RGB -Farbmodell

Volles Farbbild zusammen mit seinen R-, G- und B -Komponenten

Das RGB -Farbmodell ist ein Zusatzstoff Farbmodell^[1] in welcher rot, grün, und blau Grundfarben Licht werden auf verschiedene Weise zusammengesetzt, um eine breite Palette von zu reproduzieren Farben. Der Name des Modells stammt aus den Initialen der drei Additive Primärfarben, rot, grün und blau.

Der Hauptzweck des RGB -Farbmodells ist die Erfindung, Darstellung und Anzeige von Bildern in elektronischen Systemen wie Fernsehern und Computern, obwohl es auch in konventionellem verwendet wurde Fotografie. Vor dem elektronisches AlterDas RGB -Farbmodell hatte bereits eine solide Theorie dahinter, die in basiert menschliche Wahrnehmung von Farben.

RGB ist a Gerätsabhängig Farbmodell: Verschiedene Geräte erkennen einen bestimmten RGB -Wert unterschiedlich, da die Farbelemente (wie z. Phosphoren oder Farbstoffe) und ihre Reaktion auf die einzelnen roten, grün und blauen Werte variieren vom Hersteller zu Herstellern oder sogar im selben Gerät im Laufe der Zeit. Somit definiert ein RGB -Wert nicht dasselbe Farbe über Geräte ohne irgendeine Art von Farbmanagement.

Typische RGB -Eingangsgeräte sind Farbe Fernseh- und Videokameras, Bildscanner, und Digitalkameras. Typische RGB -Ausgangsgeräte sind TV -Sets verschiedener Technologien (Crt, LCD, Plasma, OLED, Quantenpunkte, etc.), Computer und Handy Anzeigen, Videoprojektoren, Mehrfarbig LED Anzeigen und große Bildschirme wie die Jumbotron. FarbdruckerAndererseits sind keine RGB -Geräte, sondern keine RGB -Geräte Subtraktive Farbe Geräte verwendet normalerweise die CMYK -Farbmodell.

Additive Farben

Additive Farbmischung: Projektion Primärfarbe Lichter auf einer weißen Oberfläche zeigen sekundäre Farben, in denen sich zwei überlappen. Die Kombination aller drei Vorwahlen in gleicher Intensitäten macht weiß.

Um eine Farbe mit RGB zu bilden, müssen drei Lichtstrahlen (ein rot, ein Grün und ein Blau) überlagert werden (z. B. durch Emission von einem schwarzen Bildschirm oder durch Reflexion von einem weißen Bildschirm). Jeder der drei Strahlen heißt a Komponente von dieser Farbe, und jeder von ihnen kann eine willkürliche Intensität haben, von vollständig bis vollständig in der Mischung.

Das RGB -Farbmodell ist Zusatzstoff In dem Sinne, dass die drei Lichtstrahlen zusammengefügt werden und ihre Lichtspektren addieren, Wellenlänge für die Wellenlänge, um das Spektrum der endgültigen Farbe zu erzeugen.^[2][3] Dies ist im Wesentlichen dem entgegengesetzt der Subtraktive Farbe Modell, insbesondere das CMY -Farbmodell, das gilt für Farben, Tinten, Farbstoffe und andere Substanzen, deren Farbe davon abhängt nachdenken Das Licht, unter dem wir sie sehen. Aufgrund von Eigenschaften erzeugen diese drei Farben Weiß, dies steht in starkem Kontrast zu physischen Farben, wie z. Farbstoffe die schwarz erzeugen, wenn gemischt.

Null Intensität für jede Komponente ergibt die dunkelste Farbe (kein Licht, betrachtet die Schwarz), und die volle Intensität von jedem gibt a Weiß; das Qualität von diesem Weiß hängt von der Art der primären Lichtquellen ab, aber wenn sie richtig ausgeglichen sind, ist das Ergebnis ein neutraler Weiß, der dem System entspricht Weißer Punkt. Wenn die Intensitäten für alle Komponenten gleich sind, ist das Ergebnis je nach Intensität ein grauer, dunklerer oder leichterer Schatten. Wenn die Intensitäten unterschiedlich sind, ist das Ergebnis ein farbiger Fall Farbton, mehr oder weniger gesättigt Abhängig von der Differenz der stärksten und schwächsten der Intensitäten der verwendeten Grundfarben.

Wenn eine der Komponenten die stärkste Intensität hat, ist die Farbe ein Farbton in der Nähe dieser Primärfarbe (rot, grün oder blau), und wenn zwei Komponenten die gleiche stärkste Intensität haben, ist die Farbe ein Farbton ist ein Farbton von a sekundäre Farbe (ein Schatten von Cyan, Magenta oder gelb). Eine sekundäre Farbe wird durch die Summe von zwei Primärfarben gleicher Intensität gebildet: Cyan ist grün+blau, Magenta ist blau+rot und gelb rot+grün. Jede sekundäre Farbe ist die Ergänzung einer Primärfarbe: Cyan ergänzt Rot, Magenta ergänzt grün und gelbe Komplemente Blau. Wenn alle Primärfarben in gleichen Intensitäten gemischt werden, ist das Ergebnis weiß.

