Tại sao chúng ta sử dụng RGB thay vì bước sóng để thể hiện màu sắc?

Như chúng ta biết, màu sắc của một chùm ánh sáng cụ thể phụ thuộc vào tần số (hoặc bước sóng ) của nó. Ngoài ra, đó không phải là thông tin đầu tiên được chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số sao? Vậy thì, tại sao chúng ta sử dụng các định dạng như RGB (hoặc CMYK , HSV , v.v.) để thể hiện màu sắc bằng kỹ thuật số?

Tôi nghĩ rằng có một số quan niệm sai lầm trong câu trả lời trước, vì vậy đây là những gì tôi nghĩ là đúng. Tham khảo: Noboru Ohta và Alan R. Robertson, Colorimatures: Fund basicals and Application (2005).

Một nguồn sáng không cần phải có một tần số duy nhất. Ánh sáng phản xạ, đó là hầu hết những gì chúng ta thấy trên thế giới, không cần phải có một tần số duy nhất. Thay vào đó, nó có phổ năng lượng, tức là hàm lượng năng lượng của nó như là một hàm của tần số. Phổ có thể được đo bằng các dụng cụ gọi là máy đo quang phổ.

Như được phát hiện vào thế kỷ XIX, con người nhìn thấy nhiều quang phổ khác nhau có cùng màu. Các thí nghiệm được thực hiện trong đó ánh sáng của hai quang phổ khác nhau được tạo ra bằng đèn và bộ lọc và mọi người được hỏi, đây có phải là cùng một màu không? Với các thí nghiệm như vậy, người ta xác minh rằng mọi người không nhìn thấy quang phổ mà chỉ tích hợp nó với các hàm trọng số nhất định.

Máy ảnh kỹ thuật số ghi lại phản ứng với ánh sáng của các bộ photodiod được bao phủ bởi các bộ lọc khác nhau và không phải là quang phổ đầy đủ hơn mà bạn nhìn thấy bằng máy đo quang phổ. Ba hoặc bốn loại bộ lọc khác nhau được sử dụng. Kết quả được lưu trữ trong một đầu ra tệp thô của máy ảnh, mặc dù nhiều người nghi ngờ rằng các tệp thô được "nấu" ở mức độ lớn hơn hoặc thấp hơn bởi các nhà sản xuất máy ảnh (tất nhiên cảm biến máy ảnh là độc quyền cao). Các phản ứng sinh lý có thể được xấp xỉ bằng cách áp dụng một phép biến đổi ma trận cho dữ liệu thô.

Để thuận tiện, thay vì sử dụng xấp xỉ các phản ứng sinh lý, các loại bộ ba số khác được sử dụng để đặt tên màu, ví dụ: Lab, được mô tả trong https://en.wikipedia.org/wiki/Lab_color_space (nhưng lưu ý cảnh báo trên trang). Người ta phải phân biệt các bộ ba có thể biểu thị đầy đủ các phản ứng sinh lý ước tính từ những người khác, như RGB, không thể. Loại thứ hai được sử dụng vì chúng thể hiện màu sắc mà màn hình máy tính có thể hiển thị. Chúng là kết quả của chuyển đổi từ bộ ba như Lab hoặc từ dữ liệu thô. CMYK dành cho máy in.

Mục tiêu của kỹ sư hình ảnh luôn là ghi lại bằng máy ảnh một hình ảnh trung thực của thế giới bên ngoài và thể hiện hình ảnh đó theo cách mà người quan sát nhìn thấy thật với hình ảnh cuộc sống. Mục tiêu này chưa bao giờ đạt được. Trong thực tế, những hình ảnh tốt nhất được thực hiện ngày nay là yếu. Nếu mục tiêu này đã đạt được, bạn sẽ cần kính râm để thoải mái xem hình ảnh của một vista nắng.

Bạn đang hỏi tại sao máy ảnh không thu được toàn bộ năng lượng bức xạ tạo ra phản ứng thị giác của con người. Tại sao máy ảnh hiện đại chỉ chụp được ba phân đoạn hẹp mà chúng ta gọi là màu ánh sáng chính là đỏ, lục và lam?

