Sind es nur Rot, Grün und Blau, die durch additive Mischung jede Farbe ergeben können?

Ich lese über Farbsehen und habe einige Probleme, die Motivation zu verstehen, warum die Trichromatik-Theorie überhaupt vorgeschlagen wurde. In dem Buch, das ich gerade lese ("Psychgology: The science of mind and behavior") heißt es:

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde entdeckt, dass jede Farbe im sichtbaren Spektrum durch eine Kombination der Wellenlängen erzeugt werden kann, die den Farben Blau, Grün und Rot in einer sogenannten additiven Farbmischung entspricht.

Aus der Erklärung im Buch geht hervor, dass dies irgendwie ein Grund für die Annahme sein sollte, dass die menschliche Netzhaut aus Zapfen besteht, die für die Farben Grün, Rot bzw. Blau empfindlich sind. Ich denke, dies wäre ein gültiges Argument, wenn nur Rot, Grün und Blau durch additive Mischung jede Farbe ergeben könnten.

Sind es nur Rot, Grün und Blau, die durch additive Mischung jede Farbe ergeben können?

Edwin Herbert Land entwickelte ein Farbsystem mit nur zwei Farben, das jedoch nicht auf den Markt gebracht wurde.
@Peter Shor: Es ist keine Annahme; Es ist die ganze Frage! „Ich denke, das wäre ein gültiges Argument, wenn nur Rot, Grün und Blau durch additive Mischung jede Farbe ergeben könnten. Können nur Rot, Grün und Blau durch additive Mischung jede Farbe ergeben? ".
Nein, Rot, Grün und Blau können keine Farbe ausmachen. Sehen Sie sich das Bild im Link in Kris van Baels Antwort an. Wenn Sie drei Punkte in dieser Hufeisenform auswählen, können Sie jede Farbe innerhalb des Dreiecks erhalten, das durch diese drei Punkte gebildet wird. Rot, Blau und etwas Grün um 520 nm sind eindeutig am besten geeignet, wenn Sie nur drei Punkte auswählen müssen. Aber mit vier, fünf oder sechs Punkten macht man einen noch besseren Job. Aber wenn Sie kein Grün zum Mischen haben, verlieren Sie die gesamte Spitze des Hufeisens.
@Peter Shor: Dann kann die Motivation für die trichromatische Farbtheorie des Sehens nicht auf den zitierten Informationen beruhen (da sie falsch sind). Ich werde einen neuen Thread starten und nach der Motivation dieser Theorie fragen.
@Speldosa: Der Farbraum ist dreidimensional, hat aber eine gekrümmte Grenze. Die Dreidimensionalität könnte die Motivation für die Theorie sein (in diesem Fall stimmt das Zitat nicht, aber es ist nah dran), aber ich kenne die Geschichte nicht.
@PeterShor: Es könnte der Fall sein. Mal sehen, ob ich in meinem neuen Thread ( physics.stackexchange.com/questions/16903/… ) Antworten bekomme .

Antworten (4)

Das menschliche Sehvermögen hat 3 Arten von Zapfen. (deshalb sind alle wahrnehmungsbasierten Farbräume dreidimensional: LAB, XYZ, HSV ). Jeder Kegeltyp hat eine andere Empfindlichkeitskurve im Farbspektrum (stellen Sie sich diese als Farbfilter vor). Kompliziert wird es, weil sich diese Kurven überlappen: Es gibt keine einzige Lichtwellenlänge, die nur einen Zapfentyp auslöst.

Bei der additiven Farbsynthese wäre es also schön, wenn es 3 Farben gäbe, die die Zapfen unabhängig voneinander auslösen. Durch das Mischen von Licht dieser 3 Grundfarben können Sie jede Farbwahrnehmung erzeugen. Aber einen solchen Farbsatz gibt es nicht. RGB deckt einen großen Teil des Farbumfangs ziemlich gut ab, aber nicht den gesamten (RGB versagt beispielsweise bei gesättigtem Cyan und Gelb).

