Цвет — спектрофотометрия формирования изображения
На рис. 24.3 мы представили черно-белое изображение, полностью игнорируя тот факт, что видимый свет складывается из целого ряда волн с разной длиной, начиная от 400 нанометров (нм) на фиолетовом и заканчивая 700 нм на красном конце спектра. В некоторых случаях свет состоит из волн, имеющих лишь единственное значение длины, соответствующее одному из цветов радуги. Но в других случаях свет представляет собой комбинацию волн различной длины. Означает ли это, что в качестве меры для описанной выше величины I (х, у) необходимо использовать сочетание значений, а не единственное значение? Если бы нам требовалось точно представить физические свойства света, то действительно возникла бы указанная выше необходимость. Но если нам нужно лишь эмулировать процесс восприятия света людьми (и многими другими позвоночными), то можно пойти на компромисс. Эксперименты (начатые еще Томасом Юнгом в 1801 году) показали, что любая смесь световых волн с разными значениями длины, вне зависимости от ее сложности, может быть представлена в виде смеси, состоящей лишь из трех основных цветов. Это означает, что если есть генератор света, позволяющий составлять линейные комбинации световых волн с тремя значениями длины (как правило, для этого выбирают красный (700 нм), зеленый (546 нм) и синий (436 нм)), то путем регулировки рукояток для увеличения относительного содержания одного цвета и уменьшения другого можно составить любую комбинацию значений длин волн; по крайней мере, если полученная комбинация предназначена для восприятия человеком. Этот экспериментальный факт означает, что изображения могут быть представлены с помощью вектора, определяющего только три значения интенсивности в расчете на один пиксел, и каждое из этих значений должно соответствовать интенсивностям света с тремя основными значениями длины волны. На практике для воспроизведения изображения с высоким качеством достаточно отвести по одному байту для каждого значения. Правильность такого подхода к обеспечению трехцветного восприятия цвета подтверждается также тем, что в сетчатке имеются три типа колбочек, пиковое значение чувствительности которых находится в диапазоне значений длины волны соответственно 650, 530 и 430 нм. Однако возникающие при этом связи намного сложнее, чем можно было бы представить с помощью взаимно-однозначного отображения.