Основной цвет

Набор основных цветов, наиболее ощутимо, представляет собой набор реальных физических пигментированных носителей или цветных огней, которые можно комбинировать в разных количествах, чтобы создать «гамму» цветов. Это основной метод, используемый в приложениях, которые призваны вызывать восприятие различных наборов цветов, например. электронные дисплеи, цветная печать и картины. Восприятия, связанные с данной комбинацией первичных цветов, прогнозируются путем применения соответствующей модели смешивания (аддитивного, субтрактивного, аддитивного усреднения и т. Д.), Которая воплощает основную физику того, как свет взаимодействует со средой и, в конечном счете, сетчаткой.

Первичные цвета также могут быть концептуальными либо как аддитивные математические элементы цветового пространства, либо как неприводимые феноменологические категории в таких областях, как психология и философия. Первоначальные цвета цветового пространства точно определены и эмпирически укоренены в экспериментах по психофизическому сопоставлению цветов, которые являются основополагающими для понимания цветового зрения. Первичные области некоторых цветовых пространств полны (т. Е. Все видимые цвета описываются в терминах их взвешенных сумм с неотрицательными весами), но обязательно мнимые (то есть нет правдоподобного способа, чтобы эти основные цвета могли быть представлены физически или воспринимались) , Описывать основные цвета с феноменологической точки зрения трудно сделать кратко, но феноменологические данные, такие как психологические праймериз, привели к практически полезной информации.

Все наборы праймеров реального и цветового пространства являются произвольными, в том смысле, что нет ни одного набора праймериз, которые можно считать каноническим множеством. Первичные пигменты или источники света, выбранные для данной заявки на основе субъективных предпочтений, а также практические факторы, такие как стоимость, стабильность, доступность и т. Д. Применения цветового пространства могут быть подвергнуты значимым преобразованиям один-к-одному, так что преобразованное пространство все еще завершена, и каждый цвет задается уникальной суммой.

Элементарные художественные учебные материалы, словари и электронные поисковые системы часто определяют основные цвета эффективно как концептуальные цвета (как правило, красный, желтый и синий, или красный, зеленый и синий), которые можно использовать для смешивания «всех» других цветов и часто идут далее и предполагают, что эти концептуальные цвета соответствуют конкретным оттенкам и точной длине волны. Такие источники не представляют собой согласованное, последовательное определение первичных цветов, поскольку реальные праймериз не могут быть полными.

Аддитивное смешивание света
Восприятие, вызванное несколькими источниками света, совместно стимулирующими одну и ту же область сетчатки, является аддитивным, то есть предсказано посредством суммирования спектральных распределений мощности или значений тристимула отдельных источников света (при условии контекста согласования цветов). Например, фиолетовый прожектор на темном фоне можно совместить с совпадающими синими и красными прожекторами, которые также тускнеют, чем фиолетовый прожектор. Если бы интенсивность пурпурного прожектора была удвоена, ее можно было бы сопоставить, удвоив интенсивности как красных, так и синих прожекторов, которые соответствовали оригинальному фиолетовому. Принципы аддитивного смешивания цветов воплощены в законах Грассмана.

Аддитивное перемешивание совпадающих пятновых огней применялось в экспериментах, используемых для получения цветового пространства CIE 1931. Исходные монохроматические праймериз (произвольных) длин волн 435,8 нм (фиолетовый), 546,1 нм (зеленый) и 700 нм (красный) были использованы в этой заявке благодаря удобству, которое они предоставили экспериментальной работе.

Красный, зеленый и синий свет являются идеальными праймерами для аддитивного смешивания цветов, поскольку первичные огни с этими оттенками обеспечивают самые большие треугольные цветовые гаммы. Маленькие красные, зеленые и синие элементы в электронных дисплеях смешиваются от подходящего расстояния до синтезирующих цветных изображений.

Точные цвета, выбранные для аддитивных праймериз, являются технологическим компромиссом между доступными люминофорами (включая такие соображения, как стоимость и использование энергии), и необходимость в большой цветовой гамме. Типичные праймеры МСЭ-R BT.709-5 / sRGB.

