Kann ein RGB-Kanal verschoben werden, um den Farbraum in den violetten Bereich zu erweitern?

TL;DR: Können additive RGB-Farbskalen die Wahrnehmung von Licht erzeugen, das eine kürzere Wellenlänge als die blaue Komponente hat? Wenn nicht, erhöht das Verkürzen der Wellenlänge der kürzesten Komponente eines 3-Kanal-Farbsystems (z. B. "Blau") den Bereich der durch den Farbumfang erzeugbaren vom Menschen wahrnehmbaren Farben? Wird das wegen technischer Hindernisse nicht gemacht?

Digitale Fotografie und Lichtprojektoren verwenden typischerweise ein RGB-Farbmodell (Rot + Grün + Blau), das zumindest oberflächlich sinnvoll ist, da es ungefähr den Spitzenreaktionen der drei menschlichen Farbrezeptoren entspricht:

Spektralantwortkurven menschlicher Photorezeptoren

Aber Menschen können Licht mit einer höheren Frequenz als "blau" wahrnehmen. Spektral beziehen wir uns auf diesen höherfrequenten Farbbereich als "violett" oder lila:

Sichtbares Spektrum

Es ist physikalisch nicht möglich, Licht mit einer höheren Frequenz als der blauen Komponente durch eine beliebige Kombination von RGB-Farbprojektoren zu erzeugen.

Wir wissen, dass ein Standard-RGB-Farbraum den Bereich wahrnehmbarer Frequenzen nicht abdeckt. Hier ist ein Standard-Gamut-Abdeckungsdiagramm, wobei der graue Bereich "Farben" anzeigt, die von keiner Kombination der RGB-Quelle erzeugt werden können:

RGB-Farbraum

Betrachten wir die violette Region: Es gibt eine Region in der RGB-Skala, die wir als „Violett“ bezeichnen, die eine Kombination aus Rot und Blau ist. Aber mit Rückblick auf die Reaktionskurven der Photorezeptoren ist es von echtem Violett unterscheidbar, weil echtes Violett die roten Photorezeptoren kaum stimuliert.

Wenn wir die Frequenz der höchstfrequenten Komponente eines 3-Farben-Projektors erhöhen – dh wir erhöhen die Frequenz von „Blau“ und schieben sie in Richtung der „violetten“ Grenze der menschlichen Farbwahrnehmung – erhöhen wir nicht die Abdeckung des Projektor-Skala?

Ich vermute, die Antwort ist " Ja". Aber: Die blauen Photorezeptoren werden nicht so stark durch die violette Frequenz angeregt. Die RGB-Frequenzen wurden so ausgewählt, dass sie der Spitzenreaktionsfrequenz jedes Photorezeptors entsprechen. Wenn Sie die blaue Frequenz in Richtung Violett verschieben (nennen Sie dies eine RGV-Farbskala), dann müsste Ihr Projektor in der Lage sein , mehr violettes Licht als die roten oder grünen Kanäle auszugeben, um den Rest der unverschobenen Farbskala abzudecken besonders herausfordernd. Bei Projektoren mit Hintergrundbeleuchtung, die Farbe durch Filtern einer weißen Quelle erzeugen, müssten die Rot- und Grünfilter neu kalibriert werden, um mehr Licht abzuschneiden als der Violettfilter.

Die Antwort könnte jedoch lauten: „ Nein: Sehen Sie diesen Bereich zwischen Blau und Grün? Egal wie Sie Ihren verstärkten Violettkanal verstärken, er kann einfach nicht so weit hineinreichen wie ein zentrierter Blaukanal.“ (Ich denke, der einzige Weg dazu Um diese Antwort zu erreichen, müsste man vollständige Parameter der Photorezeptor-Reaktionskurven haben, um einige Zeit mit linearer Programmierung zu verbringen.)

