Mengapa merah, hijau, dan biru membentuk semua warna?

17

Mengapa kombinasi merah, hijau, dan biru dapat membentuk semua warna yang terlihat?

Hedayat Mahdipour
sumber
12
Mereka tidak membuat semua warna. Mereka hanya membuat kisaran yang cukup sehingga sebagian besar adegan dapat diwakili dengan kesetiaan yang dapat diterima.
Peter Green
6
Karena manusia memiliki penerima merah, hijau dan biru di mata mereka.
user253751
2
Ini akan lebih baik untuk pertukaran tumpukan biologi (jika ada) karena ini lebih merupakan pertanyaan tentang sistem visual manusia daripada grafis komputer.
mathreadler
2
@mathreadler biology.stackexchange.com
briantist
4
Rupanya setidaknya ada satu wanita tetrachromat (lihat en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy ) yang mampu membedakan lebih banyak warna daripada kita yang menggunakan trichromat.
Bill Bell

Jawaban:

23

Mari kita ingatkan diri kita sendiri apa itu cahaya.

Gelombang radio, gelombang mikro, sinar X dan sinar gamma semuanya adalah radiasi elektromagnetik dan hanya berbeda berdasarkan frekuensinya. Kebetulan mata manusia mampu mendeteksi radiasi elektromagnetik antara ~ 400nm dan ~ 800nm, yang kita anggap sebagai cahaya. Ujung 400nm dianggap ungu dan ujung 800nm ​​dianggap merah, dengan warna pelangi di antaranya.

Sinar cahaya bisa merupakan campuran dari salah satu frekuensi itu, dan ketika cahaya berinteraksi dengan materi, beberapa frekuensi diserap sementara yang lain mungkin tidak: ini adalah apa yang kita anggap sebagai warna benda di sekitar kita. Berbeda dengan telinga, yang mampu membedakan antara banyak frekuensi suara (kita dapat mengidentifikasi nada, suara, dan instrumen individu saat mendengarkan lagu), mata tidak dapat membedakan setiap frekuensi tunggal. Biasanya hanya dapat mendeteksi empat rentang frekuensi (ada pengecualian seperti daltonisme atau mutasi).

Ini terjadi di retina, di mana ada beberapa jenis reseptor foto . Jenis pertama, yang disebut " batang ", mendeteksi sebagian besar frekuensi cahaya tampak, tanpa bisa membedakannya. Mereka bertanggung jawab atas persepsi kita tentang kecerahan.

Jenis kedua reseptor foto, yang disebut " kerucut ", ada di tiga spesialisasi. Mereka mendeteksi rentang frekuensi yang lebih sempit, dan beberapa dari mereka lebih peka terhadap frekuensi di sekitar merah, beberapa ke frekuensi di sekitar hijau, dan yang terakhir ke frekuensi di sekitar biru.

Karena mereka mendeteksi rentang frekuensi , mereka tidak dapat membedakan antara dua frekuensi dalam rentang tersebut, dan mereka tidak dapat membedakan antara cahaya monokromatik dan campuran frekuensi dalam rentang tersebut. Sistem visual hanya memiliki input dari ketiga detektor dan merekonstruksi persepsi warna dengan mereka.

Untuk alasan ini, mata tidak dapat membedakan antara cahaya putih yang terbuat dari semua frekuensi cahaya tampak, dan campuran sederhana hanya lampu merah hijau dan biru. Jadi, dengan hanya tiga warna, kita dapat merekonstruksi sebagian besar warna yang bisa kita lihat.

Ngomong-ngomong, batang jauh lebih sensitif daripada kerucut, dan itulah sebabnya kami tidak melihat warna di malam hari.

