Аддитивное смешение цветов. Система RGB

Многочисленными опытами установлено, что все существующие цвета световых излучений могут быть получены путем смешения трех взаимно независимых цветов – красного (red), зеленого (green) и синего (blue), взятых в определенных количествах. Получение цвета смешением цветовых излучений называется аддитивным смешением. Оно играет важную роль в случае получения излучений с заданными цветовыми характеристиками (цветовая сигнализация, цветное телевидение и т. д).

Противоположное – субтрактивное смешивание, основанное на вычитании цветов из первоначального светового потока, играет важную роль при составлении красок, цветной полиграфии и фотографии. При этом один и тот же цвет может быть получен не одним, а множеством сочетаний трех цветов. Данное явление называется метамеризмом.Особенности смешения цветов и явление метамеризма отражают особенности цветовосприятия человеческого глаза, о которых подробно будет рассказано в следующей главе. В сетчатке глаза имеются три вида колбочек – цветочувствительных клеток, с помощью которых создается ощущение цвета: красноощущающие, зеленоощущающие и синеощущающие. Для получения произвольного цвета путем аддитивного смешения выбирают три единичных основных цвета. Их длины волн l и световые потоки Ф таковы, что при смешении всех трех в результате получается белый цвет. В первой трехцветной международной колориметрической системе в качестве единичных основных цветов были приняты следующие монохроматические излучения:

R: λ = 700 нм; Ф_R = 683 лм = 1 ед. красного цвета;

G: λ = 546 нм; Ф_G = 3180 лм = 1 ед. зеленого цвета;

B: λ = 436 нм; Ф_B = 43 лм = 1 ед. синего цвета.

Если задачей является получение заданного цвета, то излучение от этих источников направляем на абсолютно белую поверхность. Измеряя количество r', g', b' световых потоков единичных цветов и сравнивая полученный цвет с заданным, мы получим цветовое уравнение для цвета Ц :

Ц = r'R + g'G + b'B ,

которое показывает, сколько единиц каждого из цветов надо взять, чтобы получить цвет Ц. Коэффициенты r', g', b 'носят название координат цвета , а их произведения на обозначения цветов – цветовых составляющих.

Опыты по смешиванию цветов показывают, что не все цвета могут быть получены по такой схеме. В ряде случаев, чтобы уравновесить цвета, надо к цвету Ц добавить один из основных цветов. Тогда уравнение цвета выглядит, например, так:

Ц + b'B = r'R + g'G ,

или

Ц = r'R + g'G – b'B .

Т.е. один из цветов имеет отрицательную координату. Поскольку мы задаем источники R , G , B , то переменными характеристиками являются координаты цвета r', g', b'. Чаще нас интересует только качество цвета (цветность), а не его количество (яркость). Тогда цветность можно охарактеризовать относительными единицами – координатами цветности:

Очевидно, что r + g + b = 1 . Две координаты цветности независимы. Третью всегда можно найти по уравнению g = 1 – ( r + b ).