Câu trả lời thuộc về cách chúng ta nhìn thấy, cụ thể là phản ứng thị giác của con người. Trong những năm qua, đã có nhiều giả thuyết được đề xuất liên quan đến cách con người nhìn thấy màu sắc. Cho đến nay tất cả đã thất bại trong việc đưa ra một lời giải thích thỏa đáng về mọi khía cạnh của cách chúng ta nhìn thấy màu sắc. Độ dài sóng kéo dài mà mắt chúng ta nhạy cảm để bao phủ phạm vi từ 400 đến 700 millimicron. Không phải ngẫu nhiên mà bầu khí quyển trái đất trong suốt đến phạm vi này.

Khi chúng ta nhìn chằm chằm vào một nguồn sáng, chúng ta không thể phân biệt bất kỳ một chiều dài sóng cụ thể nào trừ khi nó được trình bày một mình. Khi chúng ta nhìn vào một nguồn sáng trắng, chúng ta không thể cô lập và xác định bất kỳ màu cụ thể nào. Sự kết hợp mắt / não của chúng ta diễn giải màu sắc của ánh sáng mà không phân tích cái gì tạo nên sự pha trộn của tần số. Tận dụng điều này, các nhà khoa học đã chứng minh bằng thí nghiệm rằng bằng cách trộn chỉ ba màu theo tỷ lệ khác nhau, gần như tất cả các màu có thể được tạo ra. Nói cách khác, trình bày cho mắt người, ở các cường độ khác nhau, sự pha trộn của màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương, hầu hết các màu phổ có thể được tái tạo, không chính xác nhưng gần đúng. Đây là tác phẩm của Thomas Young (Anh 1773 - 1829) có tựa đề Lý thuyết trẻ về tầm nhìn màu sắc.

Dựa trên lý thuyết của Young, James Clerk Maxwell (Anh 1831 - 1879), đã cho thế giới thấy bức ảnh màu đầu tiên được sản xuất. Năm 1855, ông đã sử dụng ba máy chiếu và chồng lên ba hình ảnh được chiếu trên một màn hình. Mỗi máy chiếu được gắn một bộ lọc màu. Ba hình ảnh là một trong ba màu cơ bản, cụ thể là đỏ, lục và lam. Các hình ảnh phim được chiếu bằng cách chụp ba bức ảnh riêng biệt trên ba mảnh phim đen trắng, mỗi bức ảnh được phơi bày qua một bộ lọc của ba bộ phim ánh sáng.

Kể từ ngày đó vào năm 1855, vô số phương pháp để tạo và hiển thị hình ảnh màu đã được khám phá. Hình ảnh chuyển động màu sớm chiếu hình ảnh màu yếu ớt chỉ sử dụng hai màu. Edwin Land (người Mỹ 1909 - 1991) người sáng lập Polaroid Corp đã thử nghiệm tạo ra những bức tranh màu chỉ bằng hai màu chính. Điều này vẫn còn là một sự tò mò trong phòng thí nghiệm. Cho đến nay, những hình ảnh màu trung thực nhất được thực hiện bằng cách sử dụng ba màu gốc. Tuy nhiên, một người đàn ông, Gabbriel Lippmann (người Pháp 1845 - 1921) đã tạo ra những hình ảnh màu sắc tuyệt đẹp thu được toàn bộ phổ ánh sáng thị giác. Ông đã nghĩ ra một phương pháp sử dụng phim đen trắng với gương chiếu hậu. Ánh sáng phơi bày xuyên qua bộ phim, chiếu vào gương và được phản chiếu lại vào bộ phim. Do đó, việc phơi sáng được thực hiện thông qua hai lần truyền ánh sáng. Hình ảnh bao gồm bạc được sắp xếp với khoảng cách bằng với độ dài sóng của ánh sáng phơi sáng. Khi xem, phim chỉ cho phép ánh sáng đi qua phù hợp với độ dài sóng của ánh sáng phơi sáng. Người ta có thể nhìn thấy một bức tranh đầy màu sắc không chứa thuốc nhuộm sắc tố. Độc đáo và đẹp mắt, quy trình Lippmann vẫn không thực tế. Phim và máy ảnh kỹ thuật số của chúng tôi rơi vào phương thức được Maxwell sử dụng. Có lẽ, nếu bạn nghiên cứu về tầm nhìn và lý thuyết màu sắc của con người, có thể bạn sẽ là người tiến bộ khoa học của chúng ta và có được hình ảnh thực sự trung thành đầu tiên. Phim và máy ảnh kỹ thuật số của chúng tôi rơi vào phương thức được Maxwell sử dụng. Có lẽ, nếu bạn nghiên cứu về tầm nhìn và lý thuyết màu sắc của con người, có thể bạn sẽ là người tiến bộ khoa học của chúng ta và có được hình ảnh thực sự trung thành đầu tiên. Phim và máy ảnh kỹ thuật số của chúng tôi rơi vào phương thức được Maxwell sử dụng. Có lẽ, nếu bạn nghiên cứu về tầm nhìn và lý thuyết màu sắc của con người, có thể bạn sẽ là người tiến bộ khoa học của chúng ta và có được hình ảnh thực sự trung thành đầu tiên.

