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modelo de color RGB

Imagen a todo color junto con sus componentes R, G y B. Se ha demostrado la mezcla aditiva de colores utilizando portadas de CD como divisores de haz. Diagrama que muestra el co...

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Imagen a todo color junto con sus componentes R, G y B.
Se ha demostrado la mezcla aditiva de colores utilizando portadas de CD como divisores de haz.
Diagrama que muestra el color aditivo con RGB

El modelo de color RGB es un modelo de color aditivo [ 1 ] en el que los colores primarios rojo , verde y azul de la luz se suman de diversas maneras para reproducir una amplia gama de colores . El nombre del modelo proviene de las iniciales de los tres colores primarios aditivos : rojo, verde y azul. [ 2 ]

El objetivo principal del modelo de color RGB es la detección, representación y visualización de imágenes en sistemas electrónicos, como televisores y ordenadores, aunque también se ha utilizado en fotografía convencional e iluminación de color . Antes de la era electrónica , el modelo de color RGB ya contaba con una sólida base teórica, fundamentada en la percepción humana de los colores .

RGB es un modelo de color dependiente del dispositivo : distintos dispositivos detectan o reproducen un valor RGB determinado de forma diferente, ya que los elementos de color (como fósforos o tintes ) y su respuesta a los niveles individuales de rojo, verde y azul varían de un fabricante a otro, o incluso en el mismo dispositivo a lo largo del tiempo. Por lo tanto, un valor RGB no define el mismo color en todos los dispositivos sin algún tipo de gestión del color . [ 3 ] [ 4 ]

Los dispositivos de entrada RGB típicos son los televisores y videocámaras en color , los escáneres de imágenes y las cámaras digitales . Los dispositivos de salida RGB típicos son los televisores de diversas tecnologías ( CRT , LCD , plasma , OLED , puntos cuánticos , etc.), las pantallas de ordenadores y teléfonos móviles , los proyectores de vídeo , las pantallas LED multicolor y las pantallas gigantes como el Jumbotron . Las impresoras en color , por otro lado, no son dispositivos RGB, sino dispositivos de color sustractivo que suelen utilizar el modelo de color CMYK .

Colores aditivos

Mezcla aditiva de colores: al proyectar luces de colores primarios sobre una superficie blanca, se aprecian los colores secundarios donde dos se superponen; la combinación de los tres colores primarios con intensidades iguales produce el blanco.

Para formar un color con RGB, se deben superponer tres haces de luz (uno rojo, uno verde y uno azul) (por ejemplo, mediante la emisión desde una pantalla negra o la reflexión desde una pantalla blanca). Cada uno de los tres haces se denomina componente de ese color, y cada uno de ellos puede tener una intensidad arbitraria, desde apagado total hasta encendido total, en la mezcla.

El modelo de color RGB es aditivo en el sentido de que si se superponen haces de luz, sus espectros de emisión se suman, longitud de onda por longitud de onda, para formar un nuevo espectro de emisión resultante. [ 5 ] [ 6 ]Esto contrasta con el modelo de color sustractivo , en particular el modelo de color CMY , que se aplica a pinturas, tintas, tintes y otras sustancias, en el que, cuando se combinan dos colores, su espectro de reflexión se multiplica longitud de onda por longitud de onda.

En el modelo aditivo, si el espectro resultante, por ejemplo, de la superposición de tres colores, es plano, el ojo humano percibe el color blanco al incidir directamente sobre la retina. Esto contrasta marcadamente con el modelo sustractivo, donde el espectro resultante percibido es el que emiten las superficies reflectantes, como las superficies teñidas . Un tinte filtra todos los colores excepto el suyo; dos tintes mezclados filtran todos los colores excepto el componente de color común entre ellos, por ejemplo, el verde como componente común entre el amarillo y el cian, el rojo como componente común entre el magenta y el amarillo, y el azul-violeta como componente común entre el magenta y el cian. No hay un componente de color común entre el magenta, el cian y el amarillo, lo que produce un espectro de intensidad cero: el negro .

La intensidad cero de cada componente produce el color más oscuro (sin luz, considerado el negro ), y la intensidad máxima de cada uno produce un blanco ; la calidad de este blanco depende de la naturaleza de las fuentes de luz primarias, pero si están correctamente equilibradas, el resultado es un blanco neutro que coincide con el punto blanco del sistema . Cuando las intensidades de todos los componentes son iguales, el resultado es un tono de gris , más oscuro o más claro según la intensidad. Cuando las intensidades son diferentes, el resultado es un matiz coloreado , más o menos saturado según la diferencia entre la intensidad más fuerte y la más débil de los colores primarios empleados.

