RGB színtér

Az RGB színtér egy olyan additív színmodell, ami a vörös, zöld és kék fény különböző mértékű keverésével határozza meg a különböző színeket. Az elnevezése ezen három alapszín angol megfelelőinek első betűiből ered: Red (piros), Green (zöld), Blue (kék). Elsődlegesen elektronikai eszközök és a számítástechnika terén alkalmazzák, pl. képernyők, kijelzők, érzékelők esetén.

Előzményei

Az rgb koordináták fekete színűek, függőlegesek. Az xy koordináták piros színűek. Az E egyenlő energiájú pont értéke mindkét rendszerben 1/3

Az rgb spektrum, ahogyan az emberi színlátást leírja

A Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (John Guild és David Wright) 1914 és 1931 között dolgozta ki az első, metrikus (mérésen alapuló) RGB rendszert.^[1]^[2]^[3] Ennek szakmai háttere a Young–Helmholtz-féle trikromatikus színlátás-elmélet és a Maxwell-féle egyenlő oldalú rgb színháromszög. Az eredeti monokromatikus alap-színingereket (450, 530 és 610 nm) az XYZ-re való áttérésnél megváltoztatták.^[4] Az RGB és az XYZ közötti átszámítás harmadrendű mátrixszal lehetséges. Bár nem vonták vissza, gyakorlatilag nem használják, különösen azóta, hogy a számítástechnika számára azonos nevű rendszert hoztak létre.

{\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix}}={\frac {1}{0,17697}}{\begin{bmatrix}0,49&0,31&0,20\\0,17697&0,81240&0,01063\\0,00&0,01&0,99\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}

Az RGB átszámítási mátrixoknak sokféle változata van; ezeknek csak egyike a CIE 1931 RGB^[5]

Jelölések

$X,\ Y,\ Z,\ R,\ G,\ B$ CIE 1931 színinger összetevők

$x,\ y,\ z,\ r,\ g,\ b$ CIE 1931 színességi koordináták

${\bar {x}},\ {\bar {y}},\ {\bar {z}},\ {\bar {r}},\ {\bar {g}},\ {\bar {b}}$ CIE 1931 spektrális színinger megfeleltető függvények

$x_{R},\ y_{R},\ x_{G},\ y_{G},\ x_{B},\ y_{B}$ CIE 1931 alap színingerek (primaries) színességi koordinátái

A fentiek 2 fokos látószögre (az éles látás zónájára) érvényesek. Ezeket 1964-ben kiegészítették a 10 fokos (általános látóterű) színtérrel.

A számítógépes adatfeldolgozásban R, G, B betűk igen sokféle jelentéssel jöttek létre. Gyakorlatilag minden, a színességi háromszögben leírható gamut alapszíningereit az R, a G és a B betűkkel jelölik.

Kezdeti alkalmazása

A CCIR 601 (EBU 3203) 1982-ben a következő előírásokat tette a színes televízió számára^[6]

színességi koordináta	R	G	B
x	0,64	0,29	0,15
y	0,33	0,60	0,06
z	0,03	0,11	0,79

hullámhossz	R	G	B
nm	645,16	526,32	444,44

A szabványos megvilágítás (a fehér) kezdetben a C, jelenleg a D65. Ezt követték időrendben a számítógépes megjelenítés, a digitális televízió (ITU-R BT.709-5, jelenleg az ITU 2020 az UHD TV céljára)
ITU Rec. 2020 UHD TV

színességi koordináta	R	G	B
x	0,70792	0,17024	0,13137
y	0,29203	0,79762	0,04588
z	0,0	0,03324	0,82275
u'	0,5565	0,05573	0,15983
v'	0,51651	0,58674	0,12558

hullámhossz	R	G	B
nm	630	532	467

Az RGB és a CIE 1931 alapszíningerek közötti eltérés

alapszíninger	xy szög	h_ab	H	R	G	B	A
D65, 2 fokos látószög	CIE 1931	CIELAB	Munsell	RGB			COLOROID
sRGB R 645 nm	0,17	40,00	7,92R	250	24	35	31,11
sRGB G 526 nm	92,69	136,02	9,92GY	103	255	40	71,11
sRGB B 444 nm	238,83	306,29	5,41RP	42	16	245	50,63
CIE R 700 nm	352,74	37,00	7,17R	247	17	30	31,24
CIE G 546 nm	94,17	126,86	7,97GY	139	242	45	72,25
CIE B 435 nm	242,66	309,41	8,45PB	87	20	217	50,1

Az sRGB és a CIE RGB vörös alapszíningere csaknem ugyanabba az irányba esik. 0,17° és 352,74° alig tér el a vízszintestől (az x tengely irányától) az xy koordináta-rendszerben. Az RGB háttárszínek szemléltetése a szabványosnál alacsonyabb telítettségi tisztaságú ebben a táblázatban az összehasonlíthatóság érdekében. Az összehasonlítás célja kizárólag a színezetek jellemzése, amelyet a CIE esetében a h_ab, valamint a h_u'_v' színezeti szög, Munsell esetében a Hue, COLOROID esetében az A színezet képvisel.

