เหตุใดสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินจึงเป็นสีหลักของแสง

สีไม่จำเป็นต้องเป็นส่วนผสมของสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินเพราะแสงที่มองเห็นอาจเป็นความยาวคลื่นใด ๆ ในช่วง 390nm-700nm สีหลักมีอยู่จริงในโลกแห่งความเป็นจริงหรือไม่? หรือว่าเราเลือกสีแดงเขียวและน้ำเงินเพราะเป็นสีที่โคนดวงตาของมนุษย์ตอบสนอง

TL: DR

สีหลักมีอยู่จริงในโลกแห่งความเป็นจริงหรือไม่?

เลขที่

ไม่มีสีหลักของแสงในความเป็นจริงไม่มีสีที่แท้จริงในแสงเลย (หรือความยาวคลื่นอื่น ๆ ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า) มีเพียงสีในการรับรู้ของความยาวคลื่นของ EMR โดยระบบตา / สมองของเรา

หรือว่าเราเลือกสีแดงเขียวและน้ำเงินเพราะเป็นสีที่โคนดวงตาของมนุษย์ตอบสนอง

เราใช้ระบบการทำสำเนาสามสีเนื่องจากระบบการมองเห็นของมนุษย์นั้นมีสีหลากหลาย แต่สีหลักที่เราใช้ในระบบการทำสำเนาสามสีของเราไม่ตรงกับสีทั้งสามสีตามลำดับซึ่งกรวยทั้งสามชนิดใน จอประสาทตาของมนุษย์ตอบสนองมากที่สุด

คำตอบสั้น ๆ

ไม่มีสิ่งเช่น "สี" ในธรรมชาติ แสงมีความยาวคลื่นเท่านั้น แหล่งกำเนิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองของสเปกตรัมที่มองเห็นยังมีความยาวคลื่น ข้อแตกต่างระหว่างแสงที่มองเห็นและรูปแบบอื่น ๆ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นคลื่นวิทยุเป็นที่ดวงตาของเราตอบสนองต่อสารเคมีบางความยาวคลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและไม่ตอบสนองต่อความยาวคลื่นอื่น ๆ ยิ่งไปกว่านั้นไม่มีอะไรแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง "แสง" และ "คลื่นวิทยุ" หรือ "รังสีเอกซ์" ไม่มีอะไร

เรติน่าของเราประกอบด้วยกรวยสามแบบที่ตอบสนองต่อความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในกรณีของกรวย "สีแดง" และ "สีเขียว" ของเรานั้นมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในการตอบสนองต่อความยาวคลื่นแสงส่วนใหญ่ แต่โดยการเปรียบเทียบความแตกต่างและการตอบสนองที่สูงกว่ากรวยสีแดงหรือสีเขียวสมองของเราสามารถแก้ไขว่าไกลแค่ไหนและทิศทางไปสู่สีแดงหรือสีน้ำเงินที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่แข็งแกร่งที่สุด

Color เป็นโครงสร้างของระบบสมองตาของเราที่เปรียบเทียบการตอบสนองที่สัมพันธ์กันของกรวยทั้งสามชนิดในเรติน่าและสร้างการรับรู้ของ "สี" ขึ้นอยู่กับปริมาณที่แตกต่างกันของกรวยแต่ละชุดตอบสนองต่อแสงเดียวกัน มีหลายสีที่มนุษย์รับรู้ว่าไม่สามารถสร้างขึ้นได้ด้วยความยาวคลื่นแสงเดียว ตัวอย่างเช่น "Magenta" เป็นสิ่งที่สมองของเราสร้างขึ้นเมื่อเราสัมผัสกับแสงสีแดงที่ปลายด้านหนึ่งของสเปกตรัมที่มองเห็นและแสงสีฟ้าที่ปลายอีกด้านของสเปกตรัมที่มองเห็นได้

ระบบการทำสำเนาสีมีสีที่ถูกเลือกให้ทำหน้าที่เป็นสีหลัก แต่สีเฉพาะนั้นแตกต่างกันไปจากระบบหนึ่งไปสู่ระบบถัดไปและสีดังกล่าวไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกับความไวแสงสูงสุดของกรวยทั้งสามชนิดในเรตินาของมนุษย์ "สีน้ำเงิน" และ "สีเขียว" ค่อนข้างใกล้เคียงกับการตอบสนองสูงสุดของมนุษย์ S-cones และ M-cones แต่ "สีแดง" ไม่มีที่ใดใกล้กับการตอบสนองสูงสุดของ L-cones ของเรา

คำตอบเพิ่มเติม

การตอบสนองทางสเปกตรัมของฟิลเตอร์สีบนเซ็นเซอร์ที่สวมหน้ากากของไบเออร์เลียนแบบการตอบสนองของกรวยทั้งสามชนิดในเรตินาของมนุษย์อย่างใกล้ชิด ในความเป็นจริงดวงตาของเรามี "ทับซ้อน" ระหว่างสีแดงและสีเขียวมากกว่ากล้องดิจิตอลส่วนใหญ่

'เส้นโค้งการตอบสนอง' ของกรวยทั้งสามชนิดในสายตาของเรา: _{หมายเหตุ: ยอดเขา L-line "สีแดง" ที่ประมาณ 570nm ซึ่งเป็นสิ่งที่เราเรียกว่า 'เหลืองเขียว' มากกว่าที่ 640-650nm ซึ่งเป็น สีที่เราเรียกว่า "สีแดง"}

เส้นโค้งการตอบสนองทั่วไปของกล้องดิจิตอลที่ทันสมัย: _{หมายเหตุ: ส่วน "สีแดง" ที่กรองแล้วของจุดสูงสุดที่ 600nm ซึ่งเป็นสิ่งที่เราเรียกว่า "สีส้ม" แทนที่จะเป็น 640nm ซึ่งเป็นสีที่เราเรียกว่า "สีแดง"}