Cuando uno de los componentes tiene la mayor intensidad, el color es un tono cercano a ese color primario (rojizo, verdoso o azulado). Cuando dos componentes tienen la misma intensidad máxima, el color es un tono de un color secundario (un matiz de cian , magenta o amarillo ). Un color secundario se forma por la suma de dos colores primarios de igual intensidad: el cian es verde + azul, el magenta es azul + rojo y el amarillo es rojo + verde. Cada color secundario es el complemento de un color primario: el cian complementa al rojo, el magenta complementa al verde y el amarillo complementa al azul. Cuando todos los colores primarios se mezclan con la misma intensidad, el resultado es el blanco.

El modelo de color RGB no define qué se entiende por rojo , verde y azul desde un punto de vista colorimétrico, por lo que los resultados de su mezcla no se especifican como absolutos, sino relativos a los colores primarios. Cuando se definen las cromaticidades exactas de los colores primarios rojo, verde y azul, el modelo de color se convierte en un espacio de color absoluto , como sRGB o Adobe RGB .

Principios físicos para la elección del rojo, el verde y el azul.

Un conjunto de colores primarios, como los primarios sRGB , define un triángulo de color ; solo los colores dentro de este triángulo pueden reproducirse mediante la mezcla de los colores primarios. Por lo tanto, los colores fuera del triángulo de color se muestran aquí como grises. Se muestran los colores primarios y el punto blanco D65 de sRGB. La figura de fondo es el diagrama de cromaticidad CIE xy .

La elección de los colores primarios está relacionada con la fisiología del ojo humano ; los buenos colores primarios son estímulos que maximizan la diferencia entre las respuestas de las células cono de la retina humana a la luz de diferentes longitudes de onda , y que de este modo forman un gran triángulo de color . [ 7 ]

Los tres tipos normales de fotorreceptores sensibles a la luz en el ojo humano (células cono) responden principalmente a la luz amarilla (longitud de onda larga o L), verde (longitud de onda media o M) y violeta (longitud de onda corta o S) (longitudes de onda máximas cercanas a 570  nm, 540  nm y 440  nm, respectivamente [ 7 ] ). La diferencia en las señales recibidas de los tres tipos permite al cerebro diferenciar una amplia gama de colores, siendo más sensible (en general) a la luz verde amarillenta y a las diferencias entre tonalidades en la región verde-naranja.

Por ejemplo, supongamos que la luz en el rango de longitudes de onda naranja  (aproximadamente de 577 nm a 597  nm) entra en el ojo e incide en la retina. Esta luz activaría tanto los conos de longitud de onda media como los de longitud de onda larga de la retina, pero no por igual: las células de longitud de onda larga responderían con mayor intensidad. El cerebro puede detectar esta diferencia en la respuesta, y esta diferencia es la base de nuestra percepción del color naranja. Por lo tanto, la apariencia naranja de un objeto resulta de la luz que emite, al entrar en nuestro ojo, estimula simultáneamente los diferentes conos, pero en distinta medida.

El uso de los tres colores primarios no es suficiente para reproducir todos los colores; solo los colores dentro del triángulo de color definido por las cromaticidades de los primarios pueden reproducirse mediante la mezcla aditiva de cantidades no negativas de esos colores de luz. [ 7 ]

Historia de la teoría y el uso del modelo de color RGB

El modelo de color RGB se basa en la teoría de Young-Helmholtz sobre la visión tricromática , desarrollada por Thomas Young y Hermann von Helmholtz a principios y mediados del siglo XIX, y en el triángulo de color de James Clerk Maxwell , que desarrolló dicha teoría ( c. 1860 ). La teoría de Young-Helmholtz descubrió que el rojo, el verde y el violeta (en lugar del azul) componen todas las sensaciones de color. [ 8 ]

