¿Cuántos colores existen?

El ojo humano solo puede distinguir miles o millones de colores; obviamente, uno no puede dar una cifra precisa porque los colores que están demasiado cerca pueden identificarse erróneamente, o los mismos colores pueden decirse erróneamente que son diferentes, y así sucesivamente. Los colores RGB de los monitores de PC modernos genéricos escritos en 24 bits, como #003322, distinguen$2^{24}\sim 17,000,000$colores.

Si descuidamos las imperfecciones de los ojos humanos, por supuesto, hay continuamente muchos colores. Cada frecuencia$f$en el espectro visible da un color diferente. Sin embargo, este conteo realmente subestima el número real de colores: los colores dados por una frecuencia única son solo colores "monocromáticos" o colores de luz "monocromática".

También podemos combinar diferentes frecuencias, que es algo totalmente diferente a sumar las frecuencias o tomar el promedio de las frecuencias. En este recuento más generoso, hay$\infty^\infty$colores de luz donde tanto el exponente como la base son infinitos "continuos".

Si nos olvidamos de la visibilidad por el ojo humano, las frecuencias pueden ser cualquier número positivo real. Bueno, si eres estricto, hay un límite inferior "académico" en la frecuencia, asociado con una onda electromagnética que es tan larga como el Universo visible. Las frecuencias más bajas realmente "no tienen sentido". Pero esto es solo una cuestión académica porque, de todos modos, nadie detectará ni hablará sobre estas frecuencias extremadamente bajas.

Por otro lado, no hay límite superior en la frecuencia. Esto está garantizado por el principio de la relatividad: un fotón siempre puede ser impulsado por otra zanja si cambiamos a otro marco de referencia. La frecuencia de Planck es un valor especial que puede construirse a partir de constantes universales y varios "procesos característicos" en la gravedad cuántica (en el marco de reposo de un objeto material como el agujero negro de tamaño mínimo) pueden depender de esta frecuencia característica. Pero la frecuencia de un solo fotón no está en el marco de reposo y puede ser arbitrariamente alta.

Los colores que perciben las personas se definen por el grado en que la luz excitará los fotorreceptores rojo, verde y azul en las células cónicas del ojo. Solo hay tres colores discretos que podemos percibir, y son rojo, verde y azul. Las estadísticas de las excitaciones relativas y absolutas, la cantidad de rojo, verde y azul promediada en muchas celdas y en muchos pasos de tiempo, define el espacio de color perceptivo. Es algo vago, porque cuanto más promedias y más celdas tienes para promediar, mejor puedes distinguir los colores. Pero las gradaciones se vuelven inútiles después de una cierta cantidad de refinamiento.

Las longitudes de onda de la luz no son de ninguna manera primarias, la respuesta de los tres fotorreceptores sí lo es. La razón por la que las diferentes longitudes de onda tienen diferentes colores es porque excitan los diferentes receptores de manera diferente.

Esto significa que existe un subespacio tridimensional de colores, que se define por el grado en que el cerebro puede integrar la señal de rojo, verde y azul, y determinar la intensidad de cada componente. La única forma de estar seguro del número de gradaciones de cada uno es hacer pruebas psicológicas: mire una división de la escala de intensidad para un color puro (un color que excita solo uno de los fotorreceptores) y vea qué tan cerca puede estar la intensidad. antes de que las intensidades vecinas no puedan distinguirse de forma fiable. Probablemente esté entre 255 y 512 pasos para rojo y verde en el rango estándar de un monitor, y entre 100 y 256 para azul (esta es una suposición basada en mis propios recuerdos de mi propia percepción). Esto está en la "octava" estándar de una pantalla de computadora (la pantalla no está cerca de cegar, ni es apenas visible,

Pero esto no tiene en cuenta la respuesta de la rodopsina. La respuesta de rodopsina está separada de la respuesta de color, porque el rango de rodopsina se superpone con los tres receptores. Si incluye la rodopsina por separado, tendría que multiplicar por otros 1000 valores posibles, o un billón de colores. Algunos de estos colores solo serían accesibles por medios artificiales --- tendrías que estimular la rodopsina sin estimular los fósforos rojo, verde o azul, y esto podría ser posible químicamente, como si hubieras tomado una droga psicoactiva, estados de sueño, falta de oxígeno. Otra forma podría ser usar imágenes secundarias, que eliminarán la sensibilidad de ciertos receptores.

Si está considerando la visión humana, hay un número definido (y sorprendentemente pequeño) de colores distinguibles.