Die RGB Farbmodell selbst definiert nicht, was mit gemeint ist rot, grün, und blau kolorimetrisch, und so werden die Ergebnisse des Mischens nicht als absolut, sondern relativ zu den Primärfarben angegeben. Wenn genau das Chromatitäten Von den roten, grünen und blauen Vorwahlen werden definiert, das Farbmodell wird dann zu einer absoluter Farbraum, wie zum Beispiel SRGB oder Adobe RGB; sehen RGB -Farbraum für mehr Details.

Physikalische Prinzipien für die Wahl von Rot, Grün und Blau

Eine Reihe von Grundfarben wie die SRGB Vorwahlen definieren a Farbdreieck; Nur Farben in diesem Dreieck können durch Mischen der Primärfarben reproduziert werden. Farben außerhalb des Farbdreiecks werden daher hier als grau dargestellt. Die Vorwahlen und die D65 Weißer Punkt von SRGB werden gezeigt. Die Hintergrundfigur ist die CIE XY -Chromatizitätsdiagramm.

Die Wahl der Primärfarben hängt mit der Physiologie der zusammen menschliches Auge; Gute Vorwahlen sind Reize, die den Unterschied zwischen den Reaktionen der Reaktionen maximieren Kegelzellen der menschlichen Netzhaut zum Licht der anderen Wellenlängenund das macht dadurch eine große Farbdreieck.^[4]

Die normalen drei Arten von Lichtempfindlichkeit Photorezeptorzellen in den menschlichen Auge (Kegelzellen) reagieren am meisten auf gelbe (lange Wellenlänge oder L), grün (mittel oder m) und violett (kurz oder s) (Spitzenwellenlängen in der Nähe von 570 nm, 540 nm bzw. 440 nm^[4]). Der Unterschied in den von den drei Arten erhaltenen Signalen ermöglicht es dem Gehirn, eine breite Differenzierung zu unterscheiden Bandbreite von unterschiedlichen Farben, obwohl es am empfindlichsten (insgesamt) gegenüber gelbgrünem Licht und zu Unterschieden zwischen Farbtönen in der Region Green-to-Orange ist.

Nehmen wir beispielsweise an, dass das Licht im orangefarbenen Wellenlängenbereich (ungefähr 577 nm bis 597 nm) ins Auge gelangt und die Netzhaut trifft. Das Licht dieser Wellenlängen würde sowohl die mittleren als auch die langen Wellenlängenkegel der Netzhaut aktivieren, jedoch nicht gleichermaßen-die langwelligen Zellen reagieren mehr. Der Unterschied in der Reaktion kann vom Gehirn erkannt werden, und dieser Unterschied ist die Grundlage für unsere Wahrnehmung von Orange. Somit resultiert das orangefarbene Erscheinungsbild eines Objekts aus dem Licht aus dem Objekt, das in unser Auge eindringt und die verschiedenen Zapfen gleichzeitig, aber in unterschiedlichem Maße stimuliert.

Die Verwendung der drei Primärfarben reicht nicht aus, um sich zu reproduzieren alle Farben; Nur Farben innerhalb des Farbdreiecks, definiert durch die Chromatizitäten der Vorwahlen, können durch additive Mischen nicht negativer Mengen dieser Lichtfarben reproduziert werden.^{[4][Seite benötigt]}

Geschichte der RGB -Farbmodelltheorie und -nutzung

Das RGB -Farbmodell basiert auf dem Young -Helmholtz -Theorie von Trichromatische Farbsicht, entwickelt von Thomas Young und Hermann von Helmholtz Anfang bis Mitte des neunzehnten Jahrhunderts und auf James Clerk MaxwellDas Farbdreieck, das diese Theorie ausführte (circa 1860).

Frühe Farbfotos

Das erste dauerhafte Farbfoto, aufgenommen von J.C. Maxwell 1861 unter Verwendung von drei Filtern, insbesondere rot, grün und violettblau.

Ein Foto von Mohammed Alim Khan (1880–1944), Emir von Bukhara1911 von genommen von Sergey Prokudin-Gorsky Verwenden von drei Expositionen mit blauen, grünem und roten Filtern.

Fotografie

Die ersten Experimente mit RGB frühzeitig Farbfotografie wurden 1861 von Maxwell selbst hergestellt und beinhalteten den Prozess der Kombination von drei farbfilterten getrennten Ten.^[1] Um das Farbfoto zu reproduzieren, waren drei passende Projektionen über einem Bildschirm in einem dunklen Raum erforderlich.