Was ist das Problem in Bezug auf die Fotografie, das gelöst werden muss?
@AlaskaMan Das "Problem" besteht darin, den Umfang der sichtbaren Farben zu maximieren, die mit einem Drei-Farbkanal-System (das die Grundlage der überwiegenden Mehrheit der derzeit verwendeten Digitalfotografiegeräte bildet) erfasst und reproduziert werden können. Man könnte argumentieren, dass die Farbwiedergabe eine Grundlage der Fotografie ist.
Vielleicht könnten Sie das im Text der Frage als Ziel angeben. IE . "Wie man den Umfang sichtbarer Farben maximiert, die mit einem Drei-Farbkanal-System in der Digitalfotografie erfasst und reproduziert werden können" Ich wusste nicht, WARUM Sie wissen wollten, ob man einen RGB-Kanal verschieben könnte, um den Farbumfang ins Violette zu erweitern Bereich?
„ Man könnte argumentieren, dass die Farbwiedergabe eine Grundlage der Fotografie ist. “ Vielleicht meinen Sie, man könnte argumentieren, dass die Farbwiedergabe eine Grundlage der Farbfotografie ist . Ein Großteil meiner Fotografie hat keine Farbe und ist auch nicht digital. Ich kann die Schwarz- oder Grautöne mit einem Filter auf meinem Objektiv verschieben, um einer Farbe einen anderen Grauton zu verleihen.
Man kann sagen, dass die geringe Empfindlichkeit gegenüber grenzwertigem UV ein "technisches Problem" ist, aber es ist auch ein "physiologisches Problem", das Sie nicht wirklich lösen können, ohne eine andere Art von Augen zu implantieren. Wir können unsere Bildschirme realistischerweise nicht dazu bringen, 1000 W UV-Strahlung zu emittieren, in der Hoffnung, dass 0,1 % davon von unseren Augen eingefangen werden, was zu den gewünschten Ergebnissen führt.
Die Primärfarben der RGB-Komponenten eines Projektors oder Monitors sind Eigenschaften der Filter, die das „weiße“ Licht in einen Wellenlängenbereich umwandeln, und dies wird in Ihrem ersten Diagramm angezeigt. Insbesondere ist das RGB-„Blau“ nicht 445 nm, sondern die Kombination von Wellenlängen unter der „blauen“ Kurve, die bei 445 nm ihren Höhepunkt erreicht.
@doug – guter Punkt. Betrachten Sie also den violetten Bereich des menschlichen visuellen Spektrums, der (aus den von mir gesehenen Spektrumsdiagrammen) durch keinen RGB-Projektionsbereich erreichbar zu sein scheint: Wenn die spektrale Emissionskurve des blauen Kanals eines Projektors genau mit der Antwortkurve der blauen Fotorezeptoren übereinstimmt (bis auf einen Skalar mehrere), würde die Projektorskala dann diesen violetten Bereich vollständig abdecken? (Dies wäre eine hilfreiche Antwort auf die Frage!)
@szulat – so etwas würde die Antwort "theoretisch ja, technisch nicht wirklich" unterstützen. Das heißt, wenn die Reaktion des menschlichen Photorezeptors auf den violetten Bereich so schwach ist, dass sogar das Verschieben der Spitze des blauen Kanals auf zB 400 nm eine so unverhältnismäßige Menge an Leistung auf diesem Kanal erfordern würde, um den Rest des Spektrums zu erhalten – das wäre eine hilfreiche Antwort.

Antworten (3)

Ja, aber Sie müssen nicht einmal.

Die durch das Dreieck angezeigte Farbskala ist die Abdeckung linearer Kombinationen der drei RGB-Primärfarben. Durch Verschieben der Primärfarben können Sie den Farbumfang erweitern oder verkleinern. Das sieht man, wenn man die Farbräume sRGB und Adobe RGB vergleicht , beide sind RGB mit leicht unterschiedlichen Primärfarben.

Theoretisch können Sie die Vorwahlen überall verschieben. Der Grund, warum sie nicht einfach wirklich weit auseinander bewegt werden, liegt darin, Bandbildung aufgrund von Quantisierung zu vermeiden. Während mathematisch jede Farbe innerhalb des Farbraums Teil davon ist, sind bei Verwendung einer festen Farbtiefe nicht alle exakten Farben darstellbar. Ein breiterer Farbraum hat also größere Schritte zwischen den Farben und zeigt daher eher Streifenbildung und andere Farbartefakte.

