¿Se puede cambiar un canal RGB para aumentar la gama de colores en el rango violeta?

TL; DR: ¿Pueden las gamas de colores RGB aditivos producir la percepción de luz que tiene una longitud de onda más corta que el componente azul? Si no, ¿el acortamiento de la longitud de onda del componente más corto de un sistema de color de 3 canales (p. ej., "Azul") aumenta el rango de colores perceptibles por humanos que puede producir la gama? ¿Eso no se hace debido a obstáculos técnicos?

La fotografía digital y los proyectores de luz suelen utilizar un modelo de color RGB (Rojo + Verde + Azul), que al menos superficialmente tiene sentido porque corresponde aproximadamente a las respuestas máximas de los tres receptores de color humanos:

Curvas de respuesta espectral de fotorreceptores humanos

Pero los humanos pueden percibir la luz con una frecuencia más alta que el "azul". Espectralmente nos referimos a esa región de color de mayor frecuencia como "violeta" o púrpura:

Espectro visible

No es físicamente posible producir luz con una frecuencia superior al componente azul a través de cualquier combinación de proyectores de color RGB.

Sabemos que una gama de colores RGB estándar no cubre el rango de frecuencias perceptibles. Aquí hay un gráfico de cobertura de gama estándar, con el área gris que indica "colores" que no pueden ser producidos por ninguna combinación de la fuente RGB:

gama de colores RGB

Considerando la región violeta: hay una región en la gama RGB a la que nos referimos como "violeta", que es una combinación de rojo y azul. Pero volviendo a las curvas de respuesta de los fotorreceptores, se distingue del violeta verdadero porque el violeta verdadero apenas estimula los fotorreceptores rojos.

Si aumentamos la frecuencia del componente de frecuencia más alta de un proyector de 3 colores, es decir, aumentamos la frecuencia de "azul", empujándolo hacia el límite "violeta" de la percepción humana del color, ¿no aumentamos la cobertura de la gama del proyector?

Sospecho que la respuesta es " Sí. Pero: los fotorreceptores azules no se excitan con tanta fuerza por la frecuencia violeta. Las frecuencias RGB se eligieron para corresponder con la frecuencia de respuesta máxima de cada fotorreceptor. Si cambiaste la frecuencia azul hacia violeta (llámalo una gama RGV), entonces su proyector tendría que ser capaz de emitir más luz violeta que los canales rojo o verde para cubrir el resto de la gama sin cambiar". Si eso es correcto, entonces se trata de un problema técnico, y no uno que parece particularmente desafiante. Para los proyectores retroiluminados, que producen color al filtrar una fuente blanca, los filtros rojo y verde tendrían que recalibrarse para cortar más luz que el filtro violeta.

Sin embargo, la respuesta podría ser: " No: ¿Ves esa región entre el azul y el verde? No importa cómo aumentes tu canal violeta potenciado, simplemente no puede llegar tan lejos como un canal azul centrado ". (Creo que la única manera de llegar a esta respuesta sería tener parámetros completos de las curvas de respuesta de los fotorreceptores para dedicar un tiempo a la programación lineal).