Bạn đã nói,

đây là thông tin được ghi lại đầu tiên bởi máy ảnh kỹ thuật số.

Đó là không đúng. Tự thân, các cảm biến trên hầu hết các máy ảnh kỹ thuật số phản ứng với một dải tần số ánh sáng rộng, vượt xa những gì con người có thể nhìn thấy trong phổ hồng ngoại và tử ngoại. Bởi vì các cảm biến thu được phổ ánh sáng rộng như vậy, chúng là những phân biệt đối xử khủng khiếp của bước sóng ánh sáng. Đó là, đại khái, các cảm biến kỹ thuật số nhìn thấy trong màu đen và trắng .

Đối với hầu hết các cảm biến camera¹, để chụp màu, các bộ lọc màu được đặt trước cảm biến, được gọi là mảng bộ lọc màu (CFA). CFA biến mỗi điểm ảnh cảm biến (đôi khi được gọi là một sensel ) vào một yếu cảm biến ánh sáng đỏ, xanh lá cây, hoặc màu xanh. Nếu bạn xem dữ liệu cảm biến thô dưới dạng hình ảnh đen trắng, nó sẽ xuất hiện hoà sắc, hơi giống như hình ảnh giấy in đen trắng nửa tấn. Phóng to ở độ phóng đại cao, các pixel riêng lẻ của hình ảnh sẽ có hình dạng giống như bàn cờ.

Giải thích các ô vuông riêng lẻ của dữ liệu hình ảnh thô là đỏ, xanh lá cây hoặc xanh dương khi thích hợp, bạn sẽ thấy một phiên bản được phối màu của hình ảnh, tương tự như một bài báo in nửa màu.

^{Mảng lọc màu của Bayer, bởi người dùng Cburnett , Wikimedia Commons. CC BY-SA 3.0}

Qua một quá trình gọi là demosaicing hoặc khi lưu dữ liệu hình ảnh trong máy ảnh, hoặc trong giai đoạn hậu xử lý trên máy tính, các mảng dữ liệu màu được tính toán kết hợp để tạo ra một hình ảnh màu RGB đầy đủ độ phân giải. Trong quy trình khử màu, giá trị RGB của từng pixel được tính bằng thuật toán không chỉ xem xét giá trị của pixel mà còn cả dữ liệu trong các pixel lân cận xung quanh nó.

• Xem thêm: Tệp RAW lưu 3 màu trên mỗi pixel hoặc chỉ một?

Vậy thì, tại sao chúng ta sử dụng định dạng RGB để thể hiện màu sắc bằng kỹ thuật số?

Chúng tôi sử dụng mô hình màu ba màu vì đó là cách con người cảm nhận màu sắc. Từ bài viết Trichromacy của Wikipedia ,

Lý thuyết màu ba màu bắt đầu vào thế kỷ 18, khi Thomas Young đề xuất rằng tầm nhìn màu là kết quả của ba tế bào cảm quang khác nhau. Hermann von Helmholtz sau đó đã mở rộng ý tưởng của Young bằng các thí nghiệm kết hợp màu sắc cho thấy những người có thị lực bình thường cần ba bước sóng để tạo ra dải màu bình thường.