Das additive RGB -Modell und Varianten wie Orange -Green -Violett wurden auch in der verwendet Autochrom lumière Farbplatten und andere Bildschirmplattentechnologien wie die Joly -Farbbildschirm und die Paget process im frühen zwanzigsten Jahrhundert. Farbfotografie durch drei getrennte Platten wurde von anderen Pionieren verwendet, wie dem Russen Sergey Prokudin-Gorsky in der Zeit 1909 bis 1915.^[5] Solche Methoden dauerten bis etwa 1960 mit dem teuren und äußerst komplexen Tri-Color Carbro Autotyp Prozess.^[6]

Beim Einsatz wurde die Reproduktion von Drucken aus Drei-Platten-Fotos von Farbstoffen oder Pigmenten unter Verwendung des Komplementars durchgeführt CMY Modell, indem sie einfach die negativen Platten der gefilterten Einnahmen verwenden: Reverse Red gibt die Cyan -Platte und so weiter.

Fernsehen

Vor der Entwicklung des praktischen elektronischen Fernsehens gab es bereits 1889 Patente auf mechanisch gescannten Farbsystemen Russland. Das Farbfernseher Pionier John Logie Baird zeigte die weltweit erste RGB -Farbübertragung im Jahr 1928 und auch die weltweit erste Farbübertragung im Jahr 1938 in London. In seinen Experimenten wurden das Scannen und die Anzeige mechanisch durch Spinnen von farbigen Rädern durchgeführt.^[7][8]

Das Columbia Broadcasting System (CBS) begann eine experimentelle RGB Feldsequentieller Farbsystem Im Jahr 1940 wurden die Bilder elektrisch gescannt, aber das System verwendete immer noch einen beweglichen Teil: das transparente RGB -Farbrad, das sich um 1.200 U / min im Synchronismus mit dem vertikalen Scan drehte. Die Kamera und die Kathodenstrahlröhre (CRT) waren beide monochromatisch. Die Farbe wurde von Farbrädern in der Kamera und im Empfänger bereitgestellt.^[9][10][11] In jüngerer Zeit wurden Farbräder in Feldsequenz-Projektions-TV-Empfängern verwendet, die auf dem Texas Instruments Monochrome DLP Imager basieren.

Die moderne RGB Schattenmaske Die Technologie für Farb -CRT -Displays wurde 1938 von Werner Flechsig in Deutschland patentiert.^[12]

Persönliche Computer

Frühzeitig persönliche Computer der späten 1970er und frühen 1980er Jahre wie denen von Apfelund Commodore's Commodore Vic-20, Gebraucht zusammengesetzter Video während die Commodore 64 und die Atari Familie Gebraucht S-video Derivate. IBM stellte ein 16-Farben-Schema (vier Bits-jeweils ein Bit für Rot, Grün, Blau und Intensität) mit dem ein Farbgrafikadapter (CGA) für seine erste IBM PC (1981), später verbessert mit dem Verbesserter Grafikadapter (EGA) im Jahr 1984. Der erste Hersteller von a wahre Farbe Grafikkarte für PCs (The Targa) war Wahre Vision 1987, aber erst als Ankunft der Videografikarray (VGA) 1987, dass RGB populär wurde, hauptsächlich aufgrund der Analoge Signale im Zusammenhang zwischen dem Adapter und dem Monitor Dies ermöglichte eine sehr große Auswahl an RGB -Farben. Tatsächlich musste es noch ein paar Jahre warten, da die ursprünglichen VGA-Karten palettengetrieben waren wie EGA, obwohl mit mehr Freiheit als VGA, aber weil die VGA-Anschlüsse analog waren, spätere Varianten von VGA (von verschiedenen Herstellern unter dem informellen Nennen Sie Super VGA) fügte schließlich echte Farbe hinzu. Im Jahr 1992 bewarb Magazine stark für tatsächliche Farb-Super-VGA-Hardware.

RGB -Geräte

RGB und Anzeigen

Cutaway -Rendering einer Farb -CRT: 1.Elektronenpistole 2.Elektronenstrahlen 3.Spulen konzentrieren 4.Ablenkspulen 5.Anodenverbindung 6.Maske zum Trennen von Balken für rot, grün und blauer Teil des angezeigten Bildes 7.Phosphorschicht mit roten, grünen und blauen Zonen 8.Nahaufnahme der phosphorbeschichteten Innenseite des Bildschirms

Farbrad mit RGB -Pixeln der Farben

RGB Phosphor Punkte in a CRT -Monitor

RGB Subpixel in einem LCD-Fernseher (rechts: eine orange und eine blaue Farbe; links: eine Nahaufnahme)