Angesichts der modernen Fortschritte kann man tiefere Pixel und sogar eine Gleitkommadarstellung verwenden, die einen breiteren Farbraum ermöglicht und gleichzeitig Quantisierungsfehler minimiert. Sehen Sie sich den Unterschied zu ProPhoto RGB an, das etwas Ähnliches wie von Ihnen vorgeschlagen macht:

ProPhoto RGB

Quelle Fotografie Leben

Sobald Farben durch Nicht-Ganzzahlen dargestellt werden können, besteht der nächste Schritt darin, negative Werte zuzulassen. Dies ist leicht in Fließkommazahlen zu speichern, wird aber auch bei Festkommazahlen verwendet. Der sRGB64-Farbraum, der jetzt in scRGB umbenannt wurde , tut genau dies und erreicht einen extrem breiten Farbraum, der fast das gesamte sichtbare Lichtspektrum abdeckt, da jede Komponente einen Primärfaktor von etwa -0,5 bis 7,5 multiplizieren kann. Siehe das Diagramm im Wikipedia-Artikeld.

die Frage selbst ist die bessere Antwort auf die Frage als diese Antwort
WTH? Ernsthaft. Ich habe gezeigt, dass das Verschieben der Primärfarben (1) möglich ist und (2) zuvor durchgeführt wurde und (3) zu einem breiteren Farbumfang führt, wodurch die ursprüngliche Frage beantwortet wird. Außerdem habe ich auf eine Option hingewiesen, die den Farbraum erweitert, die die Primärfarben nicht durch Erweitern des Bereichs verschiebt. Wenn Sie einen Kommentar dazu haben, wer die Antwort verbessern soll, machen Sie weiter, sonst ist diese Ablehnung überhaupt nicht konstruktiv.
Ich fand diese Antwort hilfreich. Aber ich finde es interessant, dass keiner der gezeigten Farbskalen in die "violette" Region unter 450 nm reicht. Dies unterstützt die Möglichkeit, dass es in der Praxis technische Hindernisse für die Abdeckung dieser Region geben könnte.
Bist du dem Link für scRGB gefolgt? Mit negativen Zahlen decken sie tatsächlich einen riesigen Farbraum ab und für mich sieht es so aus, als ob sie Violett enthalten. Das Hauptproblem bei den meisten Farbraumbeschränkungen ist praktisch, da Erfinder selten Bits verschwenden wollen, die Dinge darstellen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind.
@Itai es ist schlimmer, jeder Farbraum mit Primärfarben außerhalb des CIE-Raums kann nicht mit physischen Materialien realisiert werden. Imaginäre Farbräume mögen für mathematische Manipulationen praktisch sein, aber sie sind keine Hilfe für Kameras, Displays und Drucker.

Gamut unterscheidet sich stark von der spektralen Empfindlichkeit des Sensors. Der Titel Ihrer Frage leitet sich von der Farbskala ab. Digitalkameras haben also keine Farbskalen.

Farbskalen werden auf Sensordaten angewendet, wenn Pixel erstellt und ein Container-Farbraum ausgewählt wird. Die angezeigten Farbskalen werden also durch den RGB-Farbraum und nicht durch den Sensor der Kamera begrenzt.

Um also den größten Farbraum aller Sensordaten zu erreichen, würde ich empfehlen, ProPhotoRGB als Zielfarbraum in Ihrem Rohdateikonvertierungsprozess zu verwenden. Ändern Sie den Zielfarbraum in ProPhotoRGB, ein deutlich größerer Farbraum als in Ihren Diagrammen dargestellt.

3Profil-Gamut-Vergleiche

Wie kommt es dazu? Nun, das ICC-Profil ist ein Containerraum, der in XYZ definiert und in CIELab konvertiert wurde. RGB ist statisch und alle RGB-Farbwerte sind für jeden Kanal auf 0-255 begrenzt. Die Codewerte werden jedoch durch die Grenzen des Containerraums in CIELab bestimmt.