¿Cuál es el problema, en relación con la fotografía, que necesita ser resuelto?
@AlaskaMan El "problema" es maximizar la gama de colores visibles que se pueden capturar y reproducir mediante un sistema de canales de tres colores (que es la base de la gran mayoría de los equipos de fotografía digital que se utilizan actualmente). Se podría argumentar que la reproducción del color es la base de la fotografía.
Tal vez podría establecer eso como el objetivo en el texto de la pregunta. es decir "Cómo maximizar la gama de colores visibles que se pueden capturar y reproducir usando un sistema de canales de tres colores en fotografía digital" No sabía POR QUÉ quería saber si se podía cambiar un canal RGB para aumentar la gama de colores al violeta ¿rango?
" Se podría argumentar que la reproducción del color es la base de la fotografía. " Quizás quiera decir que se podría argumentar que la reproducción del color es la base de la fotografía en color . Gran parte de mi fotografía no tiene ningún color, ni es digital. Puedo cambiar los tonos de negro o gris usando un filtro en mi lente para hacer que un color tenga un tono diferente de gris.
se puede decir que la baja sensibilidad al límite ultravioleta es un "problema técnico", pero también es un "problema fisiológico", y el que realmente no se puede resolver sin implantar un tipo diferente de ojos. no podemos hacer que nuestras pantallas emitan 1000W de UV de manera realista con la esperanza de que nuestros ojos capturen el 0,1% de eso, produciendo los resultados deseados.
Las primarias de los componentes RGB de un proyector o monitor son propiedades de los filtros que convierten la luz "blanca" en un rango de longitudes de onda y esto es lo que se muestra en su primer gráfico. Específicamente, el "azul" RGB no es el 445nm sino la combinación de longitudes de onda bajo la curva "azul" que alcanza un máximo de 445nm.
@doug - buen punto. Así que considere la región violeta de la gama visual humana que parece (según los gráficos de gama que he visto) inalcanzable para cualquier gama de proyección RGB: si la curva de emisión espectral del canal azul de un proyector coincidiera exactamente con la curva de respuesta de los fotorreceptores azules (dentro de un escalar múltiplo), ¿la gama del proyector cubriría por completo esa región violeta? (¡Esta sería una respuesta útil a la pregunta!)
@szulat: algo así respaldaría la respuesta "teóricamente sí, técnicamente no". Es decir, si la respuesta del fotorreceptor humano a la región violeta es tan débil que incluso cambiar el pico del canal azul a, por ejemplo, 400 nm requeriría una cantidad de energía tan desproporcionada en ese canal para preservar el resto de la gama, esa sería una respuesta útil.

Respuestas (3)

Sí, pero ni siquiera es necesario.

La gama de colores indicada por el triángulo es la cobertura de combinaciones lineales de los tres primarios RGB. Al mover los primarios, puede expandir o contraer la gama de colores. Esto se puede ver si compara los espacios de color sRGB y Adobe RGB , ambos son RGB con colores primarios ligeramente diferentes.

Teóricamente, puede mover las primarias a cualquier lugar. La razón por la que no se mueven simplemente muy separados es para evitar bandas debido a la cuantificación. Si bien matemáticamente cualquier color dentro del espacio de color es parte de él, cuando se usa una profundidad de color fija, no todos los colores exactos son representables. Por lo tanto, un espacio de color más amplio tiene pasos más grandes entre los colores y, por lo tanto, es más probable que muestre bandas y otros artefactos de color.

Dados los avances modernos, se pueden usar píxeles más profundos e incluso una representación de punto flotante que permite un espacio de color más amplio y minimiza los errores de cuantización. Fíjate en la diferencia con ProPhoto RGB que hace algo similar a lo que sugieres:

ProPhoto RGB

Fuente Fotografía Vida

Una vez que los colores se pueden representar mediante números no enteros, el siguiente paso es permitir valores negativos. Esto es fácil de almacenar en números de punto flotante pero también se usa con números de punto fijo. El espacio de color sRGB64, ahora renombrado como scRGB , hace exactamente esto y logra una gama de colores extremadamente amplia que cubre casi todo el espectro de luz visible porque cada componente puede variar entre -0,5 y 7,5 como factor que multiplica un primario. Ver el diagrama en el artículo de Wikipedia.

la pregunta en sí es la mejor respuesta a la pregunta que esta respuesta
¿QUÉ? En serio. He demostrado que mover los primarios es (1) posible y (2) se ha hecho antes y (3) da como resultado una gama de colores más amplia, respondiendo así a la pregunta original. Además, señalé una opción que amplía la gama que no mueve las primarias al ampliar el rango. Si tiene un comentario sobre a quién mejorar la respuesta, adelante, de lo contrario, este voto negativo no es constructivo en absoluto.
Encontré esta respuesta útil. Pero me parece interesante que ninguna de las gamas mostradas llegue a la región "violeta" de menos de 450 nm. Lo que apoya la posibilidad de que en la práctica puedan existir obstáculos técnicos para cubrir esa región.
¿Seguiste el enlace para scRGB? Usando números negativos, en realidad cubren un gran espacio de color y me parece que incluyen violeta. El problema principal con la mayoría de los límites del espacio de color es práctico, ya que los inventores rara vez quieren desperdiciar partes que representan cosas que no son visibles para el ojo humano.
@Itai es peor que eso, cualquier espacio de color con primarios fuera del espacio CIE no se puede realizar con materiales físicos. Los espacios de color imaginarios pueden ser convenientes para la manipulación matemática, pero no son de ayuda para cámaras, pantallas e impresoras.