Eine übliche Anwendung des RGB -Farbmodells ist die Anzeige von Farben auf a Kathodenstrahlröhre (CRT), Flüssigkristallanzeige (LCD), Plasmaanzeige, oder organische, lichtausstrahlende Diode (OLED) Anzeige wie ein Fernseher, einen Computermonitor oder ein großer Bildschirm. Jeder Pixel Auf dem Bildschirm wird drei kleine und sehr enge, aber dennoch getrennte RGB -Lichtquellen gebaut. Bei gemeinsamer Betrachtungsentfernung sind die getrennten Quellen nicht zu unterscheiden, was das Auge dazu bringt, eine bestimmte feste Farbe zu sehen. Alle in der rechteckigen Bildschirmoberfläche angeordneten Pixel entsprechen dem Farbbild.

Während digitale Bildverarbeitung Jedes Pixel kann in der dargestellt werden Computerspeicher oder Schnittstellenhardware (z. B. a Grafikkarte) wie binär Werte für die rot-, grün- und blauen Farbkomponenten. Wenn diese Werte ordnungsgemäß verwaltet werden, werden diese Werte über Intensitäten oder Spannungen umgewandelt Gamma-Korrektur Um die inhärente Nichtlinearität einiger Geräte zu korrigieren, so dass die beabsichtigten Intensitäten auf der Anzeige reproduziert werden.

Das Quattron Von Sharp freigegeben wird RGB-Farbe verwendet und fügt gelb als Subpixel hinzu, was angeblich eine Erhöhung der Anzahl der verfügbaren Farben ermöglicht.

Videoelektronik

RGB ist auch der Begriff, der sich auf einen Typ von bezieht Komponentenvideo Signal verwendet in der Video Elektronik-Industrie. Es besteht aus drei Signalen - Rot, Grün und Blau - auf drei separate Kabel/Stifte. RGB-Signalformate basieren häufig auf modifizierten Versionen der RS-170- und RS-343-Standards für monochromes Video. Diese Art von Videosignal wird in Europa häufig verwendet, da es das beste Qualitätssignal ist, das den Standard übertragen werden kann Scart Verbinder. Dieses Signal ist bekannt als RGBS (4 BNC/RCA Auch terminierte Kabel existieren), ist jedoch direkt mit mit RGBHV Wird für Computermonitore verwendet (normalerweise mit 15-poligen Kabeln mit 15-poligen Kabeln getragen D-Sub oder 5 BNC -Anschlüsse), die separate horizontale und vertikale Synchronisierungssignale tragen.

Außerhalb Europas ist RGB als Videosignalformat nicht sehr beliebt. S-Video nimmt diesen Punkt in den meisten nichteuropäischen Regionen ein. Fast alle Computermonitore auf der ganzen Welt verwenden jedoch RGB.

Video FrameBuffer

A Bildspeicher, Framebuffer ist ein digitales Gerät für Computer, das Daten im sogenannten Speicher speichert Videospeicher (bestehen aus einer Reihe von einer Reihe von Video Ram oder ähnliches Chips). Diese Daten gehen entweder auf drei Digital-analog-Konverter (DACS) (für analoge Monitore), eine pro Primärfarbe oder direkt an digitale Monitore. Angetrieben durch Software, das Zentralprozessor (oder andere spezialisierte Chips) Schreiben Sie die entsprechenden Bytes in den Video -Speicher, um das Bild zu definieren. Moderne Systeme codieren Pixel -Farbwerte, indem sie acht widmen Bits zu jedem der R-, G- und B -Komponenten. RGB Farb-Look-up-Tisch (Kupplung) wenn indizierte Farbe Grafikmodi werden verwendet.

Eine Kupplung ist spezialisiert RAM Das speichert R-, G- und B -Werte, die bestimmte Farben definieren. Jede Farbe hat eine eigene Adresse (Index) - berücksichtigen Sie sie als beschreibende Referenznummer, die diese spezifische Farbe liefert, wenn das Bild sie benötigt. Der Inhalt der Kupplung ist wie eine Farbenpalette. Bilddaten, die eine indizierte Farbe verwenden, gibt Adressen innerhalb der Kupplung an, um die erforderlichen R-, G- und B -Werte für jedes bestimmte Pixel, ein Pixel, gleichzeitig bereitzustellen. Natürlich muss die Kupplung vor der Anzeige mit Werten mit R-, G und B geladen werden, die die Farbpalette definieren, die für jedes Bild zu rendern ist. Einige Videoanwendungen speichern solche Paletten in PAL -Dateien (Zeitalter der Imperien Das Spiel verwendet zum Beispiel mehr als ein halbes Dutzend^[13]) und kann Kupplungen auf dem Bildschirm kombinieren.