Do đó, chúng tôi chế tạo máy ảnh ghi lại những gì chúng ta có thể nhìn thấy, theo cách hơi giống với cách chúng ta nhìn thấy . Ví dụ, đối với chụp ảnh thông thường nhằm mục đích chụp và tái tạo những gì chúng ta nhìn thấy, sẽ rất ít có ý nghĩa khi chụp các bước sóng hồng ngoại và cực tím.

• Xem thêm: Tất cả các màu có thể được mô tả bằng RGB không?

1. Không phải tất cả các cảm biến đều sử dụng CFA. Các X3 Foveon cảm biến, được sử dụng bởi Sigma DSLR và máy ảnh không gương lật, dựa trên thực tế là các bước sóng khác nhau xâm nhập silicon ánh sáng để độ sâu khác nhau. Mỗi pixel trên cảm biến X3 là một chồng các photodiod phát hiện màu đỏ, xanh lục và xanh lam. Bởi vì mỗi pixel thực sự là một cảm biến RGB, không cần khử màu cho các cảm biến Foveon.

   Các Leica M Monochrom là một chỉ máy ảnh màu đen và trắng đắt tiền mà không có một CFA trên cảm biến. Do không có bộ lọc ánh sáng tới, máy ảnh nhạy hơn với ánh sáng (theo Leica, 100% hoặc 1 điểm dừng, nhạy hơn).

Lý do máy ảnh và màn hình hoạt động trong RGB là vì võng mạc của chúng tôi hoạt động theo cách đó .

Vì mắt chúng ta mã hóa màu sắc với các thành phần đó (RGB), nên đây là một hệ thống rất thuận tiện (mặc dù chắc chắn không phải là duy nhất) để mã hóa không chỉ các bước sóng thuần túy (tạo thành sự kết hợp ít nhiều xác định của phản ứng võng mạc cho từng thành phần màu) , mà còn pha trộn màu sắc.

Lý do sẽ là "nếu bất kỳ sự kết hợp màu nào chỉ có thể được gửi đến não dưới dạng kết hợp của ba thành phần, tôi có thể gian lận hệ thống thị giác bằng cách chỉ đưa ra một sự kết hợp nhất định của các thành phần thuần túy bị cô lập đó (thông qua màn hình RGB) và cho phép hình ảnh hệ thống giải mã chúng như thể chúng là thật.

Thật thú vị khi lưu ý rằng, vì chúng ta là trichromats, hầu hết các hệ màu có bản chất ba chiều (Lab, HSV, YCbCr, YUV, v.v.), không phải vì các đặc tính vật lý nội tại của màu sắc , mà thay vào đó là do cách thức hệ thống hình ảnh của chúng tôi hoạt động.

Một nỗ lực để trả lời đơn giản:

• Thực tế chúng ta không thể nắm bắt đủ thông tin để lưu trữ một sự cố hoàn toàn, tần số theo tần số, của tất cả các bước sóng ánh sáng khác nhau, ngay cả trong phạm vi phổ khả kiến. Với RGB, chúng ta có thể mô tả màu của một pixel chỉ bằng ba số. Nếu chúng ta thu được toàn bộ phổ tần số ánh sáng, thì mỗi pixel sẽ không yêu cầu 3 số, mà là một biểu đồ dữ liệu. Việc truyền tải và lưu trữ dữ liệu sẽ rất lớn.

• Nó không cần thiết cho mắt của chúng ta. Mắt chúng ta không chỉ nhìn thấy ba bước sóng đơn lẻ, mà thay vào đó, mỗi thụ thể "đỏ", "xanh" và "xanh" của chúng ta thu được các dải ánh sáng chồng chéo một phần:

  

  Sự chồng lấp cho phép bộ não của chúng ta diễn giải các cường độ tương đối của các tín hiệu là các màu khác nhau ở giữa các bầu cử sơ bộ, do đó hệ thống thị giác của chúng ta đã khá tốt trong việc xấp xỉ một bước sóng thực tế chỉ với cường độ tín hiệu tương đối của ba nguyên tắc. Một mô hình màu RGB tái tạo đầy đủ cùng mức thông tin này.

Có hai lý do tương tác.