Julien Guertault
sumber
5
"Jadi, dengan hanya tiga warna, kita dapat merekonstruksi semua warna yang bisa kita lihat." Kalimat ini salah. Mulai dari tiga pemilihan pendahuluan, Anda hanya dapat merekonstruksi warna-warna tertentu. Kisaran warna yang dapat direkonstruksi disebut "gamut". Anda dapat mencari "sRGB gamut" dan menemukan gambar yang menunjukkan segitiga di dalam parabola yang lebih besar. Segitiga mewakili warna yang bisa kita buat dari primer sRGB, dan parabola adalah semua warna yang bisa kita lihat. Dari sini jelas bahwa setiap segitiga di dalam parabola akan lebih kecil dari itu.
Dietrich Epp
woops, kamu benar. Saya telah mengganti "semua" dengan "sebagian besar" dan akan mencoba memikirkan penjelasan untuk warna yang terlihat yang tersisa.
Julien Guertault
4
Juga konsep cahaya putih diatur oleh sistem white balance kami yang benar-benar mewah. Tidak peduli apa warnanya, itu akan dianggap sebagai putih. Bola lampu pijar berwarna oranye, tetapi jika kita berada di dalam rumah, kita menganggapnya putih. Sedangkan untuk warna tambahan, jika Anda mengintegrasikan energi distribusi warna Anda dikalikan dengan kurva ratchet freaks menunjukkan Anda akan melihat bahwa kadang-kadang Anda mendapatkan sinyal unik karena tumpang tindih berbeda.
joojaa
20

Mereka tidak melakukannya.

Masalah dengan diagram yang mewakili gamut yang terlihat dan RGB adalah bahwa mereka disajikan pada tampilan RGB. Mereka jelas tidak dapat menunjukkan kepada Anda apa yang tidak dapat mereka tunjukkan: area di dalam parabola tetapi di luar segitiga.

RGB gamut

Wilayah di luar segitiga tidak dapat ditampilkan di layar Anda dengan cara yang setia. Misalnya, RGB tidak dapat menampilkan cyan yang benar dan dalam. Yang Anda lihat hanyalah perkiraan menggunakan hijau dan biru. Beberapa diagram bahkan tidak mencoba dan hanya menampilkan area abu-abu:

masukkan deskripsi gambar di sini

Untuk melihat seperti apa cyan itu, Anda bisa menatap titik putih pada gambar ini setidaknya selama 30 detik (disarankan 2 menit) dan kemudian perlahan-lahan gerakkan kepala Anda ke arah dinding putih:

ilusi cyan

Demikian pula, tampilan RGB tidak dapat menampilkan jeruk atau coklat yang dalam, jenuh.

Eric Duminil
sumber
2
@narthex: Terima kasih atas komentarnya. Saya memperbarui jawabannya. Apakah sekarang lebih baik?
Eric Duminil
1
Dan juga, (menatap gambar terakhir itu), lingkaran merah menari-nari. Menyenangkan
4
Masalah dengan plot colorspace CIE adalah bahwa mereka sangat sulit untuk dipahami, sih kita bahkan tidak tahu jika beberapa area dalam grafik terjadi untuk membuat metamers. Juga alasan mengapa Anda tidak bisa membuat segitiga yang lebih besar tidak jelas (petunjuk tidak ada yang di luar bentuk).
joojaa
2
@joojaa: xkcd.com/1882
Eric Duminil
5
Hebat, sekarang aku punya cyan dot di tengah-tengah penglihatanku :-(
Kevin
17

Manusia adalah trikromatik, yang berarti kita memiliki 3 jenis reseptor warna (lebih dikenal sebagai sel kerucut ), masing-masing peka terhadap serangkaian panjang gelombang yang berbeda:

respons frekuensi sel kerucut yang berbeda
Sumber gambar: wikipedia

Jadi hanya perlu 3 rangsangan monokromatik yang berbeda untuk menipu mata kita untuk berpikir bahwa ia melihat warna yang sama dengan yang lain. Merah, hijau, dan biru cocok untuk puncak kurva respons frekuensi masing-masing jenis reseptor warna.

ratchet freak
sumber
Tapi .. beberapa manusia Tetrachromats :) en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy
menghapus
4

Satu hal lagi: "violet" dan "ungu" bukan warna yang sama. Violet adalah warna murni sekitar 400 nm; tetapi ungu adalah kombinasi merah dan biru. Bagi mata manusia kita yang tidak sempurna, mereka terlihat sama.

Jika Anda melewatkan seberkas violet murni melalui prisma segitiga, cahayanya akan bengkok tetapi tidak pecah menjadi beberapa komponen. Jika Anda kemudian menyinari seberkas ungu melalui prisma yang sama, itu akan dipisahkan menjadi balok biru dan merah, dengan jumlah "tikungan" yang berbeda.