RGB24 und RGB32

Dieses indirekte Schema schränkt die Anzahl der verfügbaren Farben in einer Bildkupplung ein-typisch 256 Kobhed (8 Bit in drei Farbkanäle Mit Werten von 0–255) - obwohl jede Farbe in der RGB24 -Kupplungstabelle nur 8 Bits für 256 Codes für jede der Vorwahlen von R, G und B enthält, was 16.777.216 mögliche Farben erzeugt. Der Vorteil besteht jedoch darin, dass eine indizierte Bilddatei erheblich kleiner sein kann als nur 8 Bit pro Pixel für jede Primär.

Der moderne Speicher ist jedoch weitaus kostspielig und verringert die Notwendigkeit, die Bilddateigröße zu minimieren. Durch die Verwendung einer geeigneten Kombination aus rot, grün und blauintensitäten können viele Farben angezeigt werden. Strom typisch Anzeigeadapter Verwenden Sie bis 24-Bit Informationen für jedes Pixel: 8-Bit pro Komponente multipliziert mit drei Komponenten (siehe die Numerische Darstellungen Abschnitt unten (24bit = 256³jeder Primärwert von 8 Bits mit Werten von 0–255). Mit diesem System 16.777.216 (256)³ oder 2²⁴) diskrete Kombinationen von R-, G- und B -Werten sind zulässig und liefern Millionen verschiedener (wenn auch nicht unbedingt unterscheidbarer) Farbton, Sättigung und Leichtigkeit Farbtöne. Eine erhöhte Schattierung wurde auf verschiedene Arten implementiert, einige Formate wie .png und .tga Dateien unter anderem verwenden einen vierten Graustufen Farbkanal als Maskierungsschicht, oft genannt RGB32.

Bei Bildern mit einer bescheidenen Auswahl an Helligkeit, von der dunkelsten bis zum hellsten, bieten acht Bit pro Primärfarbe hochwertige Bilder, aber extreme Bilder erfordern mehr Bits pro Primärfarbe sowie die fortschrittliche Anzeige-Technologie. Weitere Informationen finden Sie unter Hoher Dynamikbereich (HDR) Bildgebung.

Nichtlinearität

In klassischen CRT -Geräten die Helligkeit eines bestimmten Punktes über dem fluoreszierend Bildschirm aufgrund der Auswirkungen von beschleunigtem Bildschirm Elektronen ist nicht proportional zu den auf die angewendeten Spannungen Elektronenpistole Kontrollgitter, aber zu einer expansiven Funktion dieser Spannung. Die Menge dieser Abweichung ist als ihre bekannt Gamma Wert (${\ displayStyle \ gamma}$) das Argument für a Machtgesetz Funktion, die dieses Verhalten genau beschreibt. Eine lineare Reaktion wird durch einen Gammawert von 1,0 angegeben, aber tatsächliche CRT -Nichtlinearitäten haben einen Gammawert von 2,0 bis 2,5.

In ähnlicher Weise ist die Intensität der Ausgabe in Fernseh- und Computeranzeigegeräten nicht direkt proportional zu den elektrischen Signalen von R, G und B (oder Dateidatenwerte, die sie über Digital-Analog-Konverter treiben). Bei einer typischen Standard-CRT-Anzeige von 2,2-Gamma-CRT gibt ein RGB-Wert der Eingangsintensität von (0,5, 0,5, 0,5) nur etwa 22% der vollen Helligkeit (1,0, 1,0, 1,0) anstelle von 50% aus.^[14] Um die richtige Antwort zu erhalten, a Gamma-Korrektur wird zur Codierung der Bilddaten verwendet und möglicherweise weitere Korrekturen als Teil der Farbkalibrierung Prozess des Geräts. Gamma beeinflusst Schwarz und weiß TV sowie Farbe. Im Standard -Farbfernseher werden Gamma -Signale korrigiert.

RGB und Kameras

Das Bayer -Filter Anordnung von Farbfiltern auf dem Pixelarray eines digitalen Bildsensors

In Farbe Fernseh- und Videokameras Das vor den 1990er Jahren hergestellte Licht wurde durch getrennt durch Prismen und filter Videokamera -Röhre (oder Pickup -Röhrchen). Diese Röhren sind eine Art Kathodenstrahlrohr, die nicht mit der von CRT-Anzeigen verwechselt werden können.

Mit der Ankunft von kommerziell lebensfähig Ladungsgekoppelte Gerät (CCD) -Technologie In den 1980er Jahren wurden die Pickup -Röhrchen durch diese Art von Sensor ersetzt. Später wurde eine höhere Integrationselektronik angewendet (hauptsächlich durch Sony), Vereinfachung und sogar Entfernen der Zwischenoptik, wodurch die Größe des Zuhauses verringert wird Videokameras und schließlich zur Entwicklung von Full zu führen Camcorder. Aktuell Webcams und Mobiltelefone Mit Kameras sind die miniaturisierten kommerziellen Formen solcher Technologien.

