Ikegami TECH vol45 Có thể thể hiện tất cả các nổ hũ 69 sắc của ánh sáng bằng ba nổ hũ 69 ánh sáng cơ bản không?

Có thể thể hiện tất cả các nổ hũ 69 của ánh sáng bằng ba nổ hũ 69 ánh sáng cơ bản không?

Tôi chắc rằng bạn còn nhớ ở trường tiểu học và trung học cơ sở rằng bạn có thể tạo ra bất kỳ nổ hũ 69 nào bằng cách sử dụng ba nổ hũ 69 ánh sáng cơ bản: đỏ, lục và lam Tuy nhiên, nói đúng ra thì không thể tái tạo được tất cả các nổ hũ 69 sắc của ánh sáng Ở đây, tôi sẽ giải thích lý do từ góc độ lý thuyết

Ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy (phạm vi nhìn thấy được)

Ánh sáng là một loại sóng điện từ nên ánh sáng cũng được biểu thị bằng bước sóng Trong số các sóng điện từ này, phạm vi bước sóng ánh sáng mà con người có thể nhìn thấy được gọi là phạm vi khả kiến ​​và phạm vi bước sóng nằm trong khoảng từ 380 nm đến 780 nm (Hình 1)

Hình 1 Phạm vi nhìn thấy được (bước sóng: nm)

Đặc điểm phản hồi bước sóng đối với ba nổ hũ 69 cơ bản của ánh sáng và nổ hũ 69 mắt người

Nguyên tắc trộn phụ gia, trong đó nêu rằng ``có thể tạo ra nhiều nổ hũ 69 sắc khác nhau bằng cách trộn ba nổ hũ 69 cơ bản của ánh sáng theo tỷ lệ thích hợp'' được cho là đã được Thomas Young phát hiện vào đầu thế kỷ 19 Không thể xác định trực tiếp các đặc tính đáp ứng bước sóng (độ nhạy quang phổ) đối với nổ hũ 69 mắt người (phạm vi nhìn thấy được) Do đó, chúng được đánh giá là có đặc tính tương đương bằng nguyên tắc trộn phụ gia sử dụng ba nổ hũ 69 cơ bản của ánh sáng

Hình 2 và 3 thể hiện các đặc điểm phản ứng bước sóng của con người đối với ánh sáng khả kiến được CIE (Ủy ban Quốc tế về Chiếu sáng) thông qua vào năm 1931 và các nguyên tắc thí nghiệm nhằm xác định các đặc điểm phản ứng này (thí nghiệm so sánh nổ hũ 69 sắc)

　　　
Hình 2 Đặc tính đáp ứng bước sóng (chức năng khớp nổ hũ 69 RGB) Hình 3 Thử nghiệm khớp nổ hũ 69 RGB

Ba nổ hũ 69 cơ bản của ánh sáng [R], [G] và [B] được sử dụng trong thí nghiệm so nổ hũ 69 này lần lượt là ánh sáng đơn sắc có bước sóng 700,0 nm, 546,1 nm và 435,8 nm

Trong thử nghiệm so khớp nổ hũ 69, như trong Hình 3, một mặt của màn hình trắng có vách ngăn được chiếu xạ bằng ánh sáng thử nghiệm của nổ hũ 69 mục tiêu và mặt còn lại được chiếu xạ bằng hỗn hợp của ba nổ hũ 69 cơ bản [R], [G] và [B] theo tỷ lệ thích hợp để tìm ra tỷ lệ xuất hiện cùng nổ hũ 69 với đèn thử nghiệm (điều này được gọi là khớp nổ hũ 69) Kết quả của thí nghiệm này có đặc điểm đáp ứng bước sóng như trong Hình 2, và r(λ), g(λ) và b(λ), biểu thị tỷ lệ pha trộn của ba nổ hũ 69 cơ bản [R], [G] và [B], được gọi là hàm khớp nổ hũ 69 RGB

Hỗn hợp ánh sáng âm?

Bây giờ, nếu bạn nhìn vào biểu đồ của hàm so khớp nổ hũ 69, giá trị của r(λ) khoảng 500nm là âm Điều này cho thấy nổ hũ 69 sắc của ánh sáng có bước sóng λ khoảng 500 nm không thể được tái tạo ngay cả khi tỷ lệ pha trộn của ánh sáng [R] bằng 0 và không thể đạt được nếu không có sự trộn âm

Vậy, sự pha trộn âm của ánh sáng [R] là gì và tỷ lệ pha trộn được xác định như thế nào?

Tỷ lệ trộn âm này là giá trị thu được bằng cách trộn ánh sáng [R] vào phía đèn thử và làm cho nó giống với ánh sáng hỗn hợp của [G] và [B] (đẳng sắc) như trong Hình 4 của thí nghiệm so nổ hũ 69

Về mặt toán học, điều này có nghĩa là nổ hũ 69 của ánh sáng có bước sóng λ khoảng 500 nm có thể được biểu thị bằng cách trừ ánh sáng [R] khỏi ánh sáng hỗn hợp của [G] và [B] Tuy nhiên, vì không thể đạt được sự trộn âm của ánh sáng [R] bằng cách trộn nổ hũ 69 phụ gia vật lý của ba nổ hũ 69 cơ bản, nên không thể tái tạo ánh sáng có bước sóng λ trong đó tỷ lệ trộn có giá trị âm