Primeras fotografías en color
Un lazo hecho de cinta de tartán. El centro del lazo es redondo, formado por bucles de cinta superpuestos, con dos trozos de cinta unidos debajo: uno que se extiende en ángulo hacia la esquina superior izquierda de la fotografía y otro hacia la superior derecha. Los colores del tartán están desvaídos, en tonos predominantemente azules, rosas, granates y blancos; el lazo se sitúa sobre un fondo verde oliva jaspeado.
La primera fotografía en color permanente, tomada por Thomas Sutton en 1861 utilizando el método de tres filtros propuesto por James Clerk Maxwell , específicamente rojo, verde y azul violeta.
Una gran fotografía a color se encuentra junto a (a su derecha) una columna con tres versiones apiladas en blanco y negro de la misma imagen. Cada una de las tres fotografías más pequeñas en blanco y negro es ligeramente diferente debido al efecto del filtro de color utilizado. Cada una de las cuatro fotografías difiere únicamente en el color y muestra a un hombre con turbante y barba, sentado en la esquina de una habitación vacía, con una puerta abierta a su derecha y una cerrada a su izquierda. El hombre viste una túnica azul larga y ornamentada, rematada con una cinta a cuadros rojos y negros. La tela azul está adornada con representaciones de tallos de flores blancas, moradas y azules. Lleva un cinturón dorado ornamentado y, en su mano izquierda, sostiene una espada dorada con su vaina. Debajo de la hombrera derecha hay una aguja blanca; sujetas a su túnica, sobre el pecho, hay cuatro insignias multipuntas de diversas formas, posiblemente condecoraciones militares o reales.
Fotografía de Mohammed Alim Khan (1880–1944), emir de Bujará , tomada en 1911 por Sergey Prokudin-Gorsky utilizando tres exposiciones con filtros azul, verde y rojo.

Fotografía

Los primeros experimentos con RGB en la fotografía en color temprana fueron realizados en 1861 por el propio Maxwell, e implicaron el proceso de combinar tres tomas separadas filtradas por color. [ 1 ] Para reproducir la fotografía en color, eran necesarias tres proyecciones idénticas sobre una pantalla en una habitación oscura.

El modelo aditivo RGB y sus variantes, como naranja-verde-violeta, también se utilizaron en las placas de color Autochrome Lumière y otras tecnologías de serigrafía, como la pantalla de color Joly y el proceso Paget a principios del siglo XX. Otros pioneros, como el ruso Sergey Prokudin-Gorsky, emplearon la fotografía en color mediante la toma de tres placas separadas entre 1909 y 1915. [ 9 ] Estos métodos se mantuvieron vigentes hasta aproximadamente 1960, utilizando el costoso y extremadamente complejo proceso tricolor Carbro Autotype . [ 10 ]

Cuando se empleaba, la reproducción de copias a partir de fotografías de tres placas se realizaba mediante tintes o pigmentos utilizando el modelo complementario CMY , simplemente utilizando las placas negativas de las tomas filtradas: el rojo invertido da como resultado la placa cian, y así sucesivamente.

Televisión

Antes del desarrollo de la televisión electrónica práctica, ya en 1889 existían patentes sobre sistemas de color con escaneo mecánico en Rusia . El pionero de la televisión en color, John Logie Baird, demostró la primera transmisión de color RGB del mundo en 1928, y también la primera emisión en color del mundo en 1938, en Londres . En sus experimentos, el escaneo y la visualización se realizaban mecánicamente mediante ruedas coloreadas giratorias. [ 11 ] [ 12 ]

El sistema de radiodifusión de Columbia (CBS) comenzó un sistema experimental de color secuencial de campo RGB en 1940. Las imágenes se escaneaban eléctricamente, pero el sistema aún utilizaba una parte móvil: la rueda de color RGB transparente que giraba a más de 1200  rpm en sincronía con el escaneo vertical. Tanto la cámara como el tubo de rayos catódicos (CRT) eran monocromáticos . El color se proporcionaba mediante ruedas de color en la cámara y el receptor. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Más recientemente, se han utilizado ruedas de color en receptores de televisión de proyección secuencial de campo basados ​​en el generador de imágenes DLP monocromático de Texas Instruments.