Fotografisch Digitalkameras das benutzt a CMOs oder ccd Bildsensor Oft mit einigen Variationen des RGB -Modells arbeiten. In einem Bayer -Filter Anordnung, grün wird doppelt so viele Detektoren wie rot und blau (Verhältnis 1: 2: 1), um höher zu erreichen Luminanz Auflösung als Chrominanz Auflösung. Der Sensor hat ein Raster aus roten, grünen und blauen Detektoren, so dass die erste Zeile RGRGRGG ist, die nächste GBGBGBGB und diese Sequenz in nachfolgenden Zeilen wiederholt. Für jeden Kanal werden fehlende Pixel erhalten von Interpolation in dem Demosaierung Prozess, um das vollständige Bild aufzubauen. Außerdem wurden auch andere Prozesse angewendet, um die RGB -Messungen der Kamera in einen Standard -RGB -Farbraum als SRGB abzubilden.

RGB und Scanner

Im Computer, eine Bildscanner ist ein Gerät, das Bilder optisch scannt (gedruckter Text, Handschrift oder ein Objekt) und es in ein digitales Bild konvertiert, das auf einen Computer übertragen wird. Unter anderem existieren flache, Drum- und Filmscanner, und die meisten unterstützen die RGB -Farbe. Sie können frühzeitig als Nachfolger von Anfang an betrachtet werden Teleographie Eingabegeräte, die aufeinanderfolgende Sendungsgeräte senden konnten Scanlinien wie Analog Amplitudenmodulation Signale über Standard -Telefonic -Linien zu entsprechenden Empfängern; Solche Systeme wurden in verwendet Drücken Sie Seit den 1920er bis Mitte der neunziger Jahre. Farbthotografien wurden als drei getrennte RGB -filtrierte Bilder nacheinander gesendet.

Derzeit werden verfügbare Scanner in der Regel CCD verwenden oder Kontakt Bildsensor (Cis) als Bildsensor, während ältere Drum -Scanner a verwenden Fotomultiplikatorröhre als Bildsensor. Frühe Farbfilmscanner verwendeten a Halogenlampe und ein dreifarbiges Filterrad, sodass drei Expositionen zum Scannen eines einzelnen Farbbildes benötigt wurden. Aufgrund von Heizungsproblemen wurde diese Technologie, die schlechteste von ihnen, die potenzielle Zerstörung des gescannten Films, später durch nichtheizende Lichtquellen wie Farbe ersetzt LEDs.

Numerische Darstellungen

Ein typischer RGB -Farbauswahl in der Grafiksoftware. Jeder Schieberegler reicht von 0 bis 255.

Hexadezimal 8-Bit-RGB-Darstellungen der Hauptfarben 125 Farben

Eine Farbe im RGB -Farbmodell wird beschrieben, indem angibt, wie viel von jedem der Rot, Grün und Blau enthalten ist. Die Farbe wird als RGB -Triplett ausgedrückt (r,g,b), von denen jede Komponente von Null zu einem definierten Maximalwert variieren kann. Wenn alle Komponenten bei Null sind, ist das Ergebnis schwarz; Wenn alle maximal sind, ist das Ergebnis das hellste darstellbare Weiß.

Diese Bereiche können auf verschiedene Arten quantifiziert werden:

• Von 0 bis 1, mit jedem Bruchwert dazwischen. Diese Darstellung wird in theoretischen Analysen und in Systemen verwendet, die verwendet werden schwimmender Punkt Darstellungen.
• Jeder Farbkomponentenwert kann auch als geschrieben werden Prozentsatz, von 0% bis 100%.
• In Computern werden die Komponentenwerte häufig als gespeichert als Unsigned Ganzzahl Zahlen im Bereich von 0 bis 255, dem Bereich, den ein einzelner 8-Bit Byte Kann anbieten. Diese werden oft entweder als dezimal oder als dezimal dargestellt hexadezimal Zahlen.
• High-End-digitale Bildausrüstung können häufig mit größeren Ganzzahlbereichen für jede Primärfarbe wie 0..1023 (10 Bit), 0..65535 (16 Bit) oder sogar größer, durch Erweiterung der 24-Bit (10 Bit), 0..65535 (16 Bit) umgehen, umgehen. drei 8-Bit-Werte) zu 32-Bit, 48-Bit, oder 64-Bit Einheiten (mehr oder weniger unabhängig vom jeweiligen Computer Wortgröße).