Важно отметить, что аддитивное смешивание обеспечивает очень слабые предсказания восприятия цвета вне контекста соответствия цвета. Известные демонстрации, такие как «Платье» и другие примеры, показывают, что одной только аддитивной модели смешивания недостаточно для прогнозирования воспринимаемого цвета во многих случаях реальных изображений. В общем, мы не можем полностью предсказать все возможные воспринимаемые цвета из комбинаций первичных огней в контексте реальных изображений и условий просмотра. Приведенные примеры указывают на то, насколько невероятно бедны такие прогнозы.

Субтрактивное смешивание слоев чернил
Модель субтрактивного смешивания цветов предсказывает спектральные распределения мощности света, фильтрованного через наложенные частично поглощающие материалы на отражающей или прозрачной поверхности. Каждый слой частично поглощает некоторые длины волн света от спектра освещения, позволяя другим проходить через мультипликативно, что приводит к цветному внешнему виду. Перекрывающиеся слои чернил в печатной форме смещаются над отражающей белой бумагой таким образом, чтобы генерировать фотореалистичные цветные изображения. Типичное количество чернил в таком процессе печати составляет от 3 до 6 (например, процесс CMYK, гексахром Pantone). В общем, использование меньшего количества чернил в качестве праймериз приводит к более экономичной печати, но использование большего количества может привести к лучшей цветопередаче.

Голубой, пурпурный и желтый являются хорошими субтрактивными праймерами в том, что спектральные распределения мощности света, отраженного от идеализированных чернил, могут быть объединены для самых больших цветовых гамм. Кроме того, обычно используются дополнительные ключевые чернила (сокращенное обозначение ключевой печатной формы, которая произвела впечатление на художественную деталь изображения, обычно черную), поскольку с тремя другими чернилами сложно смешивать черные черные чернила. До того, как названия цветов были голубыми и пурпурными, они обычно назывались синими и красными соответственно, и их точный цвет со временем менялся с доступом к новым пигментам и технологиям.

Смешивание красок в ограниченных палитрах
Цвет света (т. Е. Спектральное распределение мощности), отраженный от освещенных поверхностей, покрытых красками, суспензий частиц пигмента, плохо аппроксимируется субтрактивной или аддитивной моделью смешивания. Цветовые предсказания, которые включают эффекты рассеяния света частиц пигмента и толщину слоя краски, требуют подходов, основанных на уравнениях Кублека-Мунк. Даже такие подходы не могут предсказать цвет смесей красок именно потому, что небольшие отклонения в распределении частиц по размерам, концентрации примесей и т. Д. Могут быть трудно измерить, но придают ощутимые эффекты на пути отражения света от краски. Художники обычно полагаются на опыт смешивания и «рецепты», чтобы смешивать желаемые цвета с небольшим начальным набором праймериз и не использовать математическое моделирование.

Существуют сотни коммерчески доступных пигментов для визуальных художников, которые используют и смешивают (в различных средах, таких как масло, акварель, акрил и пастель). Общим подходом является использование только ограниченной палитры первичных пигментов (часто от четырех до восьми), которые могут быть физически смешаны с любым цветом, который художник желает в окончательной работе. Не существует определенного набора пигментов, которые являются основными цветами, выбор пигментов полностью зависит от субъективного предпочтения художника от предмета и стиля искусства, а также от материальных соображений, таких как светостойкость и эвристика смешивания. Современные классические реалисты часто выступали за то, что ограниченная палитра белого, красного, желтого и черного пигмента (часто называемая «палитрой Цорна») достаточна для убедительной работы.

Диаграмма цветности может иллюстрировать гамму различных вариантов праймериз, например, показывая, какие цвета теряются (и получаются), если вы используете RGB для субтрактивного смешивания цветов (вместо CMY).

Основные цвета
Современное описание системы цветного зрения обеспечивает понимание основных цветов, соответствующих современной цветовой науке. Человеческий глаз обычно содержит только три типа цветных фоторецепторов, известных как длинноволновые (L), средневолновые (M) и коротковолновые (S) конусные ячейки. Эти типы фоторецепторов в разной степени реагируют на видимый электромагнитный спектр. Реакция S-конуса обычно считается пренебрежимо малой на длинных длинах волн, превышающих примерно 560 нм, тогда как L и M-конусы реагируют во всем видимом спектре. Праймеры LMS являются мнимыми, поскольку нет видимой длины волны, которая стимулирует только один тип конуса (то есть люди обычно не могут видеть цвет, который соответствует чистой стимуляции L, M или S). Праймеры LMS полны, так как каждый видимый цвет может быть отображен в триплет, определяющий координаты в цветовом пространстве LMS.