Gamut es muy diferente a la sensibilidad espectral del sensor. El título de su pregunta infiere la gama, por lo que, para empezar, las cámaras digitales no tienen gamas.

Las gamas de colores se aplican a los datos del sensor cuando se crean los píxeles y se elige un espacio de color contenedor. Por lo tanto, las gamas que se muestran están limitadas por el espacio de color RGB, no por el sensor de la cámara.

Entonces, para lograr la gama más amplia de cualquier dato de sensor, recomendaría usar ProPhotoRGB como el espacio de color de destino en su proceso de conversión de archivos sin formato. Cambie el espacio de color de destino a ProPhotoRGB, una gama significativamente mayor que la de sus gráficos.

3Comparaciones de gama de perfiles

¿Como sucedió esto? Bueno, el perfil ICC es un espacio contenedor definido en XYZ y convertido a CIELab. RGB es estático y todos los valores de color RGB están limitados a 0-255 para cada canal. Sin embargo, los valores del código están determinados por los límites del espacio del contenedor en CIELab.

Si el primer gráfico es una indicación de la dirección hacia las sensibilidades espectrales, estas se determinan en el momento de la creación del sensor. Los filtros RGB utilizados sobre el sensor intentan acercarse lo más posible a las respuestas del cono humano en el mundo de la tecnología de filtros.

Entonces, si está intentando maximizar algo diferente a la gama, tendría que preguntar con qué propósito. Esta es una pregunta importante porque hay muchas soluciones más allá de la tecnología de sensores estándar y los sistemas de captura, pero todas son soluciones específicas.

La fotografía es arte y se vende como arte. Mucho de lo que podemos hacer técnicamente puede mejorar ese arte, restarle valor o hacer que su costo sea prohibitivo.

Las cámaras de prisma multiespectral siguen formando parte de este último grupo.

Aparentemente, nuestra percepción del color está dispuesta a ser engañada para percibir "violeta" usando solo longitudes de onda de baja frecuencia. Finalmente encontré la siguiente explicación del fenómeno (reproducida extensamente aquí porque Quora no conserva el contenido ):

Los monitores no emiten deliberadamente luz en el rango de frecuencia violeta. Aun así, pueden producir lo que vemos como luz violeta.

La razón de esto es que la frecuencia de la luz que llamamos "azul" en realidad estimula las células cónicas fotorreceptoras "azules" en nuestros ojos que, cuando se estimulan por sí mismas, nos dan la sensación de ver violeta, no azul.

Vemos azul porque la luz azul también desencadena conos verdes, y la combinación de estos dos tipos de células cónicas disparadas en la proporción particular asociada nos da la sensación de ver azul.

Hay dos formas separadas de hacer que los conos "azules" se disparen por sí mismos de manera efectiva, produciendo la sensación de ver violeta.

Una forma es usar luz violeta. Esto estimula los conos “azules” sin estimular mucho los conos rojos o verdes. Los monitores normalmente no pueden hacer esto porque están construidos con píxeles rojos, verdes y azules.

Otra forma es usar luz azul, pero agregar algo de luz roja.

Toma la combinación:

(algo de luz roja) + (mucha luz azul)

La luz roja estimula principalmente los conos rojos, mientras que la luz azul estimula principalmente los conos verdes y azules.

En lo que respecta a nuestros ojos, tenemos los tres tipos de activación del receptor de color, además de que los conos azules se activan incluso más que los demás. La combinación de los tres se percibe como blanca y nuestros cerebros pueden simplemente filtrarla. Lo que queda es como si solo dispararan los conos azules, y eso nos da la sensación de ver púrpura.

Esta es también la razón por la que, aunque la luz visible se encuentra en un espectro que va desde el rojo hasta el violeta, nos parece más como un círculo, con el violeta desvaneciéndose de nuevo en rojo. La adición de cantidades crecientes de luz roja a la luz azul produce primero la sensación de ver violeta, luego un tono más rojizo a medida que continuamos agregando rojo, hasta que finalmente volvemos completamente al rojo.

¿Se puede cambiar un canal RGB para aumentar la gama de colores en el rango violeta?
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