Wenn der erste Graph eine Richtung zu spektralen Empfindlichkeiten anzeigt, dann werden diese zum Zeitpunkt der Sensorerstellung bestimmt. Die RGB-Filter, die über dem Sensor verwendet werden, versuchen, in der Welt der Filtertechnologie so nah wie möglich an menschliche Kegelreaktionen heranzukommen.

Wenn Sie also versuchen, etwas anderes als den Farbumfang zu maximieren, müsste ich fragen, zu welchem ​​​​Zweck? Dies ist eine wichtige Frage, da es viele Lösungen gibt, die über die standardmäßige Sensortechnologie und Erfassungssysteme hinausgehen, aber alle lösungsspezifisch sind.

Fotografie ist Kunst und wird als Kunst verkauft. So viel von dem, was wir technisch tun können, kann diese Kunst entweder verbessern, von ihr ablenken oder sie unerschwinglich machen.

Multispektrale Prismenkameras gehören immer noch zur letzteren Gruppe.

Anscheinend lässt sich unsere Farbwahrnehmung dazu verleiten, „violett“ nur mit niederfrequenten Wellenlängen wahrzunehmen . Ich habe schließlich die folgende Erklärung des Phänomens gefunden (hier ausführlich wiedergegeben, da Quora keine Inhalte speichert ):

Monitore strahlen bewusst kein Licht im violetten Frequenzbereich aus. Trotzdem können sie das erzeugen, was wir als violettes Licht sehen.

Der Grund dafür ist, dass die Lichtfrequenz, die wir „blau“ nennen, tatsächlich „blaue“ Photorezeptorkegelzellen in unseren Augen stimuliert, die uns, wenn sie allein stimuliert werden, das Gefühl geben, violett zu sehen – nicht blau.

Wir sehen blau, weil blaues Licht auch grüne Zapfen auslöst, und die Kombination dieser beiden Arten von Zapfenzellenfeuer in dem damit verbundenen bestimmten Verhältnis gibt uns das Gefühl, blau zu sehen.

Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, die „blauen“ Kegel dazu zu bringen, effektiv von selbst zu feuern und das Gefühl zu erzeugen, Violett zu sehen.

Eine Möglichkeit ist die Verwendung von violettem Licht. Dies stimuliert die „blauen“ Zapfen, ohne die roten oder grünen Zapfen sehr zu stimulieren. Monitore können dies normalerweise nicht, da sie aus roten, grünen und blauen Pixeln bestehen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, blaues Licht zu verwenden, aber etwas rotes Licht hinzuzufügen.

Nimm die Kombination:

(etwas rotes Licht) + (viel blaues Licht)

Das rote Licht stimuliert hauptsächlich rote Zapfen, während das blaue Licht hauptsächlich grüne und blaue Zapfenzellen stimuliert.

Für unsere Augen haben wir dann alle drei Arten des Farbrezeptorfeuers, außerdem feuern die blauen Zapfen noch mehr als die anderen. Die Kombination aus allen dreien wird als weiß wahrgenommen und kann von unserem Gehirn einfach herausgefiltert werden. Was übrig bleibt, ist, als würden nur die blauen Kegel feuern, und das gibt uns das Gefühl, lila zu sehen.

Das ist auch der Grund, warum sichtbares Licht, obwohl es auf einem Spektrum von Rot bis Violett liegt, uns eher wie ein Kreis erscheint, wobei Violett wieder in Rot übergeht. Das Hinzufügen von zunehmenden Mengen an rotem Licht zu blauem Licht erzeugt zuerst das Gefühl, violett zu sehen, dann später einen röteren Farbton, wenn wir weiter Rot hinzufügen, bis wir schließlich wieder vollständig bei Rot sind.

Kann ein RGB-Kanal verschoben werden, um den Farbraum in den violetten Bereich zu erweitern?
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