Простой ответ — да, красный, синий и зеленый — основные цвета, и их можно комбинировать, чтобы получить любой другой цвет. Это связано с тем, как наши глаза воспринимают цвет с помощью клеток, называемых колбочками, которые обнаруживают разные длины волн света. Смешивая разные уровни основных цветов, мы можем обмануть наши глаза, заставив их видеть миллионы различных оттенков. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает.
У человеческих глаз есть три типа колбочек, каждый из которых чувствителен к разным длинам волн света. Есть колбочки, которые обнаруживают длинные волны (красный свет), средние волны (зеленый свет) и короткие волны (синий свет). Когда свет попадает в глаз, колбочки посылают сигналы в мозг в зависимости от того, насколько они стимулированы. Мозг интерпретирует эти сигналы как цвет.
Например, когда мы смотрим на оранжевый объект, он отражает свет с длинами волн в красном и зеленом диапазонах. Красные и зеленые колбочки посылают сильные сигналы, в то время как синие колбочки посылают более слабый сигнал. Мозг объединяет их в то, что мы воспринимаем как оранжевый.
Смешивая различные уровни стимуляции трех типов колбочек, можно создать все цвета, которые мы видим. Это известно как трихроматическая теория цветового зрения. По сути, любой цвет может быть сопоставлен некоторой комбинацией красного, зеленого и синего света.
То, как экраны, такие как компьютерные мониторы и телевизоры, воспроизводят цвет, использует преимущества трихроматической теории. Пиксели на экранах излучают комбинацию красного, зеленого и синего света. Заставляя каждый пиксель воспроизводить разное количество этих основных цветов, можно имитировать все цвета.
Уровни красного, зеленого и синего света измеряются по шкале от 0 до 255. Значение 0 означает, что ни один из этих цветов не излучается, в то время как 255 — это максимальное количество. Вот пример значения RGB для оранжевого цвета:
| Красный | 244 |
| Зеленый | 133 |
| Синий | 0 |
Оранжевый цвет получается путем смешивания 244 единиц красного, 133 единиц зеленого и нуля синего. Все цвета, которые мы видим на экранах, представляют собой комбинации красного, зеленого и синего света, излучаемого пикселями.
В отличие от излучаемого света, пигменты, такие как краска и чернила, поглощают и отражают волны различной длины. Основные цвета пигментации — голубой (синий), пурпурный (красновато-фиолетовый) и желтый.
Когда все три основных пигмента объединяются, они поглощают большую часть видимых световых длин волн, в результате чего получается черный цвет. Без пигмента большая часть света отражается, и мы видим белый цвет. Смешивая основные цвета в разных соотношениях, можно создать широкую гамму цветов.
Например, красный пигмент краски поглощает голубой и отражает пурпурный и желтый свет. Желтый поглощает синий и отражает красный и зеленый. При смешивании этих двух цветов поглощаются как голубой, так и синий свет, в результате чего красный и зеленый отражаются от поверхности как оранжевый.
В следующей таблице показаны некоторые распространенные вторичные цвета, полученные путем смешивания основных пигментов:
| Голубой + пурпурный | Синий |
| Голубой + желтый | Зеленый |
| Пурпурный + желтый | Красный |
Благодаря различным комбинациям и соотношениям основные пигменты могут создавать любой цвет в видимом спектре.
Интересное различие возникает при сравнении основных цветов света и пигмента. Красный, зеленый и синий являются основными цветами для света, в то время как голубой, пурпурный и желтый являются основными цветами для пигмента. На первый взгляд это кажется противоречивым.
Причина в том, что пигменты работают путем избирательного поглощения, в то время как свет работает путем аддитивного излучения. Для поглощающих пигментов пурпурный поглощает зеленый, желтый поглощает синий, а голубой поглощает красный, оставляя другие длины волн для отражения. Для испускания света основными цветами являются красный, зеленый и синий.
Поэтому, хотя они кажутся инвертированными, применяются те же принципы смешивания цветов. Управляя уровнями основных цветов, можно создать любой оттенок с помощью света или пигмента.
Хотя RGB и CMY являются наиболее распространенными методами смешивания цветов, существуют и другие цветовые модели. Вот несколько примеров:
Эти другие цветовые системы имеют свое применение, но в конечном итоге они зависят от смешивания различных уровней красного, зеленого и синего света или голубого, пурпурного и желтого пигмента для создания всех цветов.
То, что мы называем видимым светом, — это электромагнитное излучение с длинами волн от примерно 380 до 700 нанометров, которые может обнаружить человеческий глаз. Самые длинные волны мы видим как красный, переходящий в более короткие волны оранжевого, желтого, зеленого, синего и, наконец, фиолетового на самых коротких волнах. Этот диапазон охватывает все возможные цвета, которые могут воспринимать наши глаза.
Но видимый свет — это всего лишь небольшая часть полного электромагнитного спектра, который простирается от радиоволн до гамма-лучей. Сразу за видимым диапазоном находится инфракрасный, начинающийся с 700 нм, и ультрафиолетовый, заканчивающийся на 380 нм. Другие животные могут видеть цвета в этих диапазонах, которые мы не можем видеть.