ความยาวคลื่น IR และ UV ถูกกรองโดยองค์ประกอบต่างๆในกองด้านหน้าของเซ็นเซอร์ในกล้องดิจิตอลส่วนใหญ่ แสงเกือบทั้งหมดได้ถูกลบออกไปแล้วก่อนที่แสงจะมาถึงหน้ากากของไบเออร์ โดยทั่วไปแล้วตัวกรองอื่น ๆ ในสแต็คที่ด้านหน้าของเซ็นเซอร์จะไม่ปรากฏและ IR และแสง UV จะไม่ถูกลบออกเมื่อเซ็นเซอร์ถูกทดสอบเพื่อตอบสนองทางสเปกตรัม เว้นแต่ว่าตัวกรองเหล่านั้นจะถูกลบออกจากกล้องเมื่อมันถูกใช้เพื่อถ่ายภาพการตอบสนองของพิกเซลภายใต้ฟิลเตอร์สีแต่ละสีนั้นบอกว่า 870nm นั้นไม่เกี่ยวข้องเพราะแทบจะไม่มีสัญญาณความยาวคลื่น 800nm ​​หรือนานกว่านั้นถึงหน้ากาก Bayer

• หากไม่มี 'เหลื่อม' ระหว่างสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน (หรือแม่นยำกว่าโดยไม่มีการซ้อนทับกันความโค้งของความไวของกรวยทั้งสามชนิดในเรตินาของเรานั้นถูกทำให้เป็นแสงโดยมีความไวสูงสุดอยู่ที่ 565nm, 540nm และ 445nm) คงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำสีในแบบที่เรารับรู้ได้มาก
• ระบบการมองเห็นด้วยตา / สมองของเราสร้างสีสันจากการผสมและการผสมผสานของความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงรวมถึงความยาวคลื่นเดียวของแสง
• ไม่มีสีใดที่อยู่ภายในความยาวคลื่นเฉพาะของแสงที่มองเห็น มีเพียงสีที่ตา / สมองของเรากำหนดให้กับความยาวคลื่นเฉพาะหรือการรวมกันของความยาวคลื่นของแสง
• สีที่แตกต่างจำนวนมากที่เรารับรู้ไม่สามารถสร้างขึ้นได้ด้วยความยาวคลื่นของแสงเอกพจน์
• ในทางกลับกันการตอบสนองของการมองเห็นของมนุษย์ต่อความยาวคลื่นเดียวของแสงโดยเฉพาะซึ่งส่งผลให้การรับรู้สีบางอย่างสามารถทำซ้ำได้โดยการรวมอัตราส่วนที่เหมาะสมของความยาวคลื่นอื่นของแสงเพื่อสร้างการตอบสนองทางชีววิทยาเดียวกัน
• เหตุผลที่เราใช้ RGB เพื่อสร้างสีไม่ใช่เพราะสี 'สีแดง', 'สีเขียว' และ 'สีฟ้า' นั้นเป็นธรรมชาติของแสง พวกเขาไม่ได้ เราใช้ RGB เพราะ trichromatism ¹เป็นสิ่งที่อยู่ภายในระบบตา / สมองของเราตอบสนองต่อแสง

ตำนานของกรวย "สีแดง" ของเราและตัวกรองตำนาน "สีแดง" ในหน้ากากไบเออร์ของเรา

ที่ความเข้าใจ 'RGB' ของผู้คนเป็นอย่างมากกับระบบการมองเห็นของมนุษย์ที่วิ่งไปตามรางรถไฟอยู่ในความคิดที่ว่า L-cones ไวต่อแสงสีแดงมากที่สุดที่ประมาณ 640nm พวกเขาจะไม่. (ไม่มีตัวกรองอยู่ด้านหน้าของพิกเซล "สีแดง" ที่ส่วนใหญ่ของหน้ากากไบเออร์ของเราเราจะกลับมาที่ด้านล่าง)

S-cones ของเรา ('S' หมายถึง 'ความยาวคลื่นสั้นที่สุด' ไม่ใช่ 'ขนาดเล็ก') มีความไวมากที่สุดถึงประมาณ 445nm ซึ่งเป็นความยาวคลื่นของแสงที่พวกเราส่วนใหญ่มองว่าเป็น bluer เล็กน้อยกว่ารุ่นสีแดงสีม่วงเล็กน้อย .

M-cones ของเรา ('ความยาวคลื่นกลาง') มีความไวมากที่สุดถึงประมาณ 540nm ซึ่งเป็นความยาวคลื่นของแสงที่พวกเราส่วนใหญ่มองว่าเป็นสีเขียวสีฟ้าเล็กน้อย

L-cones ของเรา ('ความยาวคลื่นยาว') มีความไวมากที่สุดถึงประมาณ 565nm ซึ่งเป็นความยาวคลื่นของแสงที่พวกเราส่วนใหญ่มองว่าเป็นสีเหลืองสีเขียวที่มีสีเขียวมากกว่าสีเหลืองเล็กน้อย L-cones ของเราไม่มีความไวต่อแสง "แดง" 640nm มากกว่าแสงสีเหลืองเขียว 565nm!

ดังที่กราฟแรกที่เรียบง่ายด้านบนแสดงให้เห็นว่ามีความแตกต่างไม่มากระหว่าง M-cones และ L-cones ของเรา แต่สมองของเราใช้ความแตกต่างนั้นเพื่อรับรู้ "สี"

จากความคิดเห็นของผู้ใช้รายอื่นไปยังคำตอบอื่น:

ลองนึกภาพคนต่างด้าวต่างดาวที่มีสีเหลืองเป็นสีหลัก เธอจะพบว่างานพิมพ์และหน้าจอสีของเราขาดไป เธอจะคิดว่าเราเป็นคนตาบอดสีบางส่วนที่ไม่เห็นความแตกต่างระหว่างโลกที่เธอรับรู้กับงานพิมพ์และหน้าจอสีของเรา

นั่นคือคำอธิบายที่แม่นยำยิ่งขึ้นของความไวของกรวยที่ไวต่อ 565nm มากกว่าการอธิบายความไวสูงสุดของ L-cones ว่า "สีแดง" เมื่อ 565nm อยู่ด้าน 'สีเขียว' ของ 'สีเหลือง' สีที่เราเรียกว่า "สีแดง" นั้นอยู่ที่ประมาณ 640nm ซึ่งอยู่อีกด้านหนึ่งของ "สีส้ม" จาก "สีเหลือง"

