Warum sind Rot, Grün und Blau die Grundfarben des Lichts?

TL:DR

Existieren Primärfarben wirklich in der realen Welt?

Nein.

Es gibt keine Primärfarben des Lichts, tatsächlich gibt es überhaupt keine dem Licht innewohnende Farbe (oder jeder anderen Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung). Es gibt nur Farben in der Wahrnehmung bestimmter Wellenlängen von EMR durch unser Auge/Gehirn-System.

Oder haben wir Rot, Grün und Blau ausgewählt, weil das die Farben sind, auf die die Zapfen des menschlichen Auges reagieren?

Wir verwenden Dreifarben-Reproduktionssysteme, weil das menschliche Sehsystem trichromatisch ist , aber die Primärfarben, die wir in unseren Dreifarben-Reproduktionssystemen verwenden, stimmen nicht mit jeder der drei Farben überein, mit denen jede der drei Arten von Zapfen in der Die menschliche Netzhaut reagiert am besten.

Kurze Antwort

In der Natur gibt es keine „Farbe“. Licht hat nur Wellenlängen. Auch elektromagnetische Strahlungsquellen an beiden Enden des sichtbaren Spektrums haben Wellenlängen. Der einzige Unterschied zwischen sichtbarem Licht und anderen Formen elektromagnetischer Strahlung, wie z. B. Radiowellen, besteht darin, dass unsere Augen chemisch auf bestimmte Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung reagieren und nicht auf andere Wellenlängen . Darüber hinaus gibt es keinen wesentlichen Unterschied zwischen "Licht" und "Radiowellen" oder "Röntgenstrahlen". Gar nichts.

Unsere Netzhaut besteht aus drei verschiedenen Arten von Zapfen, die jeweils am stärksten auf eine andere Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung reagieren. Im Fall unserer "roten" und "grünen" Zapfen gibt es sehr wenig Unterschied in der Reaktion auf die meisten Lichtwellenlängen. Aber durch den Vergleich der Differenz und was eine höhere Reaktion hat, die roten oder die grünen Zapfen, kann unser Gehirn interpolieren, wie weit und in welche Richtung zu Rot oder zu Blau die Lichtquelle am stärksten ist.

Farbe ist ein Konstrukt unseres Augen-Gehirn-Systems, das die relative Reaktion der drei verschiedenen Arten von Zapfen in unserer Netzhaut vergleicht und eine Wahrnehmung von „Farbe“ erzeugt, basierend auf den unterschiedlichen Mengen, die jeder Zapfensatz auf dasselbe Licht reagiert. Es gibt viele Farben, die Menschen wahrnehmen, die nicht durch eine einzige Lichtwellenlänge erzeugt werden können. „Magenta“ zum Beispiel ist das, was unser Gehirn erzeugt, wenn wir gleichzeitig rotem Licht am einen Ende des sichtbaren Spektrums und blauem Licht am anderen Ende des sichtbaren Spektrums ausgesetzt sind.

Farbreproduktionssysteme haben Farben, die ausgewählt werden, um als Primärfarben zu dienen, aber die spezifischen Farben variieren von einem System zum nächsten, und solche Farben entsprechen nicht notwendigerweise den Spitzenempfindlichkeiten der drei Typen von Zäpfchen in der menschlichen Netzhaut. "Blau" und "Grün" sind ziemlich nah an der Spitzenreaktion menschlicher S-Zapfen und M-Zapfen, aber "Rot" ist bei weitem nicht die Spitzenreaktion unserer L-Zapfen.

Erweiterte Antwort

Die spektrale Reaktion von Farbfiltern auf maskierten Bayer-Sensoren ahmt die Reaktion der drei verschiedenen Arten von Zapfen in der menschlichen Netzhaut genau nach. Tatsächlich haben unsere Augen mehr "Überlappungen" zwischen Rot und Grün als die meisten Digitalkameras.

Die 'Reaktionskurven' der drei verschiedenen Arten von Zapfen in unseren Augen: _{Hinweis: Die "rote" L-Linie hat ihren Höhepunkt bei etwa 565 nm, was wir "gelb-grün" nennen, und nicht bei 640-650 nm, was ist die Farbe, die wir "Rot" nennen.}

Eine typische Reaktionskurve einer modernen Digitalkamera: _{Hinweis: Der „rote“ gefilterte Teil des Sensors erreicht seine Spitze bei 600 nm, was wir „Orange“ nennen, und nicht bei 640 nm, was die Farbe ist, die wir „Rot“ nennen.}

Die IR- und UV-Wellenlängen werden in den meisten Digitalkameras durch Elemente im Stapel vor dem Sensor gefiltert. Fast das gesamte Licht wurde bereits entfernt, bevor das Licht die Bayer-Maske erreicht. Im Allgemeinen sind diese anderen Filter im Stapel vor dem Sensor nicht vorhanden und IR- und UV-Licht werden nicht entfernt, wenn Sensoren auf spektrale Empfindlichkeit getestet werden. Wenn diese Filter nicht von einer Kamera entfernt werden, wenn sie zum Fotografieren verwendet wird, ist die Reaktion der Pixel unter jedem Farbfilter auf beispielsweise 870 nm irrelevant, da praktisch kein Signal mit 800 nm oder längerer Wellenlänge die Bayer-Maske erreichen darf.