Esto se conoce como diagrama de MacAdam y muestra una región alrededor de un solo color, en un gráfico de cromaticidad, que es indistinguible del color del centro.
El número total de colores sería el número de puntos suspensivos necesarios para llenar completamente el espacio de color. Obviamente esto depende de la edad del individuo, sexo, iluminación, etc.

Si bien una frecuencia específica de luz tiene un color, no define de manera única ese color. Los ojos humanos tienen 3 receptores de "color" diferentes, cada uno de los cuales es más sensible a unas frecuencias que a otras. Vea esta imagen .

Hay una cantidad infinita de colores, pero probablemente haya algún límite en cuanto a la precisión con la que una persona puede distinguir entre las diferentes intensidades provenientes de cada tipo de fotorreceptor.

Primero, el color está determinado por el espectro de la radiación electromagnética en el rango visible. La mayoría de los colores no pueden ser producidos por una sola frecuencia. Por otro lado, no todos los espectros dan un color diferente, porque solo tenemos tres receptores diferentes en nuestros ojos (en realidad hay cuatro, pero un tipo no se usa para determinar el color). Por lo tanto, la recepción completa del color se basa en un espacio tridimensional (es por eso que casi todos los espacios de color, como RGB, HSV, HSB, YUV tienen tres parámetros). Sin embargo, tenga en cuenta que, a pesar de esto, no es cierto que todos los colores se puedan generar mezclando solo tres colores ( puededescriba todos los colores en, por ejemplo, sRGB, pero luego necesita valores negativos para algunos colores). Esto se debe a que no todos los patrones de activación de los receptores pueden ser producidos por la luz. De hecho, todos los colores espectrales (esos colores que corresponden a la luz de una sola frecuencia fija) no se pueden mezclar con ninguna otra cosa. También tenga en cuenta que este espacio tridimensional también contiene el brillo (los espacios de color HSV, HSB y YUV lo separan como una coordenada específica), por lo tanto, si lo excluye, al verdadero espacio de color solo le quedan dos parámetros.

Sin embargo, no podemos distinguir colores cercanos arbitrarios, por lo tanto, el verdadero espectro de colores es en realidad finito. Sin embargo, no hay forma de definir estrictamente la cantidad de colores; de hecho, la traducción de los espectros en colores no está tan bien definida como lo anterior le haría pensar. Por ejemplo, nuestra percepción hace un balance de blancos (es por eso que en fotografía analógica los colores se ven mal si hiciste por ejemplo una foto en luz eléctrica con película de luz diurna, y por eso las cámaras digitales vienen con balance de blancos automático), también de buscar por más tiempo al mismo color con suficiente brillo, los receptores se "cansan" (es por eso que si luego miras una pared blanca, verás la imagen en colores complementarios). También ciertos patrones de cambio de intensidad se perciben como colores. En otras palabras,

¿Cuántos colores existen?

Ninguno.

Nuestra percepción: Hasta donde yo sé, los colores son solo diferentes frecuencias de luz. Según wikipedia, podemos ver longitudes de onda desde aproximadamente 380 nm y 740 nm. Esto significa que podemos ver luz con una frecuencia de aproximadamente 4,051⋅10^14 Hz a aproximadamente 7,889⋅10^14 Hz. ¿Es esto correcto?

Hasta donde yo sé, sí. Aunque agregaré que algunas personas pueden ver un poco en el ultravioleta. Me imagino que algunos también pueden ver un poco en el infrarrojo.

No sé si el tiempo (y las frecuencias) son valores discretos o continuos. Si ambos son continuos, existiría un número incontable de "colores". Si es discreto, es posible que aún no exista un límite superior.

Hasta donde yo sé, una longitud de onda o frecuencia puede tomar cualquier valor y variar suavemente.

¿Un límite superior? Encontré el artículo Órdenes de magnitud de frecuencias. La frecuencia angular de Planck parece ser mucho más alta que todas las demás frecuencias. ¿Es esta la frecuencia más alta posible? ¿Las frecuencias más altas tienen sentido en la física?

Creo que podría haber algún tipo de límite superior para la frecuencia de un fotón, debido a una limitación de la velocidad de la luz. Pero no puedo probarlo. Y está mucho más allá del límite UV, así que no creo que sea relevante.

¿Por qué hago esta pregunta? Estoy imaginando el espacio vectorial R4 como el R3, pero con colores. Necesito una cantidad infinita de colores si esto tiene sentido. De hecho, el número tiene que ser incontable.

Podrías decir eso, pero cuando dijiste ¿Cuántos colores existen? Dije ninguno. Porque la luz existe, y esta luz tiene una longitud de onda, una frecuencia. Pero el color es un quale . Sólo existe dentro de nuestra cabeza. Entonces, en verdad, no existe en absoluto .