ทำไมเราใช้สามสีในระบบการทำสีของเรา

วิธีสรุปสิ่งที่เราได้กล่าวถึง:

ไม่มีสีหลักของแสง

มันเป็นธรรมชาติที่ทำให้เกิดการมองเห็นของมนุษย์ซึ่งทำให้ระบบการทำสำเนาสามสีนั้นเลียนแบบวิธีที่เรามองเห็นโลกด้วยตาของเราเองไม่ว่าจะมากหรือน้อยก็ตาม เรารับรู้สีจำนวนมาก

สิ่งที่เราเรียกว่าสี "หลัก" ไม่ใช่สามสีที่เรารับรู้สำหรับความยาวคลื่นทั้งสามของแสงที่กรวยแต่ละประเภทไวต่อแสงมากที่สุด

ระบบการทำสำเนาสีมีสีที่ถูกเลือกให้ใช้เป็นสีหลัก แต่สีเฉพาะนั้นแตกต่างกันไปจากระบบหนึ่งไปอีกระบบหนึ่งและสีดังกล่าวไม่ตรงกับความไวแสงสูงสุดของกรวยทั้งสามชนิดในเรตินาของมนุษย์

ทั้งสามสีไม่ว่าพวกเขาจะเป็นอะไรระบบการทำสำเนาที่ใช้อาจไม่ตรงกับความยาวคลื่นทั้งสามของแสงซึ่งกรวยแต่ละชนิดในเรตินาของมนุษย์นั้นไวที่สุด

ตัวอย่างเช่นถ้าเราต้องการสร้างระบบกล้องที่จะให้ภาพ 'สีที่ถูกต้อง' สำหรับสุนัขเราจะต้องสร้างเซ็นเซอร์ที่หลอกลวงเพื่อเลียนแบบการตอบสนองของกรวยในจอประสาทตาของสุนัขแทนที่จะเป็นภาพเลียนแบบ กรวยในเรตินาของมนุษย์ เนื่องจากกรวยรูปกรวยสองชนิดในเรติน่าสุนัขพวกเขาเห็น "สเปกตรัมที่มองเห็นได้" แตกต่างจากที่เราทำและสามารถแยกความแตกต่างระหว่างความยาวคลื่นที่คล้ายกันของแสงน้อยกว่าที่เราทำได้ ระบบการทำสำเนาสีของเราสำหรับสุนัขนั้นจะต้องใช้ตัวกรองสองตัวแทนที่จะเป็นสามตัวซึ่งแตกต่างกันในมาสก์เซ็นเซอร์ของเรา

แผนภูมิด้านบนอธิบายว่าทำไมเราถึงคิดว่าสุนัขของเราเป็นคนโง่เพราะวิ่งผ่านหน้าของเล่นสีแดงสดใสที่เราเพิ่งโยนเข้าไปในสนาม: เขาแทบจะไม่เห็นความยาวคลื่นแสงที่เราเรียกว่า "สีแดง" มันดูสุนัขเหมือนสีน้ำตาลสลัวมากดูเหมือนมนุษย์ เมื่อรวมกับความจริงแล้วสุนัขไม่มีความสามารถในการโฟกัสในระยะใกล้เช่นเดียวกับที่มนุษย์ทำ - พวกเขาใช้ความรู้สึกถึงกลิ่นอันทรงพลัง - ปล่อยให้เขาเสียเปรียบอย่างชัดเจนเนื่องจากเขาไม่เคยได้กลิ่นของเล่นใหม่ที่คุณเพิ่งดึงออกมา ของบรรจุภัณฑ์ที่เข้ามา

กลับสู่มนุษย์

ตำนานของ "เท่านั้น" สีแดง "เท่านั้น" สีเขียวและ "เท่านั้น" สีน้ำเงิน

ถ้าเราสามารถสร้างเซ็นเซอร์เพื่อให้ "สีฟ้า" พิกเซลกรองมีความไวในการเพียงแสง 445nm, "สีเขียว" พิกเซลกรองมีความไวในการเพียงแสง 540Nm และ "สีแดง" พิกเซลกรองมีความไวในการเท่านั้นแสง 565nm มันจะไม่สร้างภาพที่ดวงตาของเราจะรับรู้ว่าเป็นอะไรที่คล้ายโลกเมื่อเรารับรู้ เริ่มต้นด้วยพลังงานเกือบทั้งหมดของ "แสงสีขาว" จะถูกบล็อกไม่ให้ไปถึงเซ็นเซอร์ดังนั้นจึงมีความไวต่อแสงน้อยกว่ากล้องในปัจจุบันของเรา แหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ปล่อยหรือสะท้อนแสงที่ความยาวคลื่นที่แน่นอนที่กล่าวข้างต้นจะไม่สามารถวัดได้เลย ดังนั้นฉากส่วนใหญ่จะมืดหรือดำมาก มันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างวัตถุที่สะท้อนแสงจำนวนมากที่กล่าวว่า 490nm และไม่มีที่ 615nm จากวัตถุที่สะท้อนแสง 615nm จำนวนมาก แต่ไม่มีที่ 490nm ถ้าพวกเขาสะท้อนแสงเดียวกันที่ 540nm และ 565nm . มันเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกสีที่แตกต่างกันออกไปที่เรารับรู้

