Culoarea.

Se numește culoare percepția de către ochi a uneia sau a mai multor frecvente (sau lungime de unda) de lumina. În cazul oamenilor această percepție provine din abilitatea ochiului de a distinge câteva (de obicei trei) analize filtrate diferite ale aceleiași imagini. Percepția culorii este influențată de biologie (de ex. unii oameni se nasc văzând culorile diferit, alții nu le percep deloc, vezi daltonism), de evoluția aceluiași observator sau și de culorile aflate în imediata apropiere a celei percepute (aceasta fiind explicația multor iluzii optice).

Culoarea, noțiune perceptivă, nu trebuie confundată cu lungimea de undă, noțiune fizica. Ochiul uman este incapabil să distingă între galbenul monocromatic (lumină cu o singură lungime de undă) și o compoziție de verde și rosu. Această iluzie optică permite afișarea culorii galbene pe ecranul monitorului cu ajutorul componentelor elementare verde și roșu, și, în general, sinteza tricromă „RGB”.

Știința culorii, denumită „cromatica”, include printre altele percepera culorii de către ochiul uman, originea culorii în diversele materiale, teoria culorii în artă și aspectele fizice ale culorii în spectrul electomagnetic.

Caracterizarea culorii corpurilor

O suprafață care reflectă lumina reflectă independent fiecare componentă spectrală (fiecare frecvență sau, echivalent, fiecare lungime de undă). Astfel, caracterizarea fizică a culorii unui obiect se face printr-o funcție care dă, pentru fiecare lungime de undă (sau frecvență), raportul dintre puterea radiației reflectate și puterea radiației incidente. Astfel, dacă radiația incidentă are distribuția spectrală a puterii și suprafața are funcția coeficient de reflexie pe lungime de undă , lumina reflectată va avea distribuția spectrală a puterii dată de .

O suprafață care reflectă difuz toate lungimile de undă în mod egal este percepută ca alba, în timp ce una neagra absoarbe toate lungimile de undă, fără a reflecta nici una.

Sinteza aditivă

Sinteza aditivă a culorilor

Sinteza aditivă a unei culori constă în obținerea luminii de o anumită culoare prin combinarea unor surse de lumină de diferite culori fixate, numite culori primare. Sinteza aditivă se realizează, de exemplu, in tuburile catodice ale televizoarelor și monitoarelor de calculator, precum și în monitoarele TFT și în videoproiectoare.

În cadrul sintezei aditive, intensitatea fiecărei surse individuale poate fi variată, astfel că distribuția sa spectrală a puterii se înmulțește cu un factor, iar distribuția spectrală a puterii luminii rezultate este suma funcțiilor de distribuție spectrală a puterii ale surselor individuale. Sinteza aditivă este deci un proces liniar.

Sinteza aditivă a culorilor spectrului din roşu, verde şi albastru. Cele trei bare de jos arată ce intensitate s-a folosit din fiecare culoare primară pentru a obţine culoarea, din dreptul poziţiei respective, din bara de sus

De exemplu, culoarea rezultată prin sinteză aditivă din rosu, verde și albastru într-un tub catodic este caracterizată de valorile XYZ:

R, G și B fiind intensitățile luminoase emise de luminofoarele celor trei culori, în conformitate cu semnalele aplicate tubului catodic. Prima coloană a matricii de mai sus reprezintă culoarea, în sistem XYZ, a luminoforului roșu; a doua coloană reprezintă culoarea luminoforului verde, iar a treia a celui albastru.

Gamutul obţinut prin sinteză aditivă din trei culori primare. Culorile primare sunt reprezentate de vârfurile triunghiului, iar gamultul este reprezentat prin interriorul triunghiului

Pentru a determina valorile RGB necesare producerii unei anumite culori, trebuie înmulțit vectorul XYZ de obținut cu inversa matricii de mai sus:

De remarcat că, întrucât matricea de transformare din XYZ în RGB are elemente negative, este posibil ca, pentru anumite valori XYZ, una sau mai mai multe dintre valorile RGB rezultate să fie negative. Aceste culori nu pot fi create de către un dispozitiv bazat pe culorile specificate aici.

Mulțimea culorilor ce pot fi create de un dispozitiv constituie gamutul dispozitivului.

Obținerea unui gamut adecvat se poate face printr-o alegere adecvată a culorilor primare sau prin utilizarea a mai mult de 3 culori primare. Selecționarea culorilor roșu, verde și albastru este dictată de considerentul obținerii unui gamut cât mai mare. Este însă falsă ideea că orice culoare ar putea fi produsă prin sinteză aditivă din roșu, verde și albastru.

Sinteza substractivă a culorilor

Sinteza substractivă a culorilor

În cadrul sintezei substractive, culoarea se obține prin filtrări succesive ale unei surse albe prin filtre de diferite culori și „tării” ale filtrării.

Filtrarea se face, de obicei, prin plasarea unei cerneli pe hârtie: dacă cerneala nu este aplicată, rămâne hârtia albă, care reflectă aproape în totalitate lumina incidentă; dacă se aplică cerneală, în zona respectivă cerneala absoarbe selectiv anumite lungimi de undă, culoarea hârtiei fiind dată de lungimile de undă deabsorbite. Dacă mai multe cerneluri se aplică una peste alta, coeficientul de transmisie pentru fiecare lungime de undă rezultă ca produs al coeficienților de absorbție ai cernelurilor individuale. Pentru a controla „tăria” aplicării fiecărei cerneluri, cerneala se aplică în puncte mici unul lângă altul, acoperind un anumit procentaj din suprafața hârtiei.

Fenomenele care determină culoarea obținută sunt puternic neliniare. Ca urmare, modelarea obținerii culorilor prin sinteză substractivă este o problemă dificilă.