Ви в дитинстві ніколи не розважалися, розглядаючи через збільшувальне скло навколишні предмети? Якщо немає, то спробуйте прямо зараз - візьміть лупу і подивіться ось на цю білу сторінку. А ті, хто були допитливими дітьми, і так знають: картинка буде приблизно така.
І це саме білий колір. Чому ж ми бачимо кольорові точки?
Але чому саме червоний-зелений-синій, кому це спало на думку і чому при змішуванні вони дають білий? Розберемося по порядку.
Історія питання
В кінці 1850-х - початку 1860-х років Джеймс Максвелл, нині відомий фізик, а тоді - молодий випускник Кембриджа, займався вивченням теорії кольору. Теорія кольору бере свій початок в роботах Ісаака Ньютона (ми згадували про його дослідах з розкладанням світла, коли говорили про квіти). Максвелл проводив експерименти по змішуванню кольору, для яких використовував колірної дзига - прикріплений до осі диск, сектора якого були розфарбовані різні кольори.
У своїх роботах Максвелл розвивав ідеї Томаса Юнга, який висунув припущення про існування трьох основних кольорів: червоного, зеленого і синього - відповідно до трьома типами чутливих волокон в сітківці ока. Як ми пам'ятаємо, в сітківці є два види фоторецепторів: палички і колбочки. Колбочки відповідають за колірний зір і, в свою чергу, діляться ще на три види: одні чутливі до червоно-жовтої, інші - до зелено-жовтої, а треті - до синьо-фіолетової частини спектра.
Так ось, Максвелл за допомогою свого дзиги продемонстрував, що білий колір не можна отримати шляхом змішування синього, червоного і жовтого, як вважалося раніше, а основними кольорами є червоний, зелений і синій.
Як монітор передає кольору
Хоча Максвелл проводив свої дослідження ще в XIX столітті, колірна модель RGB на практиці стала використовуватися пізніше - коли з'явилися телевізори та монітори, спочатку з електронно-променевою трубкою, а потім рідкокристалічні і плазмові.
В ЕПТ зображення створюється за допомогою трьох електронних прожекторів, кожен з яких випромінює світло свого кольору. На екран завдано люмінофор - речовина, яка світиться під впливом цих прожекторів. Причому люмінофор теж трьох видів: один світиться від випромінювання червоної гармати, другий - від зеленої, третій - від синьої.
- електронні гармати
- електронні промені
- фокусуються котушка
- котушки, що відхиляють
- анод
- Маска, завдяки якій червоний промінь потрапляє на червоний люмінофор, зелений промінь - на зелений люмінофор, синій - на синій.
- Червоні, зелені та сині зерна люмінофора
- Маска і зерна люмінофора (збільшено)
При всіх конструктивних і технологічних відмінності від ЕЛТ, рідкокристалічні та плазмові монітори працюють за тим же принципом: під впливом енергії спалахує червоний, зелений або синій люмінофор.
Мінімальна одиниця зображення, створюваного монітором, називається пікселем. Колір пікселя виходить з комбінації входять до нього трьох точок люмінофора (ці три точки називаються тріадами).
змішання квітів
Подивіться ось цей випуск дитячої передачі «Галілео». Ведучий тут повторює досвід Максвелла з колірним дзигою і дуже наочно показує, як різниться змішання квітів від излученного і відбитого світла.
У цьому досвіді показані два методу змішування кольорів: адитивний і субтрактівним. У колірній моделі RGB використовується адитивний, тому зараз нас цікавить саме він.
Адитивний метод заснований на додаванні квітів (addition означає «складання»). Називається він так, тому що кольори виходять шляхом додавання до чорного. Цей метод застосовується для отримання квітів від излученного світла, зокрема, в комп'ютерних моніторах.
Як на папері відсутність кольору є білий колір, так на моніторі відсутність кольору - чорний. Кольори тут виходять змішанням трьох основних кольорів: червоного (Red), зеленого (Green) і синього (Blue). Змішання червоного і синього дають пурпурний (Magenta), синього і зеленого - блакитний (Cyan), зеленого і червоного - жовтий (Yellow). А змішання всіх трьох основних кольорів - білий.
Числове представлення моделі RGB
Оскільки в моделі RGB є три основні складові кольору, її можна представити у вигляді куба. Виходить, що кожна точка в просторі цього куба (яку можна задати за допомогою трьох координат) - певний колір.
У комп'ютерах кожна з координат задається цілим числом - від 0 до 255.
В HTML використовується шістнадцяткова запис: кожна координата задається двома шестнадцатерічнимі числами. Ось, наприклад, показаний вище колір з RGB-координатами (240, 103, 162) в шістнадцятковій запису виглядає так: # f067a2.
А ось як виглядає змішання квітів в числовому поданні:
Обмеження моделі RGB
В теорії все виглядає досить просто, але на практиці при застосуванні моделі RGB не завжди вдається точно передати потрібний колір.
Перша проблема пов'язана з технологією виготовлення моніторів. Як уже згадувалося, колір, відтворений монітором, залежить від типу нанесеного на нього люмінофора. Але різними виробниками використовуються різні типи люмінофора. Крім того, у міру старіння монітора змінюються якості люмінофора і характеристик електронних прожекторів або світлодіодів. Іншими словами, на різних моніторах кольору можуть трохи відрізнятися - напевно, все з цим стикалися.
Друга проблема має вже не технічний характер, вона виникає з обмежень самого методу змішування кольорів. Справа в тому, що за допомогою адитивного синтезу можна отримати всі кольори видимого спектру. Все, що може монітор - це змішувати червоний, зелений і синій. Якщо позначити ці кольори на діаграмі точками, то все безліч квітів, які можна отримати їх змішанням, виявляться всередині отриманого трикутника. І площа його, як ми бачимо, набагато менше, ніж діапазон кольорів, які може розрізняти людей.