La tecnología moderna de máscara de sombra RGB para pantallas CRT en color fue patentada por Werner Flechsig en Alemania en 1938. [ 16 ]

Ordenadores personales

Los ordenadores personales de finales de los años 70 y principios de los 80, como el Apple II y el VIC-20 , utilizan vídeo compuesto . El Commodore 64 y los ordenadores Atari de 8 bits utilizan derivados de S-Video . IBM introdujo un esquema de 16 colores ( RGBI de 4  bits : 1  bit para cada uno de los colores rojo, verde, azul e intensidad) con el Color Graphics Adapter (CGA) para su IBM PC en 1981, que posteriormente mejoró con el Enhanced Graphics Adapter (EGA) en 1984. El primer fabricante de una tarjeta gráfica de color verdadero para PC (la TARGA) fue Truevision en 1987, pero no fue hasta la llegada del Video Graphics Array (VGA) en 1987 que el RGB se popularizó, principalmente debido a las señales analógicas en la conexión entre el adaptador y el monitor , que permitían una gama muy amplia de colores RGB. En realidad, hubo que esperar algunos años más porque las tarjetas VGA originales se basaban en paletas de colores, al igual que las EGA, aunque con mayor libertad que las VGA. Sin embargo, debido a que los conectores VGA eran analógicos, las variantes posteriores de VGA (fabricadas por varios fabricantes bajo el nombre informal de Super VGA) finalmente incorporaron color verdadero. En 1992, las revistas promocionaron intensamente el hardware Super VGA con color verdadero .

Dispositivos RGB

RGB y pantallas

Vista en sección transversal de un tubo de rayos catódicos a color: 1.  Cañones de electrones 2.  Haces de electrones 3.  Bobinas de enfoque 4.  Bobinas de deflexión 5.  Conexión del ánodo 6.  Máscara para separar los haces de las partes roja, verde y azul de la imagen mostrada 7.  Capa de fósforo con zonas roja, verde y azul 8.  Primer plano de la cara interna de la pantalla recubierta de fósforo
Rueda de colores con píxeles RGB de los colores
Puntos de fósforo RGB en un monitor CRT
Subpíxeles RGB en un televisor LCD (a la derecha: un color naranja y uno azul; a la izquierda: primer plano).

Una aplicación común del modelo de color RGB es la visualización de colores en pantallas de tubo de rayos catódicos (CRT), pantallas de cristal líquido (LCD), pantallas de plasma o pantallas de diodos orgánicos emisores de luz (OLED), como televisores, monitores de ordenador o pantallas de gran formato. Cada píxel de la pantalla se construye mediante tres pequeñas fuentes de luz RGB, muy próximas entre sí pero separadas. A una distancia de visualización habitual, las fuentes individuales son indistinguibles, lo que el ojo interpreta como un color sólido. Todos los píxeles, dispuestos en la superficie rectangular de la pantalla, conforman la imagen en color.

Durante el procesamiento de imágenes digitales, cada píxel puede representarse en la memoria del ordenador o en el hardware de la interfaz (por ejemplo, una tarjeta gráfica ) como valores binarios para los componentes de color rojo, verde y azul. Si se gestionan correctamente, estos valores se convierten en intensidades o voltajes mediante la corrección gamma para corregir la no linealidad inherente de algunos dispositivos, de modo que las intensidades deseadas se reproduzcan en la pantalla.

El sensor Quattron lanzado por Sharp utiliza el color RGB y añade el amarillo como subpíxel, lo que supuestamente permite aumentar el número de colores disponibles.

Electrónica de vídeo

RGB es también el término que se refiere a un tipo de señal de vídeo por componentes utilizada en la industria de la electrónica de vídeo . Consta de tres señales (roja, verde y azul) transmitidas a través de tres cables/pines separados. Los formatos de señal RGB suelen basarse en versiones modificadas de los estándares RS-170 y RS-343 para vídeo monocromo. Este tipo de señal de vídeo se utiliza ampliamente en Europa, ya que es la señal de mejor calidad que se puede transmitir a través del conector SCART estándar . [ 17 ] [ 18 ] Esta señal se conoce como RGBS (también existen cables con terminación 4 BNC / RCA ), pero es directamente compatible con RGBHV utilizada para monitores de ordenador (normalmente transmitida a través de cables de 15 pines terminados con conectores D-sub de 15 pines o 5 BNC), que transmite señales de sincronización horizontal y vertical separadas.

Fuera de Europa, el formato RGB no es muy popular como señal de vídeo; en la mayoría de los países no europeos, ese puesto lo ocupa el S-Video. Sin embargo, casi todos los monitores de ordenador del mundo utilizan RGB. La señal de sincronización es necesaria para establecer la temporización de la muestra de color en la pantalla, controlando tanto la dirección horizontal (el avance de la línea de imagen) como la vertical (el salto a una nueva línea de imagen).