แม้ว่าเราจะสร้างเซ็นเซอร์เพื่อให้พิกเซลกรอง "สีน้ำเงิน" นั้นไวต่อแสงด้านล่างประมาณ 480nm เท่านั้น แต่พิกเซลกรอง "สีเขียว" นั้นมีความไวต่อแสงระหว่าง 480nm และ 550nm เท่านั้นและพิกเซลกรอง "สีแดง" นั้นละเอียดอ่อนเพียง แสงเหนือ 550nm เราจะไม่สามารถจับภาพและทำซ้ำภาพที่มีลักษณะคล้ายกับที่เราเห็นด้วยตา แม้ว่ามันจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าเซ็นเซอร์อธิบายไว้ข้างต้นเป็นความไวต่อเพียง 445nm, เพียง 540Nm และเพียงแสง 565nm ก็จะยังคงมีมากน้อยที่มีความสำคัญกว่าความไวที่ทับซ้อนกันให้บริการโดยเซ็นเซอร์สวมหน้ากากไบเออร์ธรรมชาติที่ทับซ้อนกันของความไวของกรวยในเรตินาของมนุษย์คือสิ่งที่ทำให้สมองสามารถรับรู้สีจากความแตกต่างในการตอบสนองของกรวยแต่ละชนิดต่อแสงเดียวกัน หากไม่มีความไวที่ทับซ้อนกันในเซ็นเซอร์ของกล้องเราจะไม่สามารถเลียนแบบการตอบสนองของสมองต่อสัญญาณจากจอประสาทตาของเรา ยกตัวอย่างเช่นเราไม่สามารถแยกแยะได้ระหว่างสิ่งที่สะท้อนแสง 490nm จากบางสิ่งที่สะท้อนแสง 540nm ในลักษณะเดียวกับที่กล้องโมโนโครมไม่สามารถแยกแยะระหว่างความยาวคลื่นของแสงใด ๆ แต่ระหว่างความเข้มของแสงเท่านั้นเราจะไม่สามารถแยกแยะสีของสิ่งใด ๆ ที่เปล่งหรือสะท้อนความยาวคลื่นเพียงหนึ่งเดียวเท่านั้น ช่องสามสี

คิดว่ามันเป็นอย่างไรเมื่อเราเห็นภายใต้แสงสีแดงสเปกตรัมที่ จำกัด มาก เป็นไปไม่ได้ที่จะบอกความแตกต่างระหว่างคนเสื้อแดงและคนขาว พวกเขาทั้งสองปรากฏสีเดียวกันกับดวงตาของเรา ในทำนองเดียวกันภายใต้แสงสเปคตรัม จำกัด สีแดงอะไรก็ตามที่เป็นสีน้ำเงินจะมีลักษณะเหมือนดำมากเพราะมันไม่ได้สะท้อนแสงสีแดงใด ๆ ที่ส่องเข้ามาและไม่มีแสงสีฟ้าส่องเข้ามา

ความคิดทั้งหมดที่สีแดง, สีเขียว, สีฟ้าและจะได้รับการวัดสุขุมโดย "ดี" เซ็นเซอร์สีจะขึ้นอยู่กับความเข้าใจผิดซ้ำบ่อยเกี่ยวกับวิธีการไบเออร์สวมหน้ากากกล้องทำซ้ำสี (ตัวกรองสีเขียวเพียงช่วยให้ไฟเขียวให้ผ่านตัวกรองสีแดงเท่านั้นที่จะช่วยให้ แสงสีแดงที่จะผ่าน ฯลฯ ) มันขึ้นอยู่กับความเข้าใจผิดว่า 'สี' คืออะไร

กล้องที่สวมหน้ากากของไบเออร์ผลิตสีได้อย่างไร

ไฟล์ Raw ไม่ได้เก็บสีใด ๆต่อพิกเซล พวกเขาเก็บค่าความสว่างเดียวต่อพิกเซล

เป็นความจริงที่ว่าเมื่อมีหน้ากาก Bayer ทับแต่ละพิกเซลแสงจะถูกกรองด้วยตัวกรอง "สีแดง", "สีเขียว" หรือ "สีฟ้า" ในแต่ละพิกเซล แต่ไม่มีการตัดอย่างหนักที่มีเพียงแสงสีเขียวผ่านไปยังพิกเซลกรองสีเขียวหรือแสงสีแดงเท่านั้นที่ผ่านเข้าสู่พิกเซลที่กรองสีแดง มีจำนวนมากทับซ้อนกัน²แสงสีแดงจำนวนมากและแสงสีน้ำเงินบางส่วนผ่านตัวกรองสีเขียว แสงสีเขียวจำนวนมากและแสงสีน้ำเงินแม้แต่นิดเดียวทำให้ผ่านตัวกรองสีแดงและแสงสีแดงและสีเขียวบางส่วนจะถูกบันทึกโดยพิกเซลที่ถูกกรองด้วยสีน้ำเงิน เนื่องจากไฟล์ raw เป็นชุดของค่าความส่องสว่างเดียวสำหรับแต่ละพิกเซลบนเซ็นเซอร์จึงไม่มีข้อมูลสีจริงให้กับไฟล์ raw สีได้มาจากการเปรียบเทียบพิกเซลที่อยู่ติดกันซึ่งถูกกรองสำหรับหนึ่งในสามสีกับหน้ากากไบเออร์

โฟตอนแต่ละตัวสั่นที่ความถี่ที่สอดคล้องกันสำหรับความยาวคลื่น 'สีแดง' ที่ทำให้มันผ่านตัวกรองสีเขียวจะถูกนับเช่นเดียวกับโฟตอนแต่ละตัวที่สั่นสะเทือนที่ความถี่สำหรับความยาวคลื่น 'สีเขียว' ที่ทำให้มันกลายเป็นพิกเซลเดียวกัน

มันเหมือนกับการใส่ฟิลเตอร์สีแดงด้านหน้าเลนส์เมื่อถ่ายภาพฟิล์มขาวดำ มันไม่ได้ส่งผลให้ภาพถ่ายสีแดงขาวดำ นอกจากนี้ยังไม่ส่งผลให้ภาพถ่ายขาวดำซึ่งมีเพียงวัตถุสีแดงเท่านั้นที่มีความสว่างใด ๆ แต่เมื่อถ่ายภาพเป็นขาวดำผ่านฟิลเตอร์สีแดงวัตถุสีแดงจะปรากฏเป็นสีเทาที่สว่างกว่าวัตถุสีเขียวหรือสีน้ำเงินที่มีความสว่างเท่ากันในฉากกับวัตถุสีแดง

หน้ากากไบเออร์ที่อยู่ด้านหน้าของพิกเซลแบบโมโนโครมไม่ได้สร้างสีสันเช่นกัน สิ่งที่มันทำคือเปลี่ยนค่าโทนสี (ความสว่างหรือความเข้มของความสว่างของความยาวคลื่นแสงเฉพาะที่บันทึก) ของความยาวคลื่นที่หลากหลายโดยจำนวนที่แตกต่างกัน เมื่อค่าโทนสี (ความเข้มสีเทา) ของพิกเซลที่อยู่ติดกันกรองด้วยฟิลเตอร์สีต่างกันสามตัวที่ใช้ในหน้ากากไบเออร์ถูกเปรียบเทียบแล้วสีอาจถูกแก้ไขจากข้อมูลนั้น นี้เป็นกระบวนการที่เราเรียกว่าdemosaicing

'สี' คืออะไร?