Im XYZ-Raum können Sie dies ganz visuell sehen: Der gesamte Farbumfang hat die Form eines Pferdefußabdrucks. Ein RGB-Farbgerät kann ein Dreieck im Inneren erzeugen. Siehe die Abbildung in dieser Frage: https://stackoverflow.com/questions/2455503/cie-xyz-colorspace-do-i-have-rgba-or-xyza

Die gekrümmte Kante dieser Gamut-Darstellung sind die monochromatischen Farben. Diese sind bei der additiven Farbsynthese am schwierigsten zu reproduzieren: Sie können eine monochromatische Farbe nur erzeugen, indem Sie ihr exaktes Peak-Spektrum erzeugen.

Sie könnten erwägen, einem additiven Farbwiedergabesystem (z. B. einem RGBCY-Monitor) eine 4. und 5. Primärfarbe hinzuzufügen. Damit ließen sich mehr Farben wiedergeben, aber das war bisher offenbar nicht wirtschaftlich.

"Wahrnehmungsbasierte Farbräume sind dreidimensional" - das könnte falsch interpretiert werden. Die relevante Größe ist die RELATIVE Erregung der drei Zapfenarten, also das Verhältnis. Die Menge aller möglichen Farbeingaben ist also ein zweidimensionaler Raum, nicht drei. Deshalb kann dieses Zeug auf einer 2D-Ebene gezeichnet werden.
Steve, dieses Flugzeug ist nur ein Querschnitt. Ich sehe dort kein Grau oder Dunkelgrün oder Braun.
oh, entschuldigung, du hast recht. Die Gesamtintensität beeinflusst auch die Farbwahrnehmung, nicht nur das Verhältnis. Ein einfaches Beispiel: Wenn Sie zwei Blätter Papier nebeneinander haben und das linke von einem helleren Licht beleuchtet wird als das rechte, dann sieht das linke weiß aus, während das rechte grau oder schwarz aussieht.
@Kris Van Bael: Du sagst also, dass nicht alle Farben durch additive Mischung mit Rot, Grün und Blau erzeugt werden können ? (Sie haben erwähnt, dass Sie erwägen könnten, eine 4. und eine 5. Primärfarbe hinzuzufügen). Warum wurden dann nicht von Anfang an fünf verschiedene Kegel vorgeschlagen?
Ich nehme an, Sie meinen 5 Primärfarben. Das würde den Farbraum des Geräts etwas erweitern, aber es würde immer noch nicht alle Farben abdecken. Schauen Sie sich die Abbildung im Link an: Fünf Vorwahlen wären in der Lage, eine fünfeckige Farbskala zu erzeugen, die den Fußabdruck des Pferdes immer noch nicht abdecken würde.
@KrisVanBael Warum also annehmen, dass es drei verschiedene Arten von Zapfen im Auge gibt? Warum nicht zwei, vier, fünf, sechs usw. annehmen?
Ich nehme das nicht an, es ist wissenschaftlich anerkannt: Menschen sind „trichromatisch“. Manche Amphibien haben 4 oder sogar 5 Zapfenarten. Eine 5-dimensionale Farbwahrnehmung! Etwas, das wir uns nicht vorstellen können. en.wikipedia.org/wiki/Color_vision#In_non-human_animals
"Die sind am schwersten zu reproduzieren" aber zum Glück auch recht selten. Die Farben normaler Objekte sind keine reinen Spektralfarben, sondern breite Bereiche des Spektrums.

Ihre Netzhaut hat Zapfen, die, grob gesagt, von Rot, Grün und Blau angeregt (aber gespreizt) werden. Jede Farbe, die Sie sehen, sehen Sie in Bezug auf diese drei.

Jede einzelne sichtbare Wellenlänge des Lichts regt diese bis zu einem gewissen Grad an. So regt zum Beispiel ein streng gelber monochromatischer Lichtstrahl die roten und grünen Kegel an, aber nicht so sehr den blauen, weil Gelb im Regenbogen zwischen Rot und Grün liegt.

Wenn zwei Lichtstrahlen, einer rot und einer grün, in Ihrem Auge gemischt würden, würde das Ergebnis gelb aussehen. Da Sie Gelb nicht wirklich sehen können, sondern nur Rot und Grün, kann Ihr Auge den Unterschied zwischen reinem Gelb und zwei Farben zusammen, Rot und Grün, nicht erkennen.

Aber wenn Sie diese Farbstrahlen durch ein Prisma leiten, können Sie den Unterschied leicht erkennen. Ein rein gelber Strahl würde in einem einzigen Peak gebrochen werden, aber der aus Rot und Grün bestehende Strahl würde sich in zwei unterschiedliche Peaks trennen, einen roten und einen grünen.