Zum Beispiel hellste gesättigt rot ist in den verschiedenen RGB -Notationen geschrieben wie:

Notation	RGB -Triplet
Arithmetik	(1,0, 0,0, 0,0)
Prozentsatz	(100%, 0%, 0%)
Digital 8-Bit pro Kanal	(255, 0, 0) oder manchmal #Ff0000 (hexadezimal)
Digital 12-Bit pro Kanal	(4095, 0, 0)
Digital 16-Bit pro Kanal	(65535, 0, 0)
Digital 24-Bit pro Kanal	(16777215, 0, 0)
Digital 32-Bit pro Kanal	(4294967295, 0, 0)

In vielen Umgebungen werden die Komponentenwerte in den Bereichen nicht als linear verwaltet (dh die Zahlen sind nichtlinear mit den intensitäten intensivierten Intensitäten zusammenhängen), wie beispielsweise bei Digitalkameras und TV -Rundfunk und Empfangen aufgrund von Gamma -Korrektur.^[15] Lineare und nichtlineare Transformationen werden häufig über die digitale Bildverarbeitung behandelt. Darstellungen mit nur 8 Bit pro Komponente werden als ausreichend angesehen, wenn Gamma-Korrektur wird genutzt.^[16]

Im Folgenden finden Sie die mathematische Beziehung zwischen RGB -Raum und HSI -Raum (Farbton, Sättigung und Intensität: HSI -Farbraum):

$oder } \, \ min (r, g, b) \\ h & = \ cos ^{-1} \ links ({\ frac {(r-g)+(r-b)} {2 {\ sqrt {(r-g) ^{2 }+(R-b) (g-b)}}}} \ rechts) \ qquad {\ text {angenommen}} g> b \ end {ausgerichtet}}}}$

Wenn ${\ displayStyle b> g}$ , dann ${\ displayStyle H = 360-H}$.

Farbtiefe

Das RGB -Farbmodell ist eine der häufigsten Möglichkeiten, um Farbe im Computer zu codieren, und mehrere verschiedene Digitale Darstellungen sind verwendet. Das Hauptmerkmal von allen ist das Quantisierung der möglichen Werte pro Komponente (technisch gesehen a Probe ) mit nur Verwendung ganze Zahl Zahlen innerhalb eines Bereichs, normalerweise von 0 bis zu einer Leistung von zwei minus eins (2)ⁿ- 1) sie in einige Bitgruppen einfügen. Codierungen von 1, 2, 4, 5, 8 und 16 Bit pro Farbe werden häufig gefunden; Die Gesamtzahl der für eine RGB -Farbe verwendeten Bit Farbtiefe.

Geometrische Darstellung

Das RGB -Farbmodell wurde einem Würfel zugeordnet. Die horizontale X-Achse als rote Werte steigt nach links, y-Achse als blau nach unten rechts und die vertikale Z-Achse als grün nach oben ansteigt. Der Ursprung, Schwarz ist der von der View versteckte Scheitelpunkt.

Da Farben normalerweise durch drei Komponenten definiert werden, nicht nur im RGB -Modell, sondern auch in anderen Farbmodellen wie z. Cielab und Y'uvunter anderem, dann a dreidimensional Volumen wird durch die Behandlung der Komponentenwerte als gewöhnlich beschrieben Kartesischen Koordinaten in einem Euklidischer Raum. Für das RGB-Modell wird dies durch einen Würfel unter Verwendung nicht negativer Werte innerhalb eines 0–1-Bereichs dargestellt, der dem Ursprung am Scheitelpunkt (0, 0, 0) Schwarz zuweist und mit zunehmenden Intensitätswerten entlang der drei Achsen verläuft zum weißen am Scheitelpunkt (1, 1, 1), diagonal gegenüber schwarz.

Ein RGB -Triplett (r,g,b) repräsentiert die dreidimensionale Koordinate des Punktes der angegebenen Farbe innerhalb des Würfels oder seiner Gesichter oder entlang ihrer Kanten. Dieser Ansatz ermöglicht Berechnungen der Farbähnlichkeit von zwei gegebenen RGB -Farben durch einfaches Berechnen der Distanz Zwischen ihnen: Je kürzer der Abstand, desto höher ist die Ähnlichkeit. Auf diese Weise können auch Berechnungen außerhalb des Gamuts durchgeführt werden.