Az ITU 709 és az sRGB alapszíningerei és a megvilágítási szabványuk is azonos. Különbségük csupán annyi közöttük, hogy az ITU nemzetközi szakmai szabvány a videotechnika számára, míg az sRGB-t a Microsoft dolgozta ki. Utóbbit főként a digitális fényképezésnél alkalmazzák.

Reprezentáció

Az RGB skálán egy színt az határoz meg, hogy milyen intenzitású a három komponense. Ezen koncepció szerint rajzolható egy háromdimenziós modell, ahol a 3 tengely sorra a 3 alapszínt adja meg, 0 és valamilyen maximális érték (általánosságban 1 vagy a 255) között, és ezen határokon belül értelmezhető a színtér összes eleme. Ha mindhárom 0, akkor az eredő szín fekete lesz, ha 1 (vagy a maximum), akkor fehér, az összes köztes érték eredményezi a különböző árnyalatokat, mint pl.:

Piros és zöld maximum sárgát eredményez
Kék és zöld maximum türkiz színű lesz
Piros 0,5 (vagy a maximum fele), kék maximum pedig lila

Jegyzetek

↑ CIE. Commission internationale de l'Eclairage proceedings, 1931. Cambridge University Press, Cambridge (1932)
↑ Smith, Thomas, Guild, John (1931–32). „The C.I.E. colorimetric standards and their use”. Transactions of the Optical Society 33 (3), 73–134. o. DOI:10.1088/1475-4878/33/3/301.
↑ Fairman H.S., Brill M.H., Henry Hemmendinger (1997. February). „How the CIE 1931 Color-Matching Functions Were Derived from the Wright–Guild Data”. Color Research and Application 22 (1), 11–23. o. és Fairman H.S., Brill M.H., Hemmendinger H. (1998. August). „Erratum: How the CIE 1931 Color-Matching Functions Were Derived from the Wright–Guild Data”. Color Research and Application 23 (4), 259–259. o.
↑ Pascale, Danny: A review of RGB color spaces. babelcolor.com, 2011. (Hozzáférés: 2012. január 20.)
↑ Lindbloom, Bruce: RGB–XYZ Matrices. brucelindbloom.com, 2008. (Hozzáférés: 2012. január 20.)
↑ Pascale, Danny: A review of RGB color spaces. babelcolor.com, 2011. (Hozzáférés: 2012. január 26.) Ebben az időben Magyarországon még a SECAM szabványt használták

Források

Informatikai portál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[cie1931-1] CIE. Commission internationale de l'Eclairage proceedings, 1931. Cambridge University Press, Cambridge (1932)

[2] Smith, Thomas, Guild, John (1931–32). „The C.I.E. colorimetric standards and their use”. Transactions of the Optical Society 33 (3), 73–134. o. DOI:10.1088/1475-4878/33/3/301.

[fairman-3] Fairman H.S., Brill M.H., Henry Hemmendinger (1997. February). „How the CIE 1931 Color-Matching Functions Were Derived from the Wright–Guild Data”. Color Research and Application 22 (1), 11–23. o. és Fairman H.S., Brill M.H., Hemmendinger H. (1998. August). „Erratum: How the CIE 1931 Color-Matching Functions Were Derived from the Wright–Guild Data”. Color Research and Application 23 (4), 259–259. o.

[4] Pascale, Danny: A review of RGB color spaces. babelcolor.com, 2011. (Hozzáférés: 2012. január 20.)

[5] Lindbloom, Bruce: RGB–XYZ Matrices. brucelindbloom.com, 2008. (Hozzáférés: 2012. január 20.)

[6] Pascale, Danny: A review of RGB color spaces. babelcolor.com, 2011. (Hozzáférés: 2012. január 26.) Ebben az időben Magyarországon még a SECAM szabványt használták

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]