Lý do (1) là mắt (thường) nhận được nhiều bước sóng ánh sáng từ bất kỳ điểm nào [có thể nói]. Chẳng hạn, ánh sáng trắng thực sự là [như một quy luật] một hỗn hợp của nhiều bước sóng đa dạng; không có bước sóng "trắng". Tương tự, màu đỏ tươi (thường được gọi là "màu hồng" ngày nay (thông qua "màu hồng nóng")) là hỗn hợp của màu đỏ và màu xanh lam, nhưng không có màu xanh lá cây (sẽ làm cho nó có màu trắng). Tương tự như vậy một lần nữa, một cái gì đó xuất hiện màu xanh lá cây có thể có một số vôi và một số thành phần màu lục lam.

Lý do (2), sau đó, là RGB là cách mắt người hoạt động - nó có các cảm biến màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương.

Do đó, kết hợp (1) và (2): để khiến bộ não con người diễn giải các tín hiệu ánh sáng giống như cách giải thích các tín hiệu ban đầu, chúng phải được mã hóa theo thuật ngữ của nó.

Chẳng hạn, nếu (ngược lại) bản gốc là (thứ mà một người sẽ cảm nhận là) ánh sáng trắng, nhưng nó được mã hóa bằng các cảm biến màu tím và đỏ - chỉ là hai - sự tái tạo sẽ xuất hiện ở mắt người dưới dạng màu đỏ tươi. Tương tự, nhưng ánh sáng trắng tinh tế hơn hoặc tinh tế hơn, là hỗn hợp của đủ dải màu, nếu điều này được mã hóa bằng các cảm biến màu tím, vàng và đỏ, thì sự tái tạo này sẽ xuất hiện trong mắt người chứ không phải là màu trắng tinh khiết - như (offhand) một màu vàng-trắng. Ngược lại, nó sẽ xuất hiện dưới dạng màu trắng tinh khiết đối với người ngoài hành tinh tưởng tượng [và thực sự có thể là với một số động vật thực sự] với cùng các cảm biến (viz. Tím, vàng và đỏ) trong mắt của nó.

Tương tự như vậy, nếu bản gốc có màu trắng - nghĩa là hỗn hợp đủ các màu - thì mắt người nhận thấy điều này sẽ mã hóa điều này theo nghĩa chỉ đỏ, xanh lục và xanh lam và tái tạo chỉ sử dụng màu đỏ, xanh lục và màu xanh lam (theo cùng tỷ lệ) sẽ xuất hiện đối với nhận thức của con người là màu trắng tinh khiết - điểm khiến thông tin bị mất trong cả hai trường hợp, nhưng kết quả cuối cùng có vẻ hoàn hảo, vì tổn thất tương ứng. Thật không may, chúng sẽ chỉ tương ứng chính xác nếu các cảm biến [RGB] trong máy ảnh có đường cong độ nhạy giống hệt như cảm biến [RGB] trong mắt người [lưu ý rằng mỗi cảm biến được kích hoạt bởi một dải màu] - ví dụ, nếu , một màu vôi kích hoạt từng cảm biến màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương với cùng một lượng, qua hai trường hợp.

tl; dr: Việc phát hiện ánh sáng trên ba phần rộng của quang phổ dễ dàng hơn nhiều so với phân tích tần số chính xác. Ngoài ra, các máy dò đơn giản hơn có nghĩa là nó có thể nhỏ hơn. Và lý do thứ ba: không gian màu RGB đang bắt chước các nguyên tắc hoạt động của mắt người.

Như Max Planck đã chứng minh mọi cơ thể nóng đều phát ra bức xạ với các tần số khác nhau. Anh ta đã ngăn chặn và chứng minh rằng năng lượng được bức xạ thành các vụ nổ, được gọi là photon, không liên tục như được cho là trước đây. Và từ ngày đó, vật lý không bao giờ giống nhau. Ngoại lệ duy nhất là LASER / MASER lý tưởng phát ra bức xạ chỉ có một tần số và phóng điện (thanh neon, ...) bức xạ phát ra với một số tần số bị cô lập.

Sự phân bố cường độ trên các tần số được gọi là phổ. Tương tự, các máy dò cũng có quang phổ của chúng, trong trường hợp đó là phân phối phản ứng của máy dò với bức xạ có cường độ chuẩn hóa.

