษย์ที่มองเห็นสิ่งนี้จะเข้ารหัสสิ่งนี้ในรูปของสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินเท่านั้น…และการทำซ้ำโดยใช้สีแดงสีเขียวเท่านั้น และสีฟ้า (ในสัดส่วนเดียวกัน) จะปรากฏต่อการรับรู้ของมนุษย์ว่าเป็นสีขาวบริสุทธิ์ - จุดที่ข้อมูลนั้นหายไปในทั้งสองกรณี แต่ผลลัพธ์สุดท้ายนั้นสมบูรณ์แบบเนื่องจากการสูญเสียนั้นสอดคล้องกัน น่าเสียดายที่มันจะสอดคล้องกันก็ต่อเมื่อเซ็นเซอร์ [RGB] ในกล้องมีความไวโค้งเหมือนกันกับเซ็นเซอร์ [RGB] ในสายตามนุษย์ [โดยสังเกตว่าเซ็นเซอร์แต่ละตัวเปิดใช้งานด้วยช่วงของสี] - เช่น สีมะนาวเปิดใช้งานเซ็นเซอร์สีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินแต่ละตัวโดยมีค่าเท่ากันในทั้งสองกรณี

tl; dr: การตรวจจับแสงบนสเปคตรัมสามส่วนนั้นง่ายกว่าการวิเคราะห์ความถี่อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ตัวตรวจจับที่เรียบง่ายก็หมายความว่ามันจะเล็กลง และเหตุผลที่สาม: colourspace RGB เป็นการเลียนแบบหลักการของการคัดค้านจากสายตามนุษย์

Max Planck พิสูจน์แล้วว่าร่างกายที่ร้อนจัดจะปล่อยรังสีออกมาด้วยความถี่ต่างๆ เขาพลุกพล่านและพิสูจน์ว่าพลังงานนั้นเปล่งประกายออกมาในรูปแบบที่เรียกว่าโฟตอนไม่ต่อเนื่องเหมือนที่เคยเป็นมา และจากวันนั้นฟิสิกส์ก็ไม่เหมือนเดิม ข้อยกเว้นเดียวคือ LASER / MASER ในอุดมคติที่ปล่อยรังสีเพียงความถี่เดียวและการคายประจุ (แท่งนีออน, ... ) ปล่อยรังสีด้วยความถี่ที่แยกได้หลายแห่ง

การกระจายความเข้มของคลื่นความถี่เรียกว่าสเปกตรัม ในทำนองเดียวกันเครื่องตรวจจับก็มีสเป็คตร้าของพวกมันในกรณีนั้นมันเป็นการกระจายการตอบสนองของเครื่องตรวจจับต่อการแผ่รังสีความเข้มปกติ

ตามที่ได้กล่าวไปแล้วแสงสีขาวเป็นสีขาวเพราะดวงตาของเรานั้นได้รับการกระตุ้นให้มองเห็นแสงอาทิตย์ตั้งแต่แสงอินฟราเรดไกลไปจนถึงรังสีอัลตราไวโอเลต ตัวอย่างเช่นใบไม้เป็นสีเขียวเพราะดูดซับความถี่ทั้งหมดยกเว้นส่วนที่เราเห็นเป็นสีเขียว

แน่นอนว่ามีเครื่องตรวจจับที่สามารถรวบรวมสเปกตรัมและดึงข้อมูลได้ พวกเขาจะใช้ในการปล่อยแสงสเปคโทรสและเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์และการเรืองแสงที่องค์ประกอบทางเคมีหรือโครงสร้างจุลภาคได้รับการประเมินจากสเปกตรัม สำหรับการถ่ายภาพมันมากเกินไป ยกเว้นการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ที่เราต้องการประเมินองค์ประกอบ "เคมี" แต่ภาพนั้น "แปล" เป็นสีปลอม เครื่องตรวจจับเหล่านี้มีความแม่นยำและใหญ่หรือเล็ก แต่ไม่ได้ผลและคุณต้องการพลังในการคำนวณมากขึ้นในการวิเคราะห์

ตามนุษย์หรือตาอื่นใดไม่ใช่อย่างนั้น เราไม่เห็นองค์ประกอบทางเคมีหรือพันธะของวัตถุ ในสายตามี "เครื่องตรวจจับ" ที่แตกต่างกันสี่แบบ:

• ไม่มีสี: สิ่งเหล่านี้มีความละเอียดอ่อนมากที่สุดและใช้ได้กับความถี่ที่มองเห็นได้ทั้งหมด หากไม่มีพวกเขาคุณจะไม่เห็นอะไรเลยในเวลากลางคืน
• สีแดง: สิ่งเหล่านี้มีความละเอียดอ่อนมากที่สุดในภูมิภาคความถี่ต่ำ นั่นเป็นสาเหตุที่สิ่งที่ร้อนแรงจะเรืองแสงสีแดงก่อน
• สีเขียว: สิ่งเหล่านี้มีความไวมากที่สุดในพื้นที่ความถี่สูง นั่นเป็นเหตุผลที่สิ่งที่ร้อนเปลี่ยนจากสีแดงเป็นสีเหลืองเมื่อถูกความร้อนเพิ่มเติม
• สีน้ำเงิน: สิ่งเหล่านี้อ่อนไหวมากที่สุดในภูมิภาคความถี่สูง นั่นเป็นเหตุผลที่สิ่งที่ให้ความร้อนเรืองแสงสีขาวเมื่อถูกความร้อนมากขึ้น หากคุณสามารถให้ความร้อนพวกเขามากขึ้นพวกเขาจะเริ่มเรืองแสงสีฟ้า

ถ้าเราดูรุ้งหรือซีดีหรือดีวีดีเราจะเห็นสีเปลี่ยนจากแดงเป็นม่วง ลำแสงสำหรับส่วนหนึ่งของรุ้งนั้นมีความถี่เพอร์ติซัลลาร์เป็นส่วนใหญ่ ลำแสงอินฟราเรดนั้นมองไม่เห็นด้วยตาเราและมันจะไม่กระตุ้นเซลล์ใด ๆ ในเรตินา เมื่อเพิ่มความถี่คานจะเริ่มกระตุ้น "เซลล์" สีแดงเท่านั้นและสีที่มองเห็นเป็นสีแดง การเพิ่มความถี่ทำให้ลำแสงตื่นเต้น "เซลล์สีแดงส่วนใหญ่" และ "สีเขียว" ส่วนเล็กน้อยและสีถูกมองว่าเป็นสีส้ม ลำแสงสีเหลืองตื่นเต้นกับ "สีเขียว" อีกเล็กน้อย ...

เซ็นเซอร์ในกล้อง CCD หรือ CMOS ตื่นเต้นกับลำแสงความถี่ใด ๆ ในการถ่ายภาพดวงตาของเราจะเห็นเป็นสีที่เรากำลังเลียนแบบดวงตามนุษย์ - เราใช้ตัวอย่างเช่นตัวกรอง Bayes มันประกอบไปด้วยฟิลเตอร์สามสีที่มีสเปกตรัมส่งผ่านโดยมีจุดประสงค์คล้ายกับชนิดเซลล์ของเรตินาของเรา

แสงที่สะท้อนจากกระดาษสีเหลืองที่ส่องสว่างโดยดวงอาทิตย์จะออกจาก "สีแดง" อย่างเต็มที่ (100%), "สีเขียว" อย่างเต็มที่ (100%) และ "บลูส์" (5%) เล็กน้อยดังนั้นคุณจึงเห็นสีเหลือง ถ้าคุณถ่ายภาพซิโมลาร์พูดเหมือนกันสิ่งกระตุ้นจะถูกรวบรวมโดยกล้อง เมื่อดูภาพบนหน้าจอหน้าจอจะส่งโฟตอน 100 สีแดง 100 โฟตอนสีเขียวและ 5 โฟตอนสีน้ำเงินในช่วงเวลาสั้น ๆ ให้กับคุณ ระดับการกระตุ้นของเรตินาจะคล้ายกับการกระตุ้นที่เกิดจากการสังเกตโดยตรงและคุณจะเห็นรูปถ่ายของกระดาษสีเหลือง

มีปัญหาอื่นที่ต้องแก้ไขหากเราต้องการสร้างสีใหม่ การใช้ RGB colourspace เราต้องการแหล่งกำเนิดแสงเพียงสามประเภทต่อพิกเซล เรามีฟิลเตอร์สีสามแบบ (แอลซีดีทำงานเช่นนี้) เราสามารถมีไฟ LED สามประเภท (แผง LED และ OLED ใช้นั่น) เราสามารถมีหลอดไฟสามชนิด (CRT ใช้สิ่งนี้) หากคุณต้องการสร้างสีใหม่อย่างสมบูรณ์แบบคุณจะต้องใช้ตัวกรอง / แหล่งที่มาจำนวนไม่ จำกัด ต่อพิกเซล หากคุณต้องการใช้การทำให้ข้อมูลสีเป็นความถี่มีความซับซ้อน

นอกจากนี้คุณยังสามารถลองทำสีตามอุณหภูมิของมัน ฉันคิดว่าคุณจะสามารถทำซ้ำได้เฉพาะสีแดงสีส้มสีเหลืองสีขาวและคุณจะต้องให้ความร้อนแต่ละพิกเซลถึงอุณหภูมิประมาณ 3,000 เค

และในทุกกรณีทางทฤษฎีดวงตาของคุณจะยังคงแปลสีที่แท้จริงไปยังสัญญาณ RGB ของมันและส่งผ่านไปยังสมองของคุณ

ปัญหาอีกอย่างที่ต้องแก้คือวิธีการจัดเก็บข้อมูล? ภาพ 18MPx RGB ทั่วไปประกอบด้วยสามเมทริกซ์ 5184x3456 เซลล์แต่ละจุดมีขนาด 8 บิต นั่นหมายถึงไฟล์ที่ไม่มีการบีบอัดขนาด 51 MiB ต่อภาพ ถ้าเราต้องการเก็บสเปกตรัมเต็มรูปแบบสำหรับทุกพิกเซลกล่าวในความละเอียด 8 บิตมันจะเป็น 5184x3456x256 übermatrixส่งผลให้ไม่มีการบีบอัดไฟล์ 4 GiB นั่นหมายถึงการจัดเก็บความเข้มของ 256 ความถี่ที่แตกต่างกันในช่วง 430–770 THz นั่นหมายถึงความละเอียดที่ 1,3 THz ช่วงต่อช่อง

ทั้งหมดไม่คุ้มค่าความพยายามถ้าฉันอาจพูดว่า ...

คำตอบสั้น ๆ : เนื่องจากความยาวคลื่นเป็นค่าเดียวและช่วงสีทั้งหมดที่เราสามารถรับรู้ได้นั้นไม่สามารถแทนค่าได้ด้วยค่าเดียวดังนั้นขนาดของของแข็งทรงสี่เหลี่ยมใด ๆ ที่สามารถแทนด้วยการวัดเพียงครั้งเดียว

เพื่อทำการเปรียบเทียบ - คุณสามารถอ้างอิงปริมาตรของของแข็งได้ แต่มีของแข็งหลายชนิดที่มีปริมาตรเท่ากัน

RGB, CMY, HLS และอื่น ๆ ทั้งหมดใช้ "สามมิติ" เพราะตอนนี้มีหลายอย่างที่คุณต้องอธิบายสีที่มนุษย์เห็นอย่างเพียงพอ

ความยาวคลื่นเท่ากับฮิวในระบบ HLS แต่ไม่สามารถบอกความสว่างหรือความอิ่มตัวของสีได้

Re "และนั่นไม่ใช่ ((ความยาวคลื่น)) ข้อมูลที่กล้องดิจิทัลจับครั้งแรกใช่หรือไม่" ไม่ใช่มันไม่ใช่

ในขณะที่คนอื่น ๆ สังเกตเห็นกล้องดิจิแคมจับความเข้มสัมพัทธ์ของสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน (และบางคนใช้สีเพิ่มเติมอย่างน้อยหนึ่งสีเพื่อแยกแยะความแตกต่างได้ดีขึ้นในพื้นที่สีแดงถึงสีเขียวที่สำคัญ) การวัดความถี่ของแสงที่เข้ามาโดยตรงจะยากกว่ามาก เราไม่มีเซ็นเซอร์ราคาถูกที่สามารถทำสิ่งนั้นได้แน่นอนไม่ใช่เซ็นเซอร์ที่เราสามารถสร้างขึ้นในตารางที่มีหลายล้านเซ็นเซอร์ และเรายังต้องการวิธีที่กล้องจะวัดความสว่างและความอิ่มตัว