La sincronización se puede transmitir principalmente de tres maneras: Sincronización separada (RGBHV): Con este método, hay una señal para la sincronización horizontal (HSync) y otra para la sincronización vertical (VSync); ambas son independientes entre sí y de las señales de color, lo que resulta en un total de cinco señales en la transmisión. Sincronización compuesta (RGBS): Con este método, hay una sola señal que contiene toda la información de sincronización horizontal y vertical, independiente de las señales de color, lo que resulta en un total de cuatro señales en la transmisión. Sincronización en verde (RGsB o SoG): Con este método, hay una sola señal que contiene toda la información de sincronización horizontal y vertical multiplexada con la señal de color verde, lo que resulta en un total de tres señales en la transmisión. Tenga en cuenta que este modelo se aplica solo a pantallas y pantallas basadas en luz. No se aplica a pigmentos (pintura), que siguen el modelo de color sustractivo. [ 19 ] [ 20 ]

búfer de fotogramas de vídeo

Un framebuffer es un dispositivo digital para ordenadores que almacena datos en la denominada memoria de vídeo (compuesta por una matriz de memoria RAM de vídeo o chips similares ). Estos datos se envían a tres convertidores digital-analógico (DAC) (para monitores analógicos), uno por color primario, o directamente a monitores digitales. Mediante software , la CPU (u otros chips especializados) escribe los bytes correspondientes en la memoria de vídeo para definir la imagen. Los sistemas modernos codifican los valores de color de los píxeles asignando 8 bits a cada uno de los componentes R, G y B. La información RGB puede transmitirse directamente mediante los bits de los píxeles o proporcionarse mediante una tabla de búsqueda de color ( CLUT ) independiente si se utilizan modos gráficos de color indexado . 

Una CLUT es una RAM especializada que almacena valores R, G y B que definen colores específicos. Cada color tiene su propia dirección (índice), que se puede considerar como un número de referencia descriptivo que proporciona ese color específico cuando la imagen lo necesita. El contenido de la CLUT es muy similar a una paleta de colores. Los datos de imagen que utilizan color indexado especifican direcciones dentro de la CLUT para proporcionar los valores R, G y B necesarios para cada píxel específico, uno a uno. Por supuesto, antes de la visualización, la CLUT debe cargarse con los valores R, G y B que definen la paleta de colores necesaria para cada imagen que se va a renderizar. Algunas aplicaciones de vídeo almacenan dichas paletas en archivos PAL ( el juego Age of Empires , por ejemplo, utiliza más de media docena [ 21 ] ) y pueden combinar CLUTs en pantalla.

RGB24 y RGB32

Este esquema indirecto restringe la cantidad de colores disponibles en una tabla de colores de la lista de colores (CLUT) de una imagen —normalmente 256 al cubo (8  bits en tres canales de color con valores de 0 a 255)—, aunque cada color en la tabla CLUT RGB24 tiene solo 8  bits que representan 256 códigos para cada uno de los colores primarios R, G y B, lo que da como resultado 16.777.216 colores posibles. Sin embargo, la ventaja es que un archivo de imagen con color indexado puede ser significativamente más pequeño que si solo se dispusiera de 8  bits por píxel para cada color primario.

Sin embargo, el almacenamiento moderno es mucho menos costoso, lo que reduce enormemente la necesidad de minimizar el tamaño del archivo de imagen. Al utilizar una combinación apropiada de intensidades de rojo, verde y azul, se pueden mostrar muchos colores. Los adaptadores de pantalla típicos actuales utilizan hasta 24  bits de información para cada píxel: 8 bits por componente multiplicados por tres componentes (consulte la sección Representaciones numéricas a continuación (24  bits  =  256 3 , cada valor primario de 8  bits con valores de 0–255). Con este sistema, se permiten 16,777,216 (256 3 o 2 24 ) combinaciones discretas de valores R, G y B, lo que proporciona millones de diferentes (aunque no necesariamente distinguibles) tonos, saturación y luminosidad . El sombreado aumentado se ha implementado de varias maneras, algunos formatos como los archivos .png y .tga, entre otros, utilizando un cuarto canal de color de escala de grises como una capa de máscara, a menudo llamada RGB32 .

Para imágenes con un rango de brillo moderado, desde el más oscuro hasta el más claro, 8  bits por color primario proporcionan imágenes de buena calidad; sin embargo, las imágenes con contrastes extremos requieren más bits por color primario, así como tecnología de visualización avanzada. Para obtener más información, consulte la sección sobre imágenes de alto rango dinámico (HDR).