การเปรียบเทียบความยาวคลื่นบางอย่างของแสงกับมนุษย์ "สี" รับรู้ว่าความยาวคลื่นเฉพาะเป็นบิตของสมมติฐานที่ผิดพลาด "สี" เป็นโครงสร้างของระบบตา / สมองที่รับรู้และไม่มีอยู่จริงในส่วนของช่วงของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เราเรียกว่า "แสงที่มองเห็น" ในขณะที่ในกรณีที่แสงที่เป็นความยาวคลื่นเดียวที่ไม่ต่อเนื่องอาจถูกรับรู้โดยเราในฐานะสีบางสี แต่เป็นความจริงที่เท่าเทียมกันว่าสีบางส่วนที่เรารับรู้ไม่สามารถผลิตด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นเดียวเท่านั้น

ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างแสง "ที่มองเห็น" และรูปแบบอื่น ๆ ของ EMR ที่ดวงตาของเราไม่เห็นคือดวงตาของเราตอบสนองทางเคมีต่อความยาวคลื่นของ EMR ในขณะที่ไม่ตอบสนองทางเคมีต่อความยาวคลื่นอื่น ๆ กล้องที่สวมหน้ากากของไบเออร์ทำงานได้เนื่องจากเซ็นเซอร์ของพวกเขาเลียนแบบวิธีที่เป็นสีกลมกลืนเรติน่าของเราตอบสนองต่อความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นได้และเมื่อพวกมันประมวลผลข้อมูลดิบจากเซ็นเซอร์เป็นภาพที่สามารถมองเห็นได้ แต่ระบบการทำสำเนาสีของเรานั้นแทบจะไม่เคยใช้สีหลักสามสีที่ตรงกับความยาวคลื่นตามลำดับของแสงซึ่งกรวยทั้งสามชนิดในเรตินาของมนุษย์นั้นตอบสนองได้ดีที่สุด

_{¹มีมนุษย์ที่หายากเพียงไม่กี่ตัวซึ่งเกือบทั้งหมดเป็นเพศหญิงซึ่งเป็นเตตร้าโครมาตส์ที่มีกรวยชนิดอื่นที่ไวต่อแสงมากที่สุดที่ความยาวคลื่นระหว่างสีเขียว (540nm) และสีแดง (565nm) บุคคลดังกล่าวส่วนใหญ่เป็นtrichromats ทำงาน บุคคลดังกล่าวเพียงคนเดียวเท่านั้นที่ถูกระบุว่าเป็นtetrachromat ที่ใช้งานได้ ตัวแบบสามารถระบุสีได้มากขึ้น (ในแง่ของความแตกต่างที่ละเอียดกว่าระหว่างสีที่คล้ายกันมาก - ระยะที่ปลายทั้งสองของ 'สเปกตรัมที่มองเห็นได้' ไม่ได้ถูกขยายออกไป) กว่ามนุษย์คนอื่น ๆ}

_{²โปรดทราบว่าโดยปกติแล้วฟิลเตอร์ "สีแดง" มักจะเป็นสีเหลืองส้มที่ใกล้เคียงกับ "สีแดง" มากกว่าฟิลเตอร์ "สีเขียว" สีน้ำเงิน "สีเขียว" แต่จริง ๆ แล้วไม่ใช่ "สีแดง" นั่นเป็นเหตุผลที่เซ็นเซอร์กล้องดูเป็นสีเขียวเมื่อเราตรวจสอบ หน้ากากครึ่งตัวไบเออร์เป็นสีเขียวอมน้ำเงินเล็กน้อยส่วนหนึ่งในสี่เป็นสีม่วงอมน้ำเงินและหนึ่งในสี่เป็นสีเหลืองส้ม ไม่มีตัวกรองบนหน้ากากไบเออร์ที่จริง ๆ แล้วเป็นสีที่เราเรียกว่า "สีแดง" ภาพวาดทั้งหมดบนอินเทอร์เน็ตที่ใช้ "สีแดง" เพื่อแสดงถึงสิ่งเหล่านั้น}

³มีความแตกต่างเล็กน้อยในปริมาณพลังงานที่โฟตอนนำมาโดยพิจารณาจากความยาวคลื่นที่สั่นสะเทือน แต่ประสาทสัมผัสแต่ละตัว (พิกเซลดี) วัดพลังงานเท่านั้นมันไม่แยกแยะระหว่างโฟตอนที่มีพลังงานมากขึ้นหรือน้อยลงเล็กน้อยมันแค่สะสมพลังงานใด ๆ ของโฟตอนทั้งหมดที่กระทบกับมันเมื่อมันตกบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนภายใน ประสาทสัมผัสนั้น

เราลงเอยด้วย RGB เพราะมันเข้ากันได้ดีกับวิธีที่โคนทั้งสามชนิดทำงานในดวงตาของเรา แต่ไม่มีชุดตัวเลือกความยาวของคลื่นพิเศษสำหรับสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน ตราบใดที่คุณเลือกความยาวคลื่นที่เหมาะสมกับกรวยแต่ละอันคุณสามารถผสมเพื่อสร้างสีที่หลากหลาย