Farben im Web-Page-Design

Zunächst führte die begrenzte Farbtiefe der meisten Video -Hardware zu einer begrenzten Farbpalette von 216 RGB -Farben, die durch den Netscape Color Cube definiert wurden. Das Web-Safe-Farbe Palette besteht aus dem 216 (6³) Kombinationen von Rot, Grün und Blau, bei denen jede Farbe einen von sechs Werten erfordern kann (in hexadezimal): #00, #33, #66, #99, #CC oder #FF (basierend auf dem Bereich von 0 bis 255 für jeden oben besprochenen Wert). Diese hexadezimalen Werte = 0, 51, 102, 153, 204, 255 in Dezimaler, die = 0%, 20%, 40%, 60%, 80%und 100%in der Intensität. Dies scheint in Ordnung zu sein, um 216 Farben in einen Dimensionswürfel zu teilen. Ohne Gamma -Korrektur beträgt die wahrgenommene Intensität bei einem Standard von 2,5 Gamma CRT / LCD nur: 0%, 2%, 10%, 28%, 57%, 100%. In der tatsächlichen Web -Safe -Farbpalette finden Sie eine visuelle Bestätigung, dass die meisten der erzeugten Farben sehr dunkel sind.^[17]

Mit der Dominanz von 24-Bit-Displays hat die Verwendung der vollen 16,7 Millionen Farben des HTML-RGB-Farbcodes für die meisten Zuschauer keine Probleme mehr. Das SRGB Farbmodell (a Gerätsunabhängig Farbraum^[18]) zum Html wurde offiziell als Internetstandard in HTML 3.2,^[19][20] Obwohl es schon einige Zeit zuvor in Gebrauch war. Alle Bilder und Farben werden als SRGB interpretiert (es sei denn, ein anderer Farbraum ist angegeben), und alle modernen Anzeigen können diesen Farbraum anzeigen (wobei die Farbverwaltung in Browser eingebaut wird^[21][22] oder Betriebssysteme^[23]).

Die Syntax in CSS ist:

RGB (#,#,#)

wobei # dem Anteil von Rot, Grün und Blau entspricht. Diese Syntax kann nach Selektoren wie "Hintergrundfarbe:" oder (für Text) "Farbe:" verwendet werden.

In modernen CSS ist eine breite Farbfarbe möglich.^[24] Aber nur der Safari -Browser unterstützt es.^[22]

Zum Beispiel eine Farbe auf der DCI-P3 Farbraum kann angegeben werden als:

Farbe (Display-P3 # # #)

wobei # dem Anteil von Rot, Grün und Blau in 0,0 bis 1,0 entspricht

Farbmanagement

Die ordnungsgemäße Reproduktion von Farben, insbesondere in professionellen Umgebungen, erfordert das Farbmanagement aller an dem Produktionsprozess beteiligten Geräte, von denen viele RGB verwenden. Die Farbverwaltung führt zu mehreren transparenten Konvertierungen zwischen Geräteunabhängiger (SRGB, Xyz, Labor*)^[18] und Gerätsabhängig Farbräume (RGB und andere als CMYK für den Farbdruck) während eines typischen Produktionszyklus, um die Farbkonsistenz während des gesamten Prozesses zu gewährleisten. Zusammen mit der kreativen Verarbeitung können solche Interventionen zu digitalen Bildern die Farbgenauigkeit und das Bilddetail schädigen, insbesondere dort, wo der Bandbreite reduziert wird. Professionelle digitale Geräte und Softwaretools ermöglichen 48 BPP (Bits pro Pixel) Bilder zu manipulieren (16 Bit pro Kanal), um solche Schäden zu minimieren.

ICC -Profil konforme Anwendungen wie z. Adobe PhotoshopVerwenden Sie entweder die Laborfarbe oder der CIE 1931 Farbraum Als ein Profilverbindungsraum Wenn Übersetzung zwischen Farbräumen.^[25]

RGB -Modell- und Luminanz -Chrominierungsformate -Beziehung

Alle Luminanz–Chrominance -Formate, die in den verschiedenen Fernseh- und Videostandards wie verwendet werden, z. Yiq zum Ntsc, Yuv zum KUMPEL, Yd_BD_R zum Secam, und Yp_BP_R Für Komponentenvideo verwenden Sie Farbunterschiedssignale, mit denen RGB -Farbbilder für das Rundfunk/Aufnehmen codiert und später erneut in RGB dekodiert werden können, um sie anzuzeigen. Diese Zwischenformate wurden für die Kompatibilität mit bereits bestehenden Schwarz-Weiß-Fernsehformaten benötigt. Auch diese Farbunterschiedssignale benötigen niedrigere Daten Bandbreite im Vergleich zu vollen RGB -Signalen.

Ebenso aktuelles digitales Farbbild mit hohem Effizienz Datenkompression Pläne wie JPEG und MPEG Speichern Sie die RGB -Farbe intern in Yc_BC_R Format, ein digitales Luminanz -Chrominanz -Format basierend auf YP_BP_R. Die Verwendung von yc_BC_R ermöglicht es auch Computern, durchzuführen Verlust Teilabtastung Mit den Chrominanzkanälen (typischerweise 4: 2: 2 oder 4: 1: 1 -Verhältnisse), wodurch die resultierende Dateigröße reduziert wird.

Siehe auch

Verweise

Externe Links

• RGB -Mixer
• Demonstrative Farbkonvertierung Applet