No linealidad

En los dispositivos CRT clásicos, el brillo de un punto dado sobre la pantalla fluorescente debido al impacto de electrones acelerados no es proporcional a los voltajes aplicados a las rejillas de control del cañón de electrones , sino a una función expansiva de ese voltaje. La cantidad de esta desviación se conoce como su valor gamma (γ{\displaystyle \gamma }), el argumento a favor de una función de ley de potencias , que describe con precisión este comportamiento. Una respuesta lineal viene dada por un valor gamma de 1,0, pero las no linealidades reales de los CRT tienen un valor gamma de alrededor de 2,0 a 2,5.

De manera similar, la intensidad de la salida en dispositivos de visualización de TV y computadora no es directamente proporcional a las señales eléctricas R, G y B aplicadas (o valores de datos de archivo que las impulsan a través de convertidores digital-analógico). En una pantalla CRT estándar típica de 2.2 gamma, un valor de intensidad RGB de entrada de (0.5,  0.5,  0.5) solo emite alrededor del 22% del brillo total (1.0,  1.0,  1.0), en lugar del 50%. [ 22 ] Para obtener la respuesta correcta, se utiliza una corrección gamma en la codificación de los datos de la imagen, y posiblemente correcciones adicionales como parte del proceso de calibración de color del dispositivo. Gamma afecta tanto a la televisión en blanco y negro como a la televisión en color. En la televisión en color estándar, las señales de transmisión se corrigen con gamma.

RGB y cámaras

Disposición del filtro Bayer de filtros de color en la matriz de píxeles de un sensor de imagen digital.

En los televisores y videocámaras en color fabricados antes de la década de 1990, la luz incidente se separaba mediante prismas y filtros en los tres colores primarios RGB, y cada color se introducía en un tubo de cámara de vídeo independiente (o tubo captador ). Estos tubos son un tipo de tubo de rayos catódicos, que no debe confundirse con los de las pantallas CRT.

Con la llegada de la tecnología de dispositivos de carga acoplada (CCD) comercialmente viable en la década de 1980, los tubos de captación fueron reemplazados inicialmente por este tipo de sensor. Posteriormente, se aplicó electrónica de integración a mayor escala (principalmente por Sony ), lo que simplificó e incluso eliminó la óptica intermedia, reduciendo así el tamaño de las videocámaras domésticas y, finalmente, dando lugar al desarrollo de videocámaras profesionales . Las webcams y los teléfonos móviles con cámara actuales son las formas comerciales más miniaturizadas de esta tecnología.

Las cámaras digitales fotográficas que utilizan un sensor de imagen CMOS o CCD suelen funcionar con alguna variación del modelo RGB. En una configuración de filtro Bayer , el verde cuenta con el doble de detectores que el rojo y el azul (relación 1:2:1) para lograr una mayor resolución de luminancia que de crominancia . El sensor dispone de una cuadrícula de detectores rojos, verdes y azules, donde la primera fila es RGRGRGRG, la siguiente es GBGBGBGB, y esta secuencia se repite en las filas subsiguientes. Para cada canal, los píxeles faltantes se obtienen mediante interpolación en el proceso de demosaico para reconstruir la imagen completa. Además, se solían aplicar otros procesos para convertir las mediciones RGB de la cámara a un espacio de color estándar como sRGB.

RGB y escáneres

En informática, un escáner de imágenes es un dispositivo que escanea ópticamente imágenes (texto impreso, escritura a mano u objetos) y las convierte en una imagen digital que se transfiere a un ordenador. Entre otros formatos, existen escáneres planos, de tambor y de película, y la mayoría admite el color RGB. Se les puede considerar los sucesores de los primeros dispositivos de entrada de telefotografía , que podían enviar líneas de escaneo consecutivas como señales analógicas de modulación de amplitud a través de líneas telefónicas estándar a los receptores correspondientes; estos sistemas se utilizaron en imprenta desde la década de 1920 hasta mediados de la década de 1990. Las telefotografías en color se enviaban como tres imágenes filtradas RGB separadas consecutivamente.

Los escáneres disponibles actualmente suelen usar sensores CCD o de imagen por contacto (CIS), mientras que los escáneres de tambor más antiguos usaban tubos fotomultiplicadores . Los primeros escáneres de película en color usaban una lámpara halógena y una rueda de filtros de tres colores, por lo que se necesitaban tres exposiciones para escanear una sola imagen en color. Debido a problemas de calentamiento, el peor de ellos la posible destrucción