• Ohne die „Überlappung“ zwischen Rot, Grün und Blau (oder genauer gesagt, ohne die überlappende Art und Weise, wie die Empfindlichkeitskurven der drei verschiedenen Arten von Zapfen in unserer Netzhaut zu Licht geformt werden, wobei die Spitzenempfindlichkeit bei etwa 565 nm, 535 nm und 420 nm zentriert ist) es wäre nicht möglich, Farben so wiederzugeben, wie wir viele von ihnen wahrnehmen.
• Unser Sehsystem Auge/Gehirn erzeugt Farben aus Kombinationen und Mischungen verschiedener Lichtwellenlängen sowie aus einzelnen Lichtwellenlängen.
• Es gibt keine Farbe, die einer bestimmten Wellenlänge des sichtbaren Lichts eigen ist. Es gibt nur die Farbe, die unser Auge/Gehirn einer bestimmten Wellenlänge oder Kombination von Lichtwellenlängen zuordnet.
• Viele der unterschiedlichen Farben, die wir wahrnehmen, können nicht durch eine einzige Lichtwellenlänge erzeugt werden.
• Andererseits kann die Reaktion des menschlichen Sehens auf eine bestimmte einzelne Lichtwellenlänge, die zur Wahrnehmung einer bestimmten Farbe führt, auch reproduziert werden, indem das richtige Verhältnis anderer Lichtwellenlängen kombiniert wird, um die gleiche biologische Reaktion in unserer Netzhaut zu erzeugen.
• Der Grund, warum wir RGB zur Reproduktion von Farben verwenden, liegt nicht darin, dass die Farben „Rot“, „Grün“ und „Blau“ irgendwie der Natur des Lichts innewohnen. Das sind sie nicht. Wir verwenden RGB, weil Trichromatismus¹ für die Art und Weise, wie unser Auge/Gehirn-System auf Licht reagiert, wesentlich ist.

Der Mythos unserer "roten" Kegel und der Mythos der "roten" Filter auf unseren Bayer-Masken.

Wo das Verständnis vieler Leute von „RGB“ als dem menschlichen Sehsystem innewohnend aus dem Ruder läuft, ist die Idee, dass L-Kegel irgendwo um 640 nm am empfindlichsten auf rotes Licht reagieren. Sie sind nicht. (Die Filter vor den „roten“ Pixeln sind es bei den meisten unserer Bayer-Masken auch nicht. Darauf kommen wir weiter unten zurück.)

Unsere S-Zapfen („S“ bedeutet am empfindlichsten für „kurze Wellenlängen“, nicht „kleiner“) sind am empfindlichsten für etwa 420 nm, was die Wellenlänge des Lichts ist, die die meisten von uns zwischen Blau und Violett wahrnehmen.

Unsere M-Zapfen („mittlere Wellenlänge“) sind am empfindlichsten bei etwa 535 nm, was die Wellenlänge des Lichts ist, die die meisten von uns als leicht gelblich gefärbtes Grün wahrnehmen.

Unsere L-Zapfen („lange Wellenlänge“) sind am empfindlichsten bei etwa 565 nm, was die Wellenlänge des Lichts ist, die die meisten von uns als gelbgrün mit etwas mehr Grün als Gelb wahrnehmen. Unsere L-Kegel sind bei weitem nicht so empfindlich für 640 nm "rotes" Licht wie für 565 nm "gelb-grünes" Licht!

Wie die vereinfachte erste Grafik oben zeigt, gibt es keinen großen Unterschied zwischen unseren M-Kegeln und L-Kegeln. Aber unser Gehirn nutzt diesen Unterschied, um „Farbe“ wahrzunehmen.

Von Kommentaren eines anderen Benutzers zu einer anderen Antwort:

Stellen Sie sich einen außerirdischen Außerirdischen vor, der Gelb als Primärfarbe hat. Sie würde unsere Farbdrucke und Siebe vermissen. Sie würde denken, wir wären teilweise farbenblind, wenn wir den Unterschied zwischen der Welt, die sie wahrnimmt, und unseren Farbdrucken und Bildschirmen nicht sehen würden.

Das ist eigentlich eine genauere Beschreibung der Empfindlichkeiten unserer Zapfen, die am empfindlichsten bei etwa 565 nm sind, als die Beschreibung der Spitzenempfindlichkeit von L-Zapfen als „rot“, wenn 565 nm auf der „grünen“ Seite von „gelb“ liegt. Die Farbe, die wir „Rot“ nennen, ist um etwa 640 nm zentriert, was auf der anderen Seite von „Orange“ von „Gelb“ liegt.

Warum wir drei Farben in unseren Farbwiedergabesystemen verwenden

Um noch einmal zusammenzufassen, was wir bisher behandelt haben:

Es gibt keine Grundfarben des Lichts .

