Wie werden Farben außerhalb des Standard-RGB-Farbschemas wahrgenommen?

Diese Frage ist meiner Meinung nach sowohl Biologie als auch Physik (ich denke, es ist Biophysik! :), also denke ich, dass es sich lohnt, sie hier zu beantworten.

Zunächst müssen wir den Unterschied zwischen der Wellenlänge , die nur eine physikalische Eigenschaft des Lichts ist, und der Farbe , die per Definition eine menschliche visuelle Wahrnehmung ist, erkennen . Die Farbe „Rot“ beispielsweise ist ein besonderes visuelles Empfinden des Menschen bei der Begegnung mit Licht bestimmter Wellenlängen. Eine Farbe kann nicht durch eine einzelne Wellenlängenzahl beschrieben werden, da das Licht, das wir in der Natur sehen, niemals monochromatisch ist; es ist eine komplexe Mischung aus Photonen aller möglichen Wellenlängen.

Wie Johns Antwort auch betonte, hat das menschliche Auge drei Arten von Zapfenzellen, die unterschiedlich auf Wellenlängen reagieren, die durch ihre Absorptionsspektren bestimmt werden (siehe Bild unten; R steht für die Stäbchenzellen, die ich hier ignoriere). Die menschliche Farbwahrnehmung kann als eine Mischung aus Signalen der Zapfenzellen L (langwellig, rot), M (mittelwellig, grün) und S (kurzwellig, blau) beschrieben werden. Mathematisch ist dies eine Linearkombination$l \cdot f_L + m \cdot f_M + s \cdot f_S$der drei Spektren$f_L$,$f_M$und$f_S$. Die Koordinaten$(l,m,s)$erzeugen den LMS-Farbraum , der per Definition alle vom Menschen wahrnehmbaren Farben enthält.

Nun zu Ihrer Frage: Welche Farben liegen außerhalb des RGB-Schemas ?

Dies hängt davon ab, was Sie genau mit "dem RGB-Schema" und "Farbe" meinen. Das von Ihnen gepostete Bild ist eigentlich kein RGB-Schema, sondern ein Zwei-Parameter-Farbmodell namens CIE 1931 , das ungefähr dem LMS-Farbraum entspricht, abzüglich eines Lichtintensitätsparameters. Wenn Sie mit „Farbe“ die menschliche visuelle Wahrnehmung meinen, dann gibt es per Definition keine Farben außerhalb des LMS-Raums.

Andererseits gibt es viele Arten von Licht , die der Mensch nicht richtig wahrnehmen kann: Sie können sich anhand der obigen Abbildung vorstellen, dass es viele Fälle gibt, in denen zwei verschiedene Wellenlängenmischungen die gleiche Antwort geben. Beispielsweise kann eine Mischung aus "rotem" und "grünem" Licht dasselbe bewirken$(l,m,s)$Werte als "gelbes" Licht, obwohl dies physikalisch anders ist. Und natürlich nehmen unsere Augen einige Wellenlängen überhaupt nicht wahr, aber wir betrachten solche Wellenlängen normalerweise nicht als "Farben".

Wenn Sie schließlich mit „RGB-Modell“ die Arten von Licht meinen, die RGB-Geräte wie Ihr Computerbildschirm erzeugen können, lautet die Antwort, dass es viele Farben außerhalb von RGB gibt. Dies liegt daran, dass RGB-Geräte Lichtquellen für R, G und B mit anderen Wellenlängenprofilen als denen der Kegelzellen verwenden. Daher erzeugt ein typisches RGB-Gerät nur eine Teilmenge des LSM-Raums. In der Abbildung unten stellt das Dreieck beispielsweise die Farben dar, die durch Mischen von drei monochromatischen R-, G- und B-Lichtquellen im CIE-RGB-Raum erzeugt werden , einem von vielen möglichen RGB-Räumen.

die Farben, die wir Menschen mit unseren trichromatischen Augen nicht sehen können.

.Farbe entsteht bei uns durch eine Kombination und Gegenüberstellung von Zellaktivierung. Wir können jede Wellenlänge zwischen etwa 4 und 700 nm sehen, wir können in der Nähe der Enden oder überhaupt nicht gut unterscheiden im Vergleich zu Nicht-Säugetieren. Für die meisten RGB aktiviert eine Wellenlänge mehr als eine Zelle. Der Vergleich der Aktivierung erzeugt eine Farbe, indem mehr als ein Typ von Zapfenzellen in unterschiedlichen Mengen aktiviert wird. Aktivieren Sie beispielsweise sowohl Rot als auch Grün, aber Rot mehr als Grün, und Sie sehen Orange, aktivieren Sie beide, und sehen Sie Gelb.

Die tiefen Purpur- oder Magentatöne sind jedoch seltsam und können auf zwei Arten aktiviert werden. Unsere Rotkegel nehmen tatsächlich auch Licht im 400-nm-Bereich auf. Licht in der Nähe von 400 nm aktiviert also sowohl Blau als auch Rot, aber nicht Grün (wenn unsere Rotkegel dieses Überlaufen nicht hätten, wäre es normalerweise unmöglich, Rot und Blau, aber nicht Grün zu aktivieren), aber Sie können das Auge auch austricksen, indem Sie beide Rot verwenden und blaues Licht zusammen, was das gleiche Aktivierungsergebnis erzeugt. Deshalb haben Sie diesen violetten Fleck am unteren Rand der Farbkarte.

Aber es gibt auch Wellenlängen unter 400 und über 700. Andere Tiere können einen Teil dieser Wellenlängen als Farben sehen. Es gibt Tiere, die Farben in dem sehen, was wir als weißes Licht sehen. Tiere mit mehr als drei Arten von Zapfen oder mit Zapfen, die durch unterschiedliche Bereiche des Spektrums aktiviert werden, sehen unterschiedliche Farben.