Ответные кривые L, M и S (основы конуса) были выведены из функций согласования цвета, полученных из экспериментов с контролируемым соответствием цвета (например, CIE 1931), где наблюдатели соответствовали цвету поверхности, освещенной монохроматическим светом, со смесью трех монохроматических первичных огней, освещающих сопоставимая поверхность. Практические приложения обычно используют каноническое линейное преобразование пространства LMS, известного как CIEXYZ. Праймеры X, Y и Z обычно более полезны, поскольку яркость (Y) задается отдельно от цветности цвета. Любые цветовые пространства праймериз, которые могут быть сопоставлены с физиологически релевантными праймерами LMS путем линейного преобразования, обязательно являются либо мнимыми, либо неполными, либо и то, и другое. Контекст сопоставления цветов всегда трехмерен (поскольку пространство LMS является трехмерным), но более общие модели цветного вида, такие как CIECAM02, описывают цвет в шести измерениях и могут использоваться для прогнозирования того, как цвета отображаются в разных условиях просмотра.

Таким образом, для трихроматов, подобных людям, мы используем три (или более) праймериз для большинства общих целей. Два первичных элемента не могли бы выпустить даже некоторые из наиболее распространенных среди названных цветов. Добавление разумного выбора третьего первичного элемента может значительно увеличить доступную гамму, в то время как добавление четвертого или пятого может увеличить гамму, но обычно не на столько.

Большинство плацентарных млекопитающих, кроме приматов, имеют только два типа цветного фоторецептора и, следовательно, являются дихроматами, поэтому вполне возможно, что некоторые комбинации только двух праймериз могут покрыть некоторую значительную гамму относительно диапазона их восприятия цвета. Между тем у птиц и сумчатых есть четыре цветных фоторецептора в их глазах, и, следовательно, это тетрахроматы. Существует один научный отчет о функциональном человеческом тетрахромате.

Наличие типов фоторецепторных клеток в глазах организма прямо не означает, что они используются для функционального восприятия цвета. Измерение функциональной спектральной дискриминации у нечеловеческих животных является сложной задачей из-за трудности в проведении психофизических экспериментов над существами с ограниченными поведенческими репертуарами, которые не могут реагировать на язык. Ограничения в различительной способности креветок, имеющих двенадцать различных цветных фоторецепторов, показали, что наличие большего количества типов клеток само по себе не всегда должно коррелировать с улучшением функционального цветного зрения.

Психологические праймериз
Процесс противников — это теория цвета, которая гласит, что человеческая визуальная система интерпретирует информацию о цвете, обрабатывая сигналы от конусов и стержней антагонистическим образом. Теория утверждает, что каждый цвет можно описать как смесь вдоль трех осей красного или зеленого, синего против желтого и белого против черного. Шесть цветов из пар можно назвать «психологическими первичными цветами», потому что любой другой цвет можно описать с точки зрения некоторой комбинации этих пар. Несмотря на то, что существует множество доказательств противности в форме нейронных механизмов, в настоящее время нет четкого сопоставления психологических праймериз с нейронными субстратами.

Три оси психологических праймериз были применены Ричардом С. Хантером в качестве праймериз для цветового пространства, в конечном счете известного как CIELAB. Естественная цветовая система также непосредственно вдохновлена ​​психологическими праймериз.

история
На протяжении всей истории существует множество конкурирующих систем первичного цвета. Ученые и ученые занимаются дебатами о том, какие оттенки лучше всего описывают первичные цветовые ощущения глаза. Томас Янг предложил красный, зеленый и фиолетовый в качестве трех основных цветов, в то время как Джеймс Клерк Максвелл предпочитал менять фиолетовый на синий. Герман фон Гельмгольц предложил «слегка пурпурно-красный, растительно-зеленый, слегка желтоватый и ультрамарин-синий» в качестве трио. В современном понимании клетки человеческого конуса не соответствуют точно определенному набору основных цветов, поскольку каждый тип конуса реагирует на относительно широкий диапазон длин волн.