Es ist die dreifarbige Natur des menschlichen Sehens, die es dreifarbigen Reproduktionssystemen ermöglicht, die Art und Weise, wie wir die Welt mit unseren eigenen Augen sehen, mehr oder weniger genau nachzuahmen. Wir nehmen eine Vielzahl von Farben wahr.

Was wir „Primärfarben“ nennen, sind nicht die drei Farben, die wir für die drei Lichtwellenlängen wahrnehmen, für die jeder Zapfentyp am empfindlichsten ist.

Farbreproduktionssysteme haben Farben, die ausgewählt werden, um als Primärfarben zu dienen, aber die spezifischen Farben variieren von einem System zum nächsten, und solche Farben entsprechen nicht direkt den Spitzenempfindlichkeiten der drei Arten von Zapfen in der menschlichen Netzhaut.

Die drei Farben, die von Reproduktionssystemen verwendet werden, stimmen nicht mit den drei Wellenlängen des Lichts überein, für die jeder Zapfentyp in der menschlichen Netzhaut am empfindlichsten ist. Weder Cyan-, Gelb-, Magenta-Systeme noch Rot-, Grün-, Blau-Systeme erreichen die Spitzenempfindlichkeiten unserer Kegel.

Wenn wir beispielsweise ein Kamerasystem entwickeln wollten, das „farbgenaue“ Bilder für Hunde liefern würde, müssten wir einen Sensor entwickeln, der maskiert ist, um die Reaktion der Zapfen in der Netzhaut von Hunden nachzuahmen , und nicht einen, der die Reaktion nachahmt Zapfen in der menschlichen Netzhaut. Aufgrund von nur zwei Arten von Zapfen in der Netzhaut von Hunden sehen sie das "sichtbare Spektrum" anders als wir und können viel weniger zwischen ähnlichen Lichtwellenlängen unterscheiden als wir. Unser Farbwiedergabesystem für Hunde müsste nur auf zwei statt drei verschiedenen Filtern auf unseren Sensormasken basieren.

Die obige Tabelle erklärt, warum wir denken, dass unser Hund dumm ist, wenn er direkt an diesem brandneuen, leuchtend roten Spielzeug vorbeirennt, das wir gerade in den Garten geworfen haben: Er kann kaum die Wellenlängen des Lichts sehen, die wir „rot“ nennen. Es sieht für einen Hund aus wie ein sehr dunkles Braun für Menschen. Das, zusammen mit der Tatsache, dass Hunde nicht wie Menschen auf kurze Distanzen fokussieren können – sie nutzen dafür ihren starken Geruchssinn –, lässt ihn deutlich im Nachteil, da er das neue Spielzeug, das Sie gerade herausgezogen haben, noch nie gerochen hat der Verpackung, in der es geliefert wurde.

Zurück zum Menschen.

Der Mythos von „nur“ Rot, „nur“ Grün und „nur“ Blau

Wenn wir einen Sensor erstellen könnten, bei dem die "blauen" gefilterten Pixel nur für 420-nm-Licht empfindlich wären, wären die "grünen" gefilterten Pixel nur für 535-nm-Licht empfindlich und die "roten" gefilterten Pixel nur für empfindliches Licht565-nm-Licht würde es kein Bild erzeugen, das unsere Augen als irgendetwas erkennen würden, das der Welt ähnelt, wie wir sie wahrnehmen. Zunächst einmal würde fast die gesamte Energie des „weißen Lichts“ daran gehindert, jemals den Sensor zu erreichen, sodass er weit weniger lichtempfindlich wäre als unsere derzeitigen Kameras. Jede Lichtquelle, die kein Licht mit einer der oben aufgeführten genauen Wellenlängen emittiert oder reflektiert, wäre überhaupt nicht messbar. Die überwiegende Mehrheit einer Szene wäre also sehr dunkel oder schwarz. Es wäre auch unmöglich, zwischen Objekten, die VIEL Licht bei beispielsweise 490 nm und keinem bei 615 nm reflektieren, und Objekten zu unterscheiden, die VIEL 615-nm-Licht, aber keins bei 490 nm reflektieren, wenn beide die gleiche Lichtmenge bei 535 nm und 565 nm reflektieren würden . Es wäre unmöglich, viele der verschiedenen Farben, die wir wahrnehmen, voneinander zu unterscheiden.