Tatsächlich bin ich mir ziemlich sicher, dass es eine Farbe gibt, die Ihr Auge sehen kann, die nicht als reine Farbe im Spektrum existiert. Wenn Rot und Blau gemischt werden, sehen Sie eine Art helles rötliches Lila namens "Magenta". Ich glaube nicht, dass es im Regenbogen eine reine Lichtwellenlänge gibt, die sowohl rote als auch blaue Kegel anregen und Grün auslassen kann.

Es ist also alles nur ein evolutionärer Zufall, wie Augen gemacht wurden, dass sie versuchen, viele Farben zu unterscheiden, indem sie eine Armut an Sensoren verwenden.

Offensichtlich gibt es eine solche Farbe, die Ihre Augen sehen können: Weiß. Das erregt alle Zapfen gleichermaßen. Keine monochromatische Lichtquelle würde dies tun.
@MSalters: Du hast Recht. Ich habe versucht, an eine einzelne Wellenlänge zu denken. Ich denke, was Sie sagen, ist, dass es kein monochromatisches Magenta gibt. Danke.

Nicht jedes Farbtriplett kann "alle" Farben erzeugen, die ein Mensch sehen kann, und jedes Farbtriplett kann eine Vielzahl davon erzeugen.

Es ist nur so, dass RGB am effizientesten ist

Farbdruck und -darstellung sind knifflig. CMYK deckt ungefähr den gleichen Farbraum ab wie RGB, aber um wirklich guten Farbdruck zu erhalten, haben Drucker von großen Herstellern wie Canon, Brother usw. heutzutage den 10- oder 12-Tinten-Farbdruck eingeführt. Jede Tinte wird sorgfältig ausgewählt, um die Farbpalette, die gedruckt werden kann, so weit wie möglich an die Farbpalette anzupassen, die mit dem Auge unterschieden werden kann.

Fotografen gehen mit ihrem Studium der Probleme oft so weit oder weiter als viele Wissenschaftler. Google für "Color Gamut" bekommt alle möglichen Artikel. Zum Beispiel ist Luminous Landscape eine ziemlich bekannte Foto-Site, die viele Seiten enthält, die das Wort Gamut enthalten, von denen viele ziemlich technisch sind, aber Sie könnten sich die ziemlich allgemeine Seite http://www.luminous-landscape.com ansehen /reviews/accessories/fancy_graphics.shtml , um eine Vorstellung davon zu bekommen, zu welchen Extremen Fotografen gehen werden, die ihre Fotos gut drucken wollen.

Natürlich beginnt die Kunst des Druckens etwas außerhalb der Physik zu liegen, obwohl ein Großteil davon Ihre Materialien sehr gut kennt.

BEARBEITEN: Wie der Kommentar von Kris van Bael sagt, erwähnt die Frage tatsächlich ausdrücklich "additive Farbe". O Schatz. Er hat auch Recht, dass die Gamuts von RGB und CMYK unterschiedlich sind. Tatsächlich heißt es auf der oben zitierten Wikipedia-Seite: "Reines Rot kann im RGB-Farbraum ausgedrückt werden, es kann nicht im CMYK-Farbraum ausgedrückt werden; reines Rot liegt im CMYK-Farbraum außerhalb des Farbraums." Gerade wegen solcher Unterschiede in der Farbskala sind Drucker zu einer größeren Anzahl von Tinten übergegangen. Ich habe diese Antwort hier als Warnhinweis hinterlassen (für mich, wenn nicht für irgendjemanden), anstatt sie zu löschen. O Schatz.

Die Frage bezieht sich auf additive Farben. Sie sprechen von subtraktiven Farben (wie sie beim Drucken verwendet werden). Darüber hinaus unterscheiden sich RGB-Farbskalen typischerweise deutlich von CMYK-Farbskalen.
@Kris Vielen Dank für den Kommentar sowie die Ablehnung, übrigens (vorausgesetzt, Sie waren die Ablehnung ). FWIW, +1 für Höflichkeit sowie für den Inhalt.
Sind es nur Rot, Grün und Blau, die durch additive Mischung jede Farbe ergeben können?
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