Như đã được ghi nhận, ánh sáng trắng là màu trắng vì mắt chúng ta được tiến hóa - được hiệu chỉnh để nhìn thấy ánh sáng mặt trời, từ tia hồng ngoại xa đến tia cực tím, như màu trắng. Lá, ví dụ, màu xanh lá cây vì chúng hấp thụ tất cả các tần số ngoại trừ phần, mà chúng ta thấy là màu xanh lá cây.

Tất nhiên, có những máy dò có thể thu thập quang phổ và trích xuất thông tin. Chúng được sử dụng trong quang phổ phát xạ quang và các kỹ thuật nhiễu xạ và huỳnh quang tia X, trong đó thành phần hóa học hoặc cấu trúc vi mô được đánh giá từ phổ. Đối với một nhiếp ảnh đó là quá mức cần thiết; ngoại trừ việc chụp ảnh kỷ yếu, nơi chúng tôi muốn đánh giá thành phần "hóa học" nhưng hình ảnh được "dịch" thành màu giả. Các máy dò này là chính xác và lớn hoặc nhỏ nhưng không có nguồn gốc và bạn cần nhiều sức mạnh tính toán hơn để phân tích nó.

Mắt người, hay bất kỳ mắt nào khác, không phải là trường hợp đó. Chúng ta không thấy thành phần hóa học, hoặc trạng thái liên kết của vật thể. Trong mắt có bốn "máy dò" khác nhau:

• không màu: Đây là những nhạy cảm nhất và chúng hoạt động cho tất cả các tần số có thể nhìn thấy. Không có họ bạn sẽ không thấy gì trong đêm.
• màu đỏ: Đây là nhạy cảm nhất trong khu vực tần số thấp. Đó là lý do tại sao những thứ nóng đang phát sáng màu đỏ đầu tiên.
• màu xanh lá cây: Đây là nhạy cảm nhất ở các vùng tần số cao hơn. Đó là lý do tại sao những thứ nóng chuyển từ màu đỏ sang màu vàng khi được làm nóng thêm.
• blues: Những sre nhạy nhất trong khu vực tần số cao. Đó là lý do tại sao những thứ nóng lên phát sáng màu trắng khi nóng hơn nhiều. Nếu bạn có thể làm nóng chúng càng nhiều thì chúng sẽ bắt đầu phát sáng màu xanh lam.

Nếu chúng ta nhìn vào cầu vồng, hoặc CD hoặc DVD, chúng ta sẽ thấy màu sắc chuyển từ đỏ sang tím. Các chùm ánh sáng cho một phần nhất định của cầu vồng là một tần số cực lớn. Các tia hồng ngoại là bất khả xâm phạm đến mắt của chúng ta và chúng không kích thích bất kỳ tế bào nào trong võng mạc. Tăng tần số, các chùm tia bắt đầu chỉ kích thích các "ô" màu đỏ và ic màu được xem là màu đỏ. Việc tăng tần số các chùm tia kích thích "hầu hết các tế bào màu đỏ" và một chút "màu xanh lá cây" và màu sắc được xem là màu cam. Những chùm màu vàng kích thích "màu xanh lá cây" hơn một chút ...

Các cảm biến trong máy ảnh, CCD hoặc CMOS, bị kích thích bởi các chùm ánh sáng có tần số bất kỳ, để chụp ảnh, mắt chúng ta sẽ nhìn thấy màu sắc mà chúng ta đang bắt chước bằng mắt người - ví dụ như chúng ta sử dụng bộ lọc Bayes. Nó bao gồm ba bộ lọc màu với quang phổ truyền có chủ ý tương tự các loại tế bào của võng mạc của chúng ta.

Ánh sáng phản chiếu từ một tờ giấy màu vàng được chiếu sáng bởi Mặt trời sẽ làm cho "màu đỏ" hoàn toàn (100%), "màu xanh lá cây" hoàn toàn (100%) và hơi "màu xanh lam" (5%), vì vậy bạn nhìn thấy nó có màu vàng. Nếu bạn chụp ảnh nó, simillar, nói tương tự, sự kích thích được thu thập bởi máy ảnh. Khi nhìn vào hình ảnh trên màn hình, màn hình sẽ gửi 100 photon đỏ, 100 photon xanh và 5 photon xanh trong một khoảng thời gian thực sự ngắn về phía bạn. Các mức độ kích thích của võng mạc của bạn sẽ tương tự như sự kích thích gây ra bởi quan sát trực tiếp và bạn sẽ chụp được một bức ảnh giấy màu vàng.