В пределах видимого спектра отдельные цвета соответствуют определенным диапазонам длин волн. Вот разбивка приблизительных длин волн для распространенных названий цветов:
| Цвет | Диапазон длин волн (нм) |
| Красный | 620-750 |
| Оранжевый | 590-620 |
| Желтый | 570-590 |
| Зеленый | 495-570 |
| Синий | 450-495 |
| Фиолетовый | 380-450 |
Поэтому, когда мы говорим о красном, зеленом и синем как о основных цветах, мы имеем в виду определенные диапазоны длин волн видимого света. Смешивая свет со всего этого спектра, можно создать любой воспринимаемый цвет.
Восприятие цвета зависит не только от длины волны света, но и от того, насколько сильно три типа колбочек реагируют на заданные длины волн. Каждый тип колбочек имеет кривую реакции, показывающую, насколько они чувствительны на разных длинах волн.
Вот диаграмма приблизительных кривых реакции колбочек. Длинные волны больше всего стимулируют красные колбочки, средние волны — зеленые колбочки, а короткие волны — синие колбочки.
| |
Стимулируя различные типы колбочек в разной степени, можно вызвать все видимые цветовые ощущения.
Три типа колбочек неравномерно распределены по сетчатке. Красных и зеленых колбочек значительно больше, чем синих. Некоторые оценки плотности колбочек включают:
Этот дисбаланс означает, что мы воспринимаем более тонкие градации красного и зеленого, чем синего. Это одна из причин, по которой синие экраны используются в качестве зеленого фона для визуальных эффектов. Синий цвет сильнее воспринимается на фоне разной яркости.
Также существует пространственная вариация в распределении колбочек. Центральная область ямки имеет более высокую плотность колбочек, в то время как палочки доминируют в периферических областях. Это приводит к тому, что наше самое острое цветовое зрение находится в центре нашего поля зрения.
В редких случаях у людей могут отсутствовать функционирующие колбочки одного или нескольких типов, что приводит к цветовой слепоте. Конкретное состояние зависит от того, какие колбочки отсутствуют или нефункциональны:
Люди с монохроматией и реакцией только на синие колбочки имеют самую редкую форму дальтонизма. Без красных и зеленых колбочек они могут видеть только разные оттенки синего и желтого.
Эти люди предоставляют еще больше доказательств того, что смешивание трех основных цветов необходимо для нормального цветового зрения человека. При наличии только одного или двух типов колбочек невозможно воспринять полную цветовую палитру.
Еще одним недостатком в нашем восприятии цвета является то, что сигналы от колбочек, по-видимому, обрабатываются в парах оппонентов. Вот некоторые примеры предполагаемых пар оппонентов:
Вместо индивидуальных сигналов от каждой колбочки наш мозг, по-видимому, сравнивает соотношения между ответами колбочек в этих парах оппонентов. Это добавляет дополнительную обработку сигналов до восприятия цвета.
Результатом этой теории является то, что мы не воспринимаем цвета сильно в оппонентах вместе. Мы не видим ярко-синие цвета с желтыми или красные с зелеными. Окружающая среда вызывает больше красного или зеленого, синего или желтого в сцене.
Механизмы, лежащие в основе обработки оппонента, сложны и до сих пор не полностью изучены. Но это также показывает, что смешивание трех основных цветов само по себе не объясняет все аспекты цветового зрения.
Если трихроматическая теория кажется ограниченной для захвата разнообразия цветов, некоторые люди потенциально воспринимают даже больше. Существует редкое состояние, называемое тетрахроматией, при котором у людей есть четыре различных типа колбочек. По некоторым оценкам, 1 из 100 человек, в основном женщины, могут обладать тетрахроматическими способностями.
Четвертый тип колбочек, помимо красных, зеленых и синих колбочек, может позволить кому-то воспринимать цвета, невидимые для остальных из нас. Однако большинство тетрахроматов могут не иметь полного осознания и контроля над этой способностью без обучения.
Но существование тетрахроматии предполагает, что даже при трех основных цветах, генерирующих миллионы оттенков, человеческая зрительная система может иметь место для еще большего нюанса в нашем восприятии цвета.
Смешивая три основных цвета света — красный, зеленый и синий — можно создать любой цвет в пределах видимого спектра. Пигменты работают аналогичным образом, поглощая другие длины волн, когда голубой, пурпурный и желтый сочетаются в разных пропорциях. Эта трихроматическая теория человеческого цветового зрения объясняет миллионы различных цветов, которые мы можем воспринимать.
Наша замечательная способность зависит от колбочек в глазу, которые в разной степени стимулируются светом разной длины волны. Ответы от красных, зеленых и синих чувствительных колбочек обрабатываются мозгом, чтобы сформировать наше внутреннее ощущение цвета.
Так что, хотя они кажутся простыми на первый взгляд, сочетание основных цветов позволяет получить обширные и тонкие визуальные впечатления. Красный, синий и зеленый действительно делают возможным целый мир цветов.