Đây là lý do tại sao "tất cả các nổ hũ 69 của ánh sáng (trong phạm vi nhìn thấy được) không thể được biểu thị bằng ba nổ hũ 69 ánh sáng cơ bản"

Hãy xem biểu đồ sắc độ xy để trực quan hơn một chút

Hình 4 Thí nghiệm so nổ hũ 69 với tỷ lệ trộn âm

sơ đồ nổ hũ 69 xy

Hàm khớp nổ hũ 69 RGB trong Hình 2 có các giá trị âm, khiến cho việc hiểu bằng trực giác trở nên khó hiểu và khiến các phép tính âm trở nên bất tiện, vì vậy vào năm 1931, CIE đã áp dụng hệ nổ hũ 69 XYZ, hệ thống này đã biến đổi toán học các tọa độ (chuyển đổi cơ sở) của hàm khớp nổ hũ 69 RGB để nó không bao gồm các giá trị âm và phát minh ra sơ đồ sắc độ xy (Hình 5)

Phần cong của hình móng ngựa tượng trưng cho ánh sáng đơn sắc nhìn thấy được (bước sóng) và được gọi là quỹ tích ánh sáng đơn sắc (hoặc quỹ tích quang phổ), còn đường thẳng nối hai đầu của đường cong được gọi là quỹ tích tím thuần Tất cả các nổ hũ 69 sắc mà con người nhìn thấy đều có thể được thể hiện dưới dạng các điểm tọa độ (điểm nổ hũ 69) trong khu vực được bao quanh bởi các đường cong và đường thẳng này

Ngoài ra, nổ hũ 69 thu được bằng cách trộn cộng hai nổ hũ 69 trên biểu đồ sắc độ xy có thể được coi là điểm sắc độ thu được bằng cách "phân chia bên trong" đường thẳng nối các điểm sắc độ của hai nổ hũ 69 theo tỷ lệ pha trộn Như được hiển thị trong Hình 5, kết quả (nổ hũ 69 sắc) của việc trộn thêm hai nổ hũ 69 [G] và [B] với tỷ lệ trộn m:n là điểm nổ hũ 69 P, thu được bằng cách "chia nội bộ" đường thẳng nối các điểm nổ hũ 69 của [G] và [B] cho m:n Tương tự, nổ hũ 69 thu được bằng cách trộn thêm [R] và nổ hũ 69 của điểm nổ hũ 69 P trong u:v có thể thu được dưới dạng điểm nổ hũ 69 F như trong hình

Từ đây, chúng ta có thể thấy rằng các nổ hũ 69 có thể được tái tạo bằng cách trộn cộng ba nổ hũ 69 cơ bản [R], [G] và [B] nằm trong phạm vi (bao gồm cả các cạnh) của tam giác với ba nổ hũ 69 cơ bản [R], [G] và [B] làm các đỉnh

Hình 5 biểu đồ sắc độ xy

Nhân tiện, thí nghiệm so nổ hũ 69 (Hình 4) xác định tỷ lệ pha trộn âm được biểu thị trên biểu đồ sắc độ xy như trong Hình 6 Hình 6 cho thấy bằng cách trộn cộng thêm ánh sáng thử [C] với ánh sáng [R] ở tỷ lệ pha trộn v':u', các nổ hũ 69 được cân bằng tại điểm nổ hũ 69 P', là kết quả của việc trộn nổ hũ 69 cộng thêm [G] và [B] ở tỷ lệ pha trộn m':n' Nói cách khác, bên ngoài tam giác có nghĩa là khu vực mà chức năng khớp nổ hũ 69 RGB có tỷ lệ trộn âm

Hình 6 Tỷ lệ trộn âm

Bây giờ, do phần cong hình móng ngựa (quỹ tích ánh sáng đơn sắc hoặc quỹ tích quang phổ) của biểu đồ sắc độ xy phình ra phía ngoài nên cho dù bạn chọn ba nổ hũ 69 cơ bản của ánh sáng [R], [G] và [B] như thế nào, sẽ luôn có một vùng nổ hũ 69 không có trong tam giác

Nói cách khác, "không thể biểu thị tất cả các nổ hũ 69 ánh sáng (trong phạm vi nhìn thấy được) bằng ba nổ hũ 69 ánh sáng cơ bản" Nói cách khác, sẽ thích hợp hơn khi nói, ``Các nổ hũ 69 sắc (hầu hết) khác nhau của ánh sáng có thể được thể hiện bằng cách sử dụng ba nổ hũ 69 cơ bản của ánh sáng''

gam nổ hũ 69 BT709 BT2020

Cuối cùng, biểu đồ sắc độ xy thể hiện dải biểu hiện nổ hũ 69 sắc của tiêu chuẩn truyền hình BT709 và BT2020 (Hình 7)

Bạn có thể thấy rằng TV 4K có phạm vi thể hiện nổ hũ 69 sắc rộng hơn nhiều so với HDTV hiện tại Mặc dù vẫn còn một số nổ hũ 69 sắc không thể thể hiện một cách nghiêm ngặt nhưng người ta nói rằng 99% nổ hũ 69 sắc trong tự nhiên có thể được tái tạo Trong tương lai, có thể tái tạo nổ hũ 69 sắc tự nhiên và trung thực hơn, đồng thời mọi người sẽ ít cảm thấy nổ hũ 69 sắc thực tế khác với nổ hũ 69 trên màn hình

Hình 7 Gam nổ hũ 69 tivi