Selbst wenn wir einen Sensor so erstellten, dass die „blauen“ gefilterten Pixel nur für Licht unter etwa 480 nm empfindlich waren, waren die „grünen“ gefilterten Pixel nur für Licht zwischen 480 nm und 550 nm empfindlich und die „roten“ gefilterten Pixel nur für Licht empfindlich Licht über 550 nm wären wir nicht in der Lage, ein Bild aufzunehmen und zu reproduzieren, das dem ähnelt, was wir mit unseren Augen sehen. Obwohl er effizienter wäre als ein Sensor, der oben als nur 420-nm-, nur 535-nm- und nur 565-nm-Licht empfindlich beschrieben wurde , wäre er immer noch viel weniger empfindlich als die überlappenden Empfindlichkeiten, die von einem maskierten Bayer-Sensor bereitgestellt werden.Die überlappende Natur der Empfindlichkeiten der Zapfen in der menschlichen Netzhaut gibt dem Gehirn die Fähigkeit, Farben aus den Unterschieden in den Reaktionen jedes Zapfentyps auf dasselbe Licht wahrzunehmen. Ohne solche überlappenden Empfindlichkeiten im Sensor einer Kamera wären wir nicht in der Lage, die Reaktion des Gehirns auf die Signale unserer Netzhaut nachzuahmen. Wir könnten zum Beispiel überhaupt nicht unterscheiden zwischen etwas, das 490-nm-Licht reflektiert, und etwas, das 540-nm-Licht reflektiert. Genauso wie eine monochromatische Kamera nicht zwischen Lichtwellenlängen unterscheiden kann, sondern nur zwischen Lichtintensitäten, wären wir nicht in der Lage, die Farben von irgendetwas zu unterscheiden, das nur Wellenlängen emittiert oder reflektiert, die alle in nur eine von fallen die drei Farbkanäle.

Denken Sie daran, wie es ist, wenn wir rotes Licht mit sehr begrenztem Spektrum sehen. Es ist unmöglich, den Unterschied zwischen einem roten und einem weißen Hemd zu erkennen. Beide erscheinen in unseren Augen in der gleichen Farbe. In ähnlicher Weise sieht unter rotem Licht mit begrenztem Spektrum alles, was blau ist, sehr ähnlich aus, als wäre es schwarz, da es kein rotes Licht reflektiert, das darauf scheint, und es gibt kein blaues Licht, das darauf scheint, um reflektiert zu werden.

Die ganze Idee, dass Rot, Grün und Blau von einem "perfekten" Farbsensor diskret gemessen werden, basiert auf oft wiederholten Missverständnissen darüber, wie maskierte Bayer-Kameras Farben reproduzieren (Der Grünfilter lässt nur grünes Licht durch, der Rotfilter nur rotes Licht zum Überholen usw.). Es basiert auch auf einem Missverständnis darüber, was „Farbe“ ist.

Wie maskierte Kameras von Bayer Farben reproduzieren

Raw-Dateien speichern nicht wirklich Farben pro Pixel. Sie speichern nur einen einzigen Helligkeitswert pro Pixel.

Es ist wahr, dass bei einer Bayer-Maske über jedem Pixel das Licht entweder mit einem "Rot-", "Grün-" oder "Blau"-Filter über jedem Pixel gut gefiltert wird. Aber es gibt keine harte Grenze, bei der nur grünes Licht zu einem grün gefilterten Pixel oder nur rotes Licht zu einem rot gefilterten Pixel durchkommt. Es gibt eine Mengeder Überlappung.² Viel rotes Licht und etwas blaues Licht gelangt durch den Grünfilter. Viel grünes Licht und sogar etwas blaues Licht gelangt durch den Rotfilter, und etwas rotes und grünes Licht wird von den blau gefilterten Pixeln aufgenommen. Da eine Rohdatei ein Satz einzelner Luminanzwerte für jedes Pixel auf dem Sensor ist, enthält eine Rohdatei keine tatsächlichen Farbinformationen. Die Farbe wird abgeleitet, indem benachbarte Pixel, die für eine von drei Farben gefiltert wurden, mit einer Bayer-Maske verglichen werden.

Jedes Photon, das mit der entsprechenden Frequenz für eine „rote“ Wellenlänge vibriert, das es durch den grünen Filter schafft, wird genauso gezählt wie jedes Photon, das mit einer Frequenz für eine „grüne“ Wellenlänge vibriert, das es in denselben Pixelschacht schafft.³

Das ist so, als würde man beim Schwarz-Weiß-Filmen einen Rotfilter vor das Objektiv setzen. Es führte nicht zu einem monochromatischen roten Foto. Es ergibt auch kein Schwarzweißfoto, bei dem nur rote Objekte überhaupt hell sind. Vielmehr erscheinen rote Objekte, wenn sie in Schwarzweiß durch einen Rotfilter fotografiert werden, in einem helleren Grauton als grüne oder blaue Objekte, die in der Szene dieselbe Helligkeit aufweisen wie das rote Objekt.

Auch die Bayer-Maske vor monochromatischen Pixeln erzeugt keine Farbe. Es ändert den Tonwert (wie hell oder wie dunkel der Luminanzwert einer bestimmten Lichtwellenlänge erfasst wird) verschiedener Wellenlängen um unterschiedliche Beträge. Wenn die Tonwerte (Grauintensitäten) benachbarter Pixel, die mit den drei verschiedenen Farbfiltern gefiltert wurden, die in der Bayer-Maske verwendet werden, verglichen werden, dann können Farben aus diesen Informationen interpoliert werden. Dies ist der Prozess, den wir als Demosaikierung bezeichnen .

Was ist „Farbe“?

Bestimmte Wellenlängen des Lichts mit der „Farbe“ gleichzusetzen, von der Menschen wahrnehmen, dass eine bestimmte Wellenlänge eine falsche Annahme ist. „Farbe“ ist sehr stark ein Konstrukt des Auge/Gehirn-Systems, das sie wahrnimmt, und existiert überhaupt nicht wirklich in dem Teil des Bereichs der elektromagnetischen Strahlung, den wir „sichtbares Licht“ nennen. Während Licht, das nur eine diskrete einzelne Wellenlänge hat, von uns als eine bestimmte Farbe wahrgenommen werden kann, ist es ebenso wahr, dass einige der Farben, die wir wahrnehmen, nicht durch Licht erzeugt werden können, das nur eine einzige Wellenlänge enthält.

Der einzige Unterschied zwischen „sichtbarem“ Licht und anderen Formen von EMR, den unsere Augen nicht sehen, besteht darin, dass unsere Augen auf bestimmte Wellenlängen von EMR chemisch ansprechen, während sie auf andere Wellenlängen nicht chemisch ansprechen. Maskierte Bayer-Kameras funktionieren, weil ihre Sensoren die trichromatische Art und Weise nachahmen, wie unsere Netzhaut auf sichtbare Lichtwellenlängen reagiert, und wenn sie die Rohdaten vom Sensor zu einem sichtbaren Bild verarbeiten, ahmen sie auch die Art und Weise nach, wie unser Gehirn die von unserer Netzhaut gewonnenen Informationen verarbeitet. Aber unsere Farbwiedergabesysteme verwenden selten, wenn überhaupt, drei Primärfarben, die den drei jeweiligen Wellenlängen des Lichts entsprechen, auf die die drei Arten von Zapfen in der menschlichen Netzhaut am besten ansprechen.

_{¹ Es gibt sehr wenige seltene Menschen, fast alle weiblich, die Tetrachromaten mit einem zusätzlichen Zapfentyp sind, der am empfindlichsten für Licht bei Wellenlängen zwischen „grün“ (535 nm) und „rot“ (565 nm) ist. Die meisten dieser Individuen sind funktionelle Trichromaten . Nur eine dieser Personen wurde eindeutig als funktionsfähiger Tetrachromat identifiziert . Die Versuchsperson konnte mehr Farben erkennen (in Bezug auf feinere Unterscheidungen zwischen sehr ähnlichen Farben – der Bereich an beiden Enden des „sichtbaren Spektrums“ wurde nicht erweitert) als andere Menschen mit normalem trichromatischen Sehvermögen.}

_{² Denken Sie daran, dass die "roten" Filter normalerweise tatsächlich eine gelb-orange Farbe haben, die näher an "rot" ist als die leicht gelblich-grünen "grünen" Filter, aber sie sind nicht wirklich "rot". Deshalb sieht ein Kamerasensor blaugrün aus, wenn wir ihn untersuchen. Die Hälfte der Bayer-Maske ist leicht gelbstichig grün, ein Viertel ist violettstichig blau und ein Viertel ist gelborange gefärbt. Es gibt keinen Filter auf einer Bayer-Maske, der eigentlich die Farbe hat, die wir "Rot" nennen, trotz aller Zeichnungen im Internet, die "Rot" verwenden, um sie darzustellen.}

³ Es gibt sehr kleine Unterschiede in der Energiemenge, die ein Photon trägt, basierend auf der Wellenlänge, bei der es schwingt. Aber jeder Sensor (Pixelwell) misst nur die Energie. Es unterscheidet nicht zwischen Photonen mit etwas mehr oder etwas weniger Energie, es akkumuliert einfach die Energie, die alle Photonen, die es treffen, freisetzen, wenn sie auf den Siliziumwafer in diesem Sensor fallen.

Wir haben uns für RGB entschieden, weil sie gut zu der Funktionsweise der drei Arten von Zapfen in unseren Augen passen. Aber es gibt keine besonders privilegierte Auswahl an Wellenlängen für Rot, Grün und Blau. Solange Sie Wellenlängen auswählen, die für jeweils einen Kegelsatz gut geeignet sind, können Sie sie mischen, um eine breite Palette von Farben zu erstellen.

Die Art und Weise, wie Farben für das Farbmanagement gemessen werden, verwendet XYZ-Tristimuluswerte – im Grunde ein Äquivalent zu Zapfenreaktionen im Auge. Jede Kombination von Wellenlängen/Helligkeiten, die denselben XYZ-Wert erzeugen, sieht gleich aus.

Die Auswahl einer Reihe von Wellenlängen, die jeweils hauptsächlich einen Kegeltyp auslösen und die anderen beiden so wenig wie möglich auslösen, ermöglicht die größte Farbpalette. Wenn Sie die Wellenlängen ein wenig ändern (und damit die Kegelreaktionen verschieben), erhalten Sie einen etwas anderen Farbbereich, der erreicht werden kann.

Es gibt also keinen eindeutigen Satz präziser Wellenlängen für Primärfarben, ebensowenig wie für subtraktive Lackfarben.

Was ich erstaunlich finde: Der französische Physiker Gabriel Lippmann entwickelte 1891 ein Farbfotoverfahren, das nur Schwarzweißfilme, keine Filter, keine Farbstoffe und keine Pigmente verwendete. Er baute Glasplatten mit einem Spiegel auf der Rückseite und überzog sie mit einer klaren Emulsion, die aus winzigen Silberhalogenidkristallen bestand. Lichtstrahlen durchqueren die Emulsion, treffen auf den Spiegel, treten dann wieder ein und belichten die Platte ein zweites Mal von hinten. Der erste Transit reicht zur Belichtung nicht aus, der zweite liefert die benötigte Lichtenergie. Das resultierende Bild ist eine Stapelung von metallischem Silber. Die Positionierung dieses Silbers wird basierend auf der Wellenlänge des Belichtungslichts geschichtet. Wenn die Platte von hinten beleuchtet wird, kann das Licht, das nun die Platte durchdringt, nur durchdringen, wenn es genau der Frequenz des Belichtungslichts entspricht. Das Ergebnis ist ein wunderschönes Vollfarbbild. Aufgrund der schwierigen Herstellung dieses Bildes und der Schwierigkeiten beim Kopieren blieb dieser Prozess auf der Strecke.

Dr. Edwin Land, berühmt für Polaroid, wiederholte im Rahmen seiner Forschungen zum Entwurf eines Sofortfarbfilms die Methode von James Clark Maxwell, mit der das erste Farbbild von 1855 erstellt wurde. Maxwell verwendete Rot-, Grün- und Blaufilter. Land konnte dasselbe Bild nur mit Rot und Weiß wiederholen, sein Polaroid-Farbfilm basierte jedoch auf Rot-, Grün- und Blaufilterung.

Wissenschaftler, die an der Entwicklung eines Farbfernsehsystems arbeiteten, waren in der Lage, Farbbilder (jedoch falsche Farben) auf gewöhnlichen Schwarz-Weiß-Fernsehgeräten zu senden. Sie blitzten das Bild mit unterschiedlichen Raten, dies stimulierte das Auge/Gehirn, farbige Bilder zu sehen.

Wie wäre es mit diesem seltsamen Beispiel: Im Jahr 1850 demonstrierte Levi L. Hill, ein Baptistenprediger, ein Daguerreotypist in Westkill, NY, farbige Daguerreotypie-Platten. Diese wurden vom Herausgeber des Daguerreian Journal eingesehen, und Hill wurden 100.000 Dollar angeboten, wenn er veröffentlichte. 1852 veröffentlichte er zwar, aber die Zeitung war zu weitschweifig, um von Wert zu sein. Dass ihm das gelungen ist, daran besteht kein Zweifel. Kein Geringerer als Samuel Morse, berühmt für More Code, war Zeuge dieses Prozesses. Kein Muster überlebte, aber andere Daguerreotypisten behaupten, sie hätten versehentlich ein Vollfarbbild erstellt. Farbe von einer Daguerreotypie wurde meines Wissens nie wieder wiederholt. Es wird spekuliert, dass dies ein Interferenzprozess war, ähnlich dem, was Lippmann erreicht hatte.

Der moderne Farbdruck vereint die drei subtraktiven Grundfarben Cyan (Grün + Blau), Magenta (Rot + Blau) und Gelb (Rot + Grün). Dies liegt daran, dass Drucke über Licht von einer nahegelegenen Quelle betrachtet werden. Dieses Licht durchdringt den transparenten Farbstoff oder das transparente Pigment, trifft auf eine weiße Unterlage, wird zurückreflektiert und durchdringt die Farbstoffe ein zweites Mal. Dies funktioniert, weil Cyan ein Rotblocker ist, Magenta ein Grünblocker und Gelb ein Blaublocker ist. Es sind die Intensitäten dieser subtraktiven Primärfarben, die unserem Auge ein Farbbild präsentieren. Auch Farbnegativ- und Diafilme verwenden subtraktive Primärfarben. Diese modulieren das Licht, das den Film durchquert, wodurch ein Farbbild entsteht.

Die Erdatmosphäre filtert einen hohen Prozentsatz der elektrometrischen Energie heraus, die uns aus dem Weltraum bombardiert. Abgesehen davon ist unsere Atmosphäre in einem engen Bereich von etwa einer Oktave Breite von 400 Millimikrometern (Millionstel Millimeter) bis 700 Millimikrometern hochtransparent. Es kann kaum Zweifel geben, dass sich das Sehvermögen der Menschheit aufgrund dieser Reihe von Transparenzen entwickelt hat.

Viele Theorien des Farbsehens wurden vorgeschlagen und verworfen. Als Ergebnis unzähliger tausend Experimente wurde jedoch festgestellt, dass fast alle Farben durch geeignete Mischungen aus Rot, Grün und Blau angepasst werden können – daher werden diese Farben als primäre Lichtfarben bezeichnet.

Bei der Untersuchung der Pathologie des Sehens wurden drei Arten von farbempfindlichen Zellen identifiziert. Diese werden aufgrund ihrer Form Kegelzellen genannt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass diese Zellen Pigmente enthalten, die mit den Farben übereinstimmen, für die sie empfindlich sind. Erst kürzlich wurde entdeckt, dass 12 % der Frauen mit einem verbesserten Farbsehen gesegnet sind, da eine vierte Art von Zapfenzellen ihnen eine stark erweiterte Palette erkennbarer Farbtöne verleiht. Die Lektion ist, dass dies eine fortlaufende Wissenschaft ist.

Das ist eine interessante Frage, die tiefe Kommentare hervorrufen kann.

Dabei sind mehrere Aspekte zu berücksichtigen.

• Der erste Aspekt ist die Physik der Farben . Wir können das sichtbare Spektrum beobachten und sehen, dass R, G und B 1) die signifikanteste Oberfläche haben und 2) gleichmäßig voneinander beabstandet sind 3) das Spektrum als Linie als Kreis gesehen werden kann, in dem sich das Purpur befindet aus Blau und Rot gebaut, und in diesem Fall ist 2) vollständiger gültig. Hier gibt es also zwei Phänomene: 3) die Bedeutung der ausgewählten Farben und 4) die Ausdruckskraft dieser 3 Farben, um das gesamte Spektrum durch Addition auszudrücken.

Wikipedia/sichtbares Spektrum

• Der zweite Aspekt ist die Biochemie und Ökologie der Farben . Elektromagnetische Felder, da Photonen eine bestimmte Farbe (Wellenlänge) haben, hängen mit einem bestimmten Bereich molekularer Phänomene zusammen, wie z. B. Atom-Atom-Schwingungen, gebundene Winkelschwingungen, chemische Absorption ( HOMO-LUMO- Elektronenübergänge) durch organische oder metallorganische Moleküle Moleküle (genau so werden Farben in der Natur sowie von Menschen mit Pigmenten und Farbstoffen hergestellt) und ihre Entstehung in der Natur (Entstehung als ein Schlüsselphänomen in Darwins Theorie der natürlichen Auslese) ist meines Wissens nicht etwas, das spezifische Argumente hat und das wurde in der Wissenschaft diskutiert. Das Aufkommen von Farbdetektoren ist ein weiteres Phänomen, das damit zusammenhängen kann (wahrscheinlich ist).Entstehung zur Farbausdruckskraft . Die Natur besteht hauptsächlich (in der Evolutionszeit und in der Bedeutung) aus Pflanzen, die grün sind, daher hat die Fähigkeit, verschiedene Grüntöne zu unterscheiden, ihre Bedeutung (für das Überleben), und wir Menschen haben immer noch eine größere Sensibilität für die Grüntöne als alle anderen Farben . Die Art und Weise, wie wir Menschen Augen mit einer bestimmten Fähigkeit haben, Farben zu sehen, ist das Ergebnis dieser Evolution, zusammen mit der Chemie ( natürlich entstehende Farben ) der Natur, dem Verhalten (von Pflanzen und Tieren). Insbesondere hat die Natur diese drei Farben (wie wir sie nennen) ausgewählt, aber dies ist ein qualitativer Unterschied, der quantitative Unterschied tritt hauptsächlich bei den Grüntönen und der Lichtintensität auf (wir sehen mehr die Leuchtkraft als die tatsächliche Farbe).

• Das menschliche Schaffen der Primärfarben wird mehr von der Physik, dem Versuch, eine Theorie zu machen, und der Ausdruckskraft beeinflusst als von unseren natürlichen Fähigkeiten. Dies hat seine Grenzen, da Sensoren und Bildschirme eine geringere Ausdruckskraft als die Natur und eine geringere Erkennungsfähigkeit im Grünen haben als wir, und mit fortschreitender Technologie verbessert sich die Ausdruckskraft im Grünen (sowie in der Leuchtkraft bei HDR-Bildschirmen). Obwohl Kamerasensoren doppelt so viele grüne Sensoren haben wie die anderen Farben. Es ist möglich, dass wir, wenn wir mehr als 3 Farbbereiche aufnehmen würden, aber sagen wir 6 (z. B. in einem Foveon-Sensor, wahrscheinlich nicht in einem Bayer-Sensor), wir eine viel bessere Aufnahme und Wiedergabe der Realität hätten. Kurz gesagt, Primärfarben sind in vielerlei Hinsicht bequemer als eine absolute Realität.Wenn wir wie wenige Schlangenarten Infrarot sehen könnten, müssten wir Bildschirmen und Kamerasensoren möglicherweise eine vierte Primärfarbe hinzufügen.

Nein. Dies ist besonders ärgerlich bei Autoreparaturen, da das, was unter Sonnenlicht wie eine perfekte Farbübereinstimmung aussieht, bereits bei bewölktem Himmel ausfallen und unter Natriumdampf-Straßenlaternen völlig fleckig aussehen kann.

Die Situation ist besonders schlecht für reflektierende Farben/Anstriche (ganz zu schweigen von lumineszierenden Farben, die bei Wellenlängen „reflektieren“, die sich von denen unterscheiden, die sie empfangen, beliebt als „Weißmacher“ in Waschmitteln), da sie das Bindeglied zwischen dem kontinuierlichen Spektrum einer Lichtquelle und sind die Empfindlichkeitskurven von Augenkegeln, aber es ist bereits ein Problem für farbiges Licht von Szenen, die von Sensoren (oder Fotomaterial) aufgenommen wurden, die nicht den Empfindlichkeitskurven des menschlichen Auges entsprechen. Das gibt uns Dinge wie „Weißabgleich“-Einstellungen und Skylight-Filter.

Hersteller verschiedener Arten von Farben und Pigmenten (und Lichtern) können es sich nicht leisten, nur drei Punkte im Spektrum zu betrachten: Sie haben spezielle gitterbasierte Filter, um eine feinere Sicht auf das Farbspektrum zu erhalten.

Kunstmuseen neigen immer noch dazu, Glühlicht zu verwenden, da dieses am besten zum Sonnenlichtspektrum passt, und das ist das Licht, mit dem Originalpigmente in der Vergangenheit ausgewählt und beurteilt wurden.

Wenn wir in unseren Augen Zellen hätten, die Gelb signalisieren (Wellenlänge etwa 580 nm), dann wäre Gelb eine Primärfarbe des Lichts.

Wir jedoch nicht. Deshalb nehmen wir Gelb anders wahr, nämlich dann, wenn Zapfenzellen für Rot und Grün gleichzeitig aktiviert werden. Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie dies geschehen kann:

• Wir haben eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von etwa 580 nm. Nehmen wir an, es ist eine gelbe Blume im Sonnenlicht. Wir sehen dies als Gelb, weil unsere Farbwahrnehmung nicht präzise ist. Die lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut signalisieren auch, wenn die Wellenlänge nicht genau stimmt. Das gelbe Licht stimuliert also sowohl Rot als auch Grün. Für die Zellen, die für rotes Licht stimuliert werden, ist das gelbe Licht leicht ausgeschaltet, aber nicht zu stark. Ähnlich für Grün. Also wird sowohl Rot als auch Grün signalisiert und wir nehmen das als Gelb wahr.

• Wir haben zwei Lichtquellen, eine rot und die andere grün. Nehmen wir an, dies sind Pixel auf einem Computerbildschirm. Wenn Sie mit einer Lupe auf ein gelbes Pixel schauen, werden Sie zwei winzige Punkte entdecken, einen grünen, einen roten. Dadurch wird sowohl Grün als auch Rot signalisiert und wir nehmen das als Gelb wahr.

• Möglich ist auch eine Mischung aus beiden, beispielsweise drei Lichtquellen, rot, gelb und grün; oder ein glattes oder welliges Lichtspektrum. Wichtig ist nur, dass Rot und Grün beide stimuliert werden, um die Wahrnehmung von Gelb hervorzurufen.

Diese Wege sind sehr unterschiedlich, aber wir nehmen sie wahllos als gelb wahr.

Stellen Sie sich einen außerirdischen Außerirdischen vor, der Gelb als Primärfarbe hat. Sie würde unsere Farbdrucke und Siebe vermissen. Sie würde denken, wir wären teilweise farbenblind, wenn wir den Unterschied zwischen der Welt, die sie wahrnimmt, und unseren Farbdrucken und Bildschirmen nicht sehen würden.

Das bedeutet, dass die Primärfarben des Lichts nur Artefakte unserer Farbwahrnehmung sind.

Existieren Primärfarben wirklich in der realen Welt?

Natürlich tun sie das, genauso wie die Noten unserer Tonleitern wirklich in der realen Welt als Schallwellen existieren, die an unseren Ohren ankommen. Aber es gibt noch viel mehr, das wir nicht gleichfalls auf Konzepte unserer Wahrnehmung abbilden und versuchen, sie nachahmungsgerecht wiederzugeben.

Stellen Sie sich den Albtraum eines Farbfernseherherstellers vor, der damit beauftragt ist, einen Kundenstamm von Fangschreckenkrebsen zu bedienen: Alles in allem haben sie 12 verschiedene Farbempfangskanäle, die nicht nur Lichtfrequenzen enthalten, die weit im ultravioletten Spektrum liegen, sondern auch verschiedene Arten von Polarisationen. Eine Tarnung zu schaffen, die sich vor diesen Raubtieren verstecken kann, ist eine entmutigende Aufgabe.

Unsere Rezeptoren sind nicht speziell darauf abgestimmt, auf R-, G-, B-Signale zu antworten, aber es sind 3 verschiedene Arten, die unterschiedliche Reaktionskurven haben, und die signifikantesten Unterschiede in den Reaktionskurven liegen in Regionen, die mit R-, G-, B-Konzepten verbunden sind. Die tatsächlichen Reaktionskurven von Farbfilter-Arrays unterscheiden sich zwischen Herstellern und teilweise Modellen und müssen mit geeigneten RGB-Mapping- und Weißabgleichalgorithmen angepasst werden.

Dies ist anders als zu Zeiten des Films, in denen die Farbverarbeitungskompetenz nicht die eigene Angelegenheit des Kameraherstellers war (abgesehen von der Vermeidung chromatischer Aberration), sondern die Aufgabe der Film- (und Fotopapier-) Hersteller und ihrer lizenzierten Laborprozesse, was nur zu größeren spezialisierten Abteilungen führte konzentriert sich auf Farbwahrnehmung und -verarbeitung.