RGB-модель цвета¶

RGB (от англ. Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная (суммирующая) цветовая модель, в которой любой цвет описывается комбинацией трёх базовых компонент: красного, зелёного и синего. Модель основана на принципе трёхкомпонентного зрения человека, обусловленного наличием в сетчатке глаза трёх типов колбочек, чувствительных к длинам волн примерно 630 нм (красный), 530 нм (зелёный) и 450 нм (синий). RGB является основной моделью для формирования изображений на экранах мониторов, телевизоров, смартфонов и проекторов.

¶Принцип работы

В отличие от вычитательных моделей (например, CMYK, применяемой в печати), RGB является аддитивной: чем больше интенсивность каждого из трёх компонентов, тем ярче итоговый цвет. Полное сложение трёх каналов с максимальной интенсивностью даёт белый цвет, а отсутствие излучения — чёрный. Смешивание красного и зелёного даёт жёлтый, красного и синего — пурпурный (маджента), зелёного и синего — циан.

Каждый пиксель экрана состоит из трёх субпикселей — красного, зелёного и синего, яркость которых регулируется независимо. Благодаря малому расстоянию между субпикселями глаз воспринимает их как единый цвет.

¶Числовое представление

Цвет в RGB задаётся тройкой чисел (R, G, B), каждое из которых обычно лежит в диапазоне от 0 до 255 (8 бит на канал). Всего такое представление позволяет описать 256³ = 16 777 216 цветов. Для профессиональной графики и фотографии используют расширенные варианты: 10 или 12 бит на канал (1024 или 4096 градаций на компоненту), что даёт от 1 до 68 миллиардов оттенков и позволяет избежать полосатости при плавных градиентах.

Примеры:

¶История

Идея трёхкомпонентного цветовоспроизведения была высказана в 1802 году Томасом Юнгом, а математически обоснована Германом Гельмгольцем в 1850-х годах. Первую практическую систему телевизионного цветного вещания на основе RGB создал в 1928 году российский изобретатель Владимир Зворыкин, работавший в лаборатории RCA. Его система была усовершенствована и принята как стандарт NTSC в 1953 году.

В 1970-х годах RGB-модель получила широкое распространение с появлением персональных компьютеров. Стандарт VGA (1987) закрепил 18-битное RGB-представление (6 бит на канал, 262 144 цвета), а последующие стандарты XGA, SVGA и другие逐步 увеличили глубину цвета до 24 и 32 бит.

¶Стандарты и цветовые пространства

RGB-модель реализуется в нескольких конкретных цветовых пространствах, различающихся координатами базовых цветов и гаммой:

• sRGB — стандарт, разработанный в 1996 году компаниями Microsoft и Hewlett-Packard; базовый формат для интернета и большинства потребительских устройств.
• Adobe RGB (1998) — расширенный охват зелёного и цианового диапазонов, предназначен для полиграфии и профессиональной фотографии.
• ProPhoto RGB — пространство с очень широким охватом, используемое в обработке изображений.
• DCI-P3 — стандарт кинематографа, применяемый в современных смартфонах и мониторах.
• Rec. 2020 — стандарт сверхвысокого разрешения (UHDTV) с максимально широким охватом.

Все эти пространства используют ту же трёхкомпонентную модель, но с разными значениями базовых цветов, поэтому один и тот же тройной набор чисел в разных пространствах может давать разные оттенки.

¶Применение

RGB-модель применяется везде, где требуется электронное формирование изображения: мониторы (LCD, OLED, LED), телевизоры, проекторы, сканеры, цифровые камеры (матрицы которых фиксируют интенсивность красного, зелёного и синего через фильтр Байера), принтеры (при подготовке растровых данных), а также в программном обеспечении для работы с графикой (Adobe Photoshop, GIMP и другие).

Для передачи изображений по цифровым интерфейсам используются форматы, основанные на RGB: VGA, DVI, HDMI, DisplayPort. В вебе цвета задаются через шестнадцатеричную нотацию (#RRGGBB) или функции CSS.

¶Ограничения

RGB-модель не является полной: она описывает только те цвета, которые может воспроизвести конкретное устройство (его цветовой охват). Часть цветов, воспринимаемых человеком, лежит вне любого реального RGB-пространства. Кроме того, один и тот же набор значений RGB на разных устройствах может давать разные оттенки, что требует применения цветовых профилей и управления цветом.

¶Источники

• Гельмгольц Г. «Учение о зрительных ощущениях»
• Шапошников В. А. «Основы цветоведения»
• Справочник по цветовым моделям и стандартам sRGB, Adobe RGB, DCI-P3
• Материалы стандарта Rec. 2020 (ITU-R)