Có một vấn đề khác cần được giải quyết nếu chúng ta muốn tái tạo màu sắc. Sử dụng không gian màu RGB, chúng ta chỉ cần ba loại nguồn sáng cho mỗi pixel. Chúng ta có thể có ba bộ lọc màu (LCD hoạt động như thế này), chúng ta có thể có ba loại đèn LED (bảng LED và OLED sử dụng), chúng ta có thể có ba loại đèn chiếu sáng (CRT sử dụng loại này). Nếu bạn muốn tái tạo màu sắc đầy đủ, bạn sẽ cần vô số bộ lọc / nguồn trên mỗi pixel. Nếu bạn muốn sử dụng simlify thông tin màu theo tần số, nó sẽ không giúp được gì.

Bạn cũng có thể thử tái tạo màu sắc bằng nhiệt độ của nó. Tôi cho rằng bạn sẽ chỉ có thể tái tạo các màu đỏ-cam-vàng-trắng và bạn sẽ phải làm nóng từng pixel đến nhiệt độ khoảng 3000 K.

Và trong tất cả các trường hợp lý thuyết, đôi mắt của bạn vẫn sẽ chuyển màu thực sự thành tín hiệu RGB của nó và chuyển nó đến não của bạn.

Một vấn đề khác cần giải quyết là làm thế nào để lưu trữ dữ liệu? Hình ảnh RGB 18MPx thông thường bao gồm ba ma trận 5184x3456 ô, mỗi điểm có kích thước 8 bit. Điều đó có nghĩa là 51 MiB của tệp không nén trên mỗi hình ảnh. Nếu chúng ta muốn lưu trữ toàn bộ phổ cho mọi pixel, giả sử ở độ phân giải 8 bit, nó sẽ là 5184x3456x256 übermatrix dẫn đến tệp không nén 4 GiB. Điều đó có nghĩa là lưu trữ cường độ của 256 tần số khác nhau trong phạm vi 430 Dòng770 THz, có nghĩa là độ phân giải của khoảng 1,3 THz trên mỗi kênh.

Hoàn toàn không xứng đáng với nỗ lực nếu tôi có thể nói ...

Câu trả lời ngắn: Vì bước sóng là một giá trị duy nhất và toàn bộ dải màu chúng ta có thể cảm nhận được không thể biểu thị bằng một giá trị duy nhất, bất kỳ kích thước nào của vật rắn hình chữ nhật có thể được biểu thị bằng một phép đo duy nhất.

Để tiếp tục tương tự - bạn có thể trích dẫn thể tích của vật rắn, nhưng có nhiều chất rắn khác nhau có cùng thể tích.

RGB, CMY, HLS, v.v., tất cả đều sử dụng ba "kích thước" bởi vì bây giờ nhiều bạn cần mô tả đầy đủ màu sắc mà con người nhìn thấy.

Bước sóng tương đương với Hue trong hệ thống HLS, nhưng nó không thể cho bạn biết độ sáng hoặc độ bão hòa.

Re "Ngoài ra, không phải là ([bước sóng]) thông tin lần đầu tiên được chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số?" Không, không phải vậy.

Như những người khác đã lưu ý các digicam nắm bắt cường độ tương đối của màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương. (Và một số người đã sử dụng ít nhất một màu bổ sung để phân biệt tốt hơn trong vùng đỏ-lục quan trọng.) Đo trực tiếp tần số của ánh sáng tới sẽ khó khăn hơn nhiều. Chúng ta không có những cảm biến rẻ tiền có thể làm được điều đó, chắc chắn không phải là những cảm biến mà chúng ta có thể tạo ra trong một mạng lưới vài triệu trong số chúng. Và chúng ta vẫn cần một cách để máy ảnh đo độ sáng và độ bão hòa.