Jennifer
sumber
Tergantung apa yang Anda maksud dengan "warna." Dalam banyak konteks, sangat masuk akal untuk mengatakan bahwa jika tidak ada yang bisa melihat perbedaan antara dua tambalan berbeda pada suatu permukaan, maka kedua tambalan itu harus memiliki "warna" yang sama. Di sisi lain, ketika seorang pelukis mengatakan "warna," dia sedang berbicara tentang zat fisik di mana dia mencelupkan kuas. Dalam hal ini, lihat en.wikipedia.org/wiki/Metamerism_(color)#Metameric_failure
Solomon Slow
1
@jameslarge: Benar-benar tidak. Hanya karena mereka terlihat sama di bawah satu sumber cahaya tidak berarti mereka akan terlihat sama di bawah yang berbeda, bahkan jika kedua sumber cahaya terlihat identik pada permukaan putih.
R .. GitHub BERHENTI MEMBANTU ICE
Saya tidak berpikir ini menjawab pertanyaan dengan cara apa pun. Ini juga berlaku untuk warna apa saja - tidak hanya ungu dan ungu. Cahaya monokromatik dari sembarang warna dari merah hingga ungu tidak akan terbelah oleh prisma, dan setiap cahaya campuran akan terbelah.
Dawood mengatakan mengembalikan Monica
4

Mereka tidak melakukannya. Selain dari apa yang orang lain katakan tentang alasan fisik tidak, dari sudut pandang grafis komputer yang praktis, yang mewakili baik pigmen permukaan atau sumber cahaya dengan warna RGB tidak cukup untuk memodelkan pencahayaan berwarna dari sebuah pemandangan. Misalnya tidak ada cara untuk mewakili bahan yang tembus cahaya atau reflektif hanya dalam pita sempit; Anda hanya dapat mewakili transparansi atau reflektifitas pita lebar yang secara kasar sesuai dengan yang diambil oleh kerucut merah, hijau, dan biru di mata manusia. Ini sebenarnya penting untuk banyak warna dunia nyata dalam keluarga merah muda / ungu / ungu, yang terlihat sangat berbeda di bawah berbagai jenis cahaya, bahkan cahaya "putih" yang terlihat sama ketika dilihat pada permukaan putih.

R .. GitHub BERHENTI MEMBANTU ICE
sumber
1
Salah satu contoh umum untuk itu adalah lampu uap natrium monokromatik quasi, yang biasanya digunakan untuk lampu kota dan terlihat selalu berbeda dalam kenyataan daripada di foto.
Julien Guertault
tapi itu adalah masalah pinggiran, saya akan mempertimbangkan sangat maju. Masalahnya tidak terwujud dalam kebanyakan kasus, RGB hanya penyandian fourier dengan 3 harmonisa dari beberapa sinyal yang cukup untuk sebagian besar kasus.
v.oddou
@JulienGuertault: Walaupun itu adalah contoh yang bagus, saya tidak berpikir itu adalah contoh yang ditunjukkan oleh jawaban saya - selama respons sensor foto / film Anda terhadap cahaya dalam 3 komponennya cukup cocok dengan mata manusia, itu seharusnya dengan setia mewakili apa yang akan dilihat manusia. Di mana RGB (atau model lain yang menyatukan seluruh rentang spektrum frekuensi) tidak cukup untuk benar-benar memodelkan permukaan dan sumber cahaya dengan cara yang Anda dapat memprediksi warna cahaya yang dirasakan pada permukaan.
R .. GitHub BERHENTI MEMBANTU ICE
@ v.oddou: "Saya tidak peduli, kelihatannya cukup bagus" adalah posisi yang masuk akal untuk diambil, tetapi sebenarnya ada perbedaan. Anda tidak akan dapat memodelkan cara warna dinding terlihat berbeda di bawah cahaya siang vs cahaya pijar vs cahaya yang seharusnya memiliki temp warna yang sama seperti satu atau yang lain.
R .. GitHub BERHENTI MEMBANTU ICE
hmm, saya mungkin salah paham. Apakah Anda memiliki contoh konkret tentang batasan yang Anda maksud?
Julien Guertault