วิธีการวัดสีสำหรับการจัดการสีใช้ค่า XYZ tristimulus โดยพื้นฐานแล้วเท่ากับการตอบสนองของกรวยในสายตา การรวมกันของความยาวคลื่น / ความสว่างที่สร้างค่า XYZ เดียวกันจะมีลักษณะเดียวกัน

การเลือกชุดของความยาวคลื่นที่แต่ละแบบนั้นเรียกกรวยชนิดหนึ่งและเรียกอีกสองชนิดให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จะช่วยให้ได้สีที่ใหญ่ที่สุด การเปลี่ยนความยาวคลื่นเล็กน้อย (และการเปลี่ยนการตอบสนองของกรวย) จะให้ช่วงของสีที่แตกต่างกันเล็กน้อยที่สามารถทำได้

ดังนั้นจึงไม่มีชุดของความยาวคลื่นที่แม่นยำที่ไม่เหมือนใครสำหรับสีหลักใด ๆ มากกว่าที่มีสำหรับสีสีที่หักลบ

สิ่งที่ฉันค้นพบน่าทึ่ง: กาเบรียลลิปมันน์นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสได้คิดค้นวิธีการถ่ายภาพสีในปี 1891 ซึ่งใช้ฟิล์มขาวดำเท่านั้นไม่มีฟิลเตอร์ไม่มีสีย้อมและไม่มีเม็ดสี การสร้างแผ่นกระจกด้วยกระจกที่ด้านหลังเขาเคลือบด้วยอิมัลชันที่ชัดเจนซึ่งประกอบด้วยคริสตัลซิลเวอร์เฮไลด์ขนาดจิ๋ว รังสีของแสงเคลื่อนที่ผ่านอิมัลชั่นชนกับกระจกจากนั้นกลับเข้ามาอีกครั้งเพื่อเผยให้เห็นจานเป็นครั้งที่สองจากด้านหลัง การเดินทางครั้งแรกไม่เพียงพอที่จะเปิดเผยส่วนที่สองส่งพลังงานแสงที่ต้องการ ภาพที่ได้คือการซ้อนกันของโลหะเงิน การวางตำแหน่งของเงินนี้เป็นชั้นตามความยาวของคลื่นของแสงที่เปิดเผย เมื่อแผ่นส่องสว่างจากด้านหลังแสงที่ผ่านไปในขณะนี้สามารถผ่านแผ่นได้ก็ต่อเมื่อตรงกับความถี่ของแสงที่ถูกเปิดเผยเท่านั้น ผลที่ได้คือภาพสีเต็มรูปแบบที่สวยงาม เนื่องจากการสร้างภาพนี้เป็นเรื่องยากและเนื่องจากความยากลำบากที่พบเมื่อทำการคัดลอกกระบวนการนี้จึงล้มลงข้างทาง

ดร. เอ็ดวินแลนด์แห่งชื่อเสียงโพลารอยด์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยของเขาในการออกแบบฟิล์มสีทันทีวิธีการของเจมส์คลาร์กแม๊กซ์เวลล์ซ้ำทำให้ภาพสีแรกของปี 1855 แม็กซ์เวลล์ใช้ตัวกรองสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน Land สามารถทำซ้ำภาพเดียวกันโดยใช้เพียงสีแดงและสีขาว แต่ฟิล์มสีโพลารอยด์ของเขานั้นมีพื้นฐานมาจากการกรองสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน

นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเพื่อสร้างระบบโทรทัศน์สีสามารถส่งภาพสี (สีที่ผิดพลาด) บนทีวีขาวดำธรรมดา พวกเขาลูบภาพในอัตราที่แตกต่างกันนี้กระตุ้นตา / สมองเพื่อดูภาพสี

เรื่องนี้แปลกอย่างไร: ในปี 1850 Levi L Hill ผู้ทำพิธีศีลจุ่ม Daguerreotypist ใน Westkill, NY, แสดงจาน Daguerreotype สี บรรณาธิการของวารสาร Daguerreian เหล่านี้มองเห็นและฮิลล์ได้รับเงิน $ 100,000 ถ้าเขาตีพิมพ์ ใน 1,852 เขาได้เผยแพร่ แต่กระดาษก็ rambled เกินกว่าจะมีค่า. ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเขาจะประสบความสำเร็จ ไม่มีใครอื่นนอกจากซามูเอลมอร์สของชื่อเสียงรหัสเพิ่มเติมเป็นพยานกระบวนการนี้ ไม่มีตัวอย่างใดที่รอดชีวิตมาได้ แต่ Daguerreotypists คนอื่น ๆ หอยพวกเขาตั้งใจสร้างภาพสีเต็มรูปแบบ ความรู้ของฉันจาก Daguerreotype ไม่เคยซ้ำอีกเลย การเก็งกำไรคือสิ่งนี้เป็นกระบวนการแทรกแซงคล้ายกับสิ่งที่ Lippmann ประสบความสำเร็จ

หน่วยการพิมพ์สีที่ทันสมัยช่วยลดค่าใช้จ่ายในการลบสามค่า ได้แก่ ฟ้า (เขียว + น้ำเงิน), ม่วงแดง (น้ำเงิน + แดง) และเหลือง (แดง + เขียว) ทั้งนี้เป็นเพราะการดูภาพพิมพ์ผ่านแสงจากแหล่งที่อยู่ใกล้เคียง แสงนี้ส่องผ่านสีย้อมหรือรงควัตถุที่โปร่งใสกระทบกับซับเบสสีขาวสะท้อนกลับและเคลื่อนที่ผ่านสีย้อมเป็นครั้งที่สอง วิธีนี้ใช้งานได้เนื่องจากสีฟ้าเป็นตัวบล็อกสีแดงสีม่วงแดงเป็นตัวบล็อกสีเขียวและสีเหลืองเป็นตัวบล็อกสีฟ้า มันเป็นความหนาแน่นของพรรคที่หักเหเหล่านี้ซึ่งนำเสนอให้กับดวงตาของเราซึ่งเป็นภาพสี ฟิล์มสีที่เป็นลบและสไลด์ยังใช้อุปกรณ์ที่ใช้ลบ สิ่งเหล่านี้ปรับแสงที่ขวางฟิล์มสร้างภาพสี

ชั้นบรรยากาศของโลกจะกรองพลังงานอิเลคโตรมีตริกในปริมาณที่สูงซึ่งส่งผลต่อเราจากนอกโลก ดังที่กล่าวไว้บรรยากาศของเรามีความโปร่งใสสูงในช่วงแคบ ๆ กว้างประมาณหนึ่งอ็อกเทฟ 400 มิลลิเมตร (หนึ่งในล้านของมิลลิเมตร) ถึง 700 มิลลิไมครอน มีข้อสงสัยเล็กน้อยว่าการมองเห็นของมนุษยชาติวิวัฒนาการมาจากช่วงของความโปร่งใสนี้

มีการเสนอและทฤษฎีการมองเห็นสีจำนวนมาก อย่างไรก็ตามจากการทดลองหลายพันครั้งพบว่าสีส่วนใหญ่สามารถจับคู่โดยการผสมสีแดงเขียวและน้ำเงินที่เหมาะสมดังนั้นสีเหล่านี้จึงถูกระบุว่าเป็นแสงสีหลัก

ในการศึกษาพยาธิสภาพของการมองเห็นนั้นมีการระบุเซลล์สามชนิดที่ไวต่อสี สิ่งเหล่านี้เรียกว่าเซลล์รูปกรวยเนื่องจากรูปร่าง นอกจากนี้เซลล์เหล่านี้ยังพบว่ามีเม็ดสีที่เห็นด้วยกับสีที่พวกเขามีความไวต่อ เมื่อไม่นานมานี้พบว่าผู้หญิง 12% ได้รับพรด้วยการมองเห็นสีที่ดีขึ้นเนื่องจากเซลล์รูปกรวยชนิดที่สี่ทำให้พวกเขามีช่วงสีที่มองเห็นได้กว้างขึ้นอย่างมาก บทเรียนคือว่านี่คือวิทยาศาสตร์อย่างต่อเนื่อง

นั่นเป็นคำถามที่น่าสนใจซึ่งสามารถแสดงความคิดเห็นอย่างลึกซึ้ง

การพิจารณามีหลายด้าน

• ด้านแรกคือฟิสิกส์ของสี เราสามารถสังเกตสเปกตรัมที่มองเห็นได้และดูว่า R, G และ B คือ 1) มีพื้นผิวที่สำคัญที่สุดและ 2) มีระยะห่างเท่ากันระหว่างกัน 3) สเปกตรัมเป็นเส้นสามารถมองเห็นเป็นวงกลมซึ่งมีสีม่วง สร้างจากสีน้ำเงินและสีแดงและในกรณีที่ 2) นั้นถูกต้องสมบูรณ์กว่า ดังนั้นจึงมีปรากฏการณ์สองอย่างที่นี่: 3) ความสำคัญของสีที่เลือกและ 4) ความหมายของสีทั้งสามเพื่อแสดงสเปกตรัมเต็มรูปแบบโดยการเพิ่ม

Wikipedia / สเปกตรัมที่มองเห็นได้

• ด้านที่สองคือชีวเคมีและนิเวศวิทยาของสี สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อโฟตอนมีสีเฉพาะ (ความยาวคลื่น) ที่เกี่ยวข้องกับช่วงของปรากฏการณ์โมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงเช่นการสั่นของอะตอม - อะตอม, การสั่นสะเทือนแบบ จำกัด ขอบเขตมุม, การดูดซับสารเคมี ( การเปลี่ยนอิเล็กตรอนHOMO-LUMO ) โดยโมเลกุลอินทรีย์หรือ organo-metalic โมเลกุล (ซึ่งเป็นสีที่เกิดขึ้นในธรรมชาติเช่นเดียวกับมนุษย์ที่มีเม็ดสีและสี) และการเกิดขึ้นของพวกเขาในธรรมชาติ (เกิดขึ้นเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญอย่างหนึ่งในทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วิน) ไม่ใช่ความรู้ของฉัน และที่ถูกกล่าวถึงในวิทยาศาสตร์ การเกิดขึ้นของอุปกรณ์ตรวจจับสีเป็นอีกปรากฏการณ์หนึ่งที่อาจเกี่ยวข้องกับเกิดขึ้นเพื่อแสดงออกสี ธรรมชาติถูกสร้างขึ้นมาเป็นหลัก (ในเวลาวิวัฒนาการและที่สำคัญ) ของพืชซึ่งเป็นสีเขียวดังนั้นความสามารถในการแยกแยะสีเขียวที่แตกต่างกันมีความสำคัญ (เพื่อความอยู่รอด) และมนุษย์เรายังคงมีความรู้สึกที่ดีต่อสีเขียวมากกว่าสีอื่น ๆ . วิธีที่มนุษย์เราให้ความสำคัญของดวงตาด้วยความสามารถในการมองเห็นสีเป็นผลมาจากวิวัฒนาการนี้พร้อมกับเคมี ( สีที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ) ของธรรมชาติพฤติกรรม (ของพืชและสัตว์) โดยเฉพาะธรรมชาติเลือกทั้งสามสี (ในขณะที่เราตั้งชื่อ) แต่นี่คือความแตกต่างเชิงคุณภาพความแตกต่างเชิงปริมาณส่วนใหญ่เกิดขึ้นบนกรีนและความเข้มของแสง (เราเห็นความส่องสว่างมากกว่าสีจริง)

• การสร้างสีหลักของมนุษย์นั้นได้รับอิทธิพลจากฟิสิกส์ความพยายามในการสร้างทฤษฎีและความหมายมากกว่าความสามารถตามธรรมชาติของเรา สิ่งนี้มีข้อ จำกัด เนื่องจากเซ็นเซอร์และหน้าจอมีความหมายต่ำกว่าธรรมชาติและความสามารถในการตรวจจับที่ลดลงในสนามหญ้ากว่าเราและในขณะที่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีความหมายของภาพในกรีนนั้นดีขึ้น (เช่นเดียวกับความสว่างด้วยหน้าจอ HDR) แม้ว่าเซ็นเซอร์กล้องจะมีเซ็นเซอร์สีเขียวมากกว่าเซ็นเซอร์อื่นสองเท่า เป็นไปได้ว่าถ้าเราบันทึกสีมากกว่า 3 ช่วง แต่บอกว่า 6 (เช่นในเซ็นเซอร์ foveon อาจไม่ใช่เซ็นเซอร์ bayer) เราจะมีการบันทึกและเรนเดอร์ที่ดีกว่ามาก โดยสรุปแล้วสีหลักจะสะดวกกว่าในหลายแง่มุมมากกว่าความเป็นจริง หากเราสามารถมองเห็นอินฟราเรดเหมือนงูบางสายพันธุ์เราอาจต้องเพิ่มสีหลักที่สี่ลงในหน้าจอและเซ็นเซอร์กล้อง

ไม่ได้สิ่งนี้ทำให้การซ่อมรถโดยเฉพาะอย่างยิ่งน่าสนใจเนื่องจากสิ่งที่ดูเหมือนว่าการจับคู่สีที่สมบูรณ์แบบภายใต้แสงแดดอาจถูกปิดในสภาพที่มีเมฆมากและอาจมีลักษณะเป็นหย่อมใต้แสงไฟถนนโซเดียม - ไอ

สถานการณ์ไม่ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสี / สีสะท้อนแสง (ให้สีเรืองแสงเพียงลำพัง "สะท้อน" ที่ความยาวคลื่นแตกต่างจากสิ่งที่พวกเขาได้รับซึ่งเป็นที่นิยมในฐานะ "whiteners" ในผงซักฟอกซักผ้า) เนื่องจากเป็นลิงก์ระหว่างสเปกตรัมต่อเนื่องของแหล่งกำเนิดแสง ความโค้งของกรวยตาที่เปิดกว้าง แต่มันเป็นปัญหาสำหรับแสงสีจากฉากที่ถ่ายโดยเซ็นเซอร์ (หรือวัสดุภาพถ่าย) ที่ไม่ตรงกับเส้นโค้งความไวของดวงตามนุษย์ นั่นคือสิ่งที่ทำให้เรามีสิ่งต่างๆเช่นการตั้งค่า "สมดุลสีขาว" และตัวกรองสกายไลท์

ผู้ผลิตสีและรงควัตถุชนิดต่าง ๆ (และแสง) ไม่สามารถมองเพียงแค่สามจุดในสเปกตรัม: พวกมันมีตัวกรองแบบอิงกริดเพื่อรับมุมมองที่ละเอียดยิ่งขึ้นของสเปกตรัมสี

พิพิธภัณฑ์วิจิตรศิลป์ยังคงมีแนวโน้มที่จะใช้แสงจากหลอดไส้เนื่องจากมีแนวโน้มที่จะจับคู่สเปกตรัมของแสงอาทิตย์ได้ดีที่สุดและนั่นคือแสงที่เม็ดสีดั้งเดิมในอดีตได้รับการคัดเลือกและตัดสิน

หากเรามีเซลล์ส่งสัญญาณเป็นสีเหลือง (ความยาวคลื่นประมาณ 580nm) ในสายตาของเราแล้วสีเหลืองจะเป็นสีหลักของแสง

อย่างไรก็ตามเราทำไม่ได้ ดังนั้นเราจึงรับรู้สีเหลืองแตกต่างกันคือเมื่อเซลล์รูปกรวยสำหรับสีแดงและสีเขียวถูกเปิดใช้งานพร้อมกัน มีหลายวิธีที่สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้:

• เรามีแหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นประมาณ 580nm สมมติว่ามันเป็นดอกไม้สีเหลืองในแสงแดด เราเห็นสิ่งนี้เป็นสีเหลืองเพราะการรับรู้สีของเราไม่แม่นยำ เซลล์ที่ไวต่อแสงในเรตินาจะส่งสัญญาณเมื่อความยาวคลื่นไม่ถูกต้อง แสงสีเหลืองจึงกระตุ้นทั้งสีแดงและสีเขียว สำหรับเซลล์ที่ถูกกระตุ้นด้วยแสงสีแดงแสงสีเหลืองจะดับลงเล็กน้อย แต่ไม่มากเกินไป ในทำนองเดียวกันสำหรับสีเขียว ดังนั้นทั้งสีแดงและสีเขียวจึงเป็นสัญญาณและเรารับรู้ว่าเป็นสีเหลือง

• เรามีแหล่งกำเนิดแสงสองแหล่งสีแดงหนึ่งแหล่งและสีเขียวอื่น ๆ สมมุติว่านี่เป็นพิกเซลบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ หากคุณมองที่พิกเซลสีเหลืองพร้อมแว่นขยายคุณจะพบจุดเล็ก ๆ สองจุดหนึ่งจุดสีเขียวจุดหนึ่งจุดสีแดง ด้วยเหตุนี้ทั้งสีเขียวและสีแดงจึงส่งสัญญาณและเรารับรู้ว่าเป็นสีเหลือง

• ความเป็นไปได้ก็คือการผสมผสานของทั้งสองอย่างเช่นสามแหล่งกำเนิดแสงสีแดงสีเหลืองและสีเขียว หรือคลื่นแสงที่ราบรื่นหรือเป็นคลื่น สิ่งที่สำคัญคือสีแดงและสีเขียวต่างก็ถูกกระตุ้นให้รับรู้ถึงสีเหลือง

วิธีการเหล่านี้มีความแตกต่างกันมาก แต่เรารับรู้ว่ามีสีเหลือง

ลองนึกภาพคนต่างด้าวต่างดาวที่มีสีเหลืองเป็นสีหลัก เธอจะพบว่างานพิมพ์และหน้าจอสีของเราขาดไป เธอจะคิดว่าเราเป็นคนตาบอดสีบางส่วนที่ไม่เห็นความแตกต่างระหว่างโลกที่เธอรับรู้กับงานพิมพ์และหน้าจอสีของเรา

ซึ่งหมายความว่าสีหลักของแสงเป็นเพียงสิ่งประดิษฐ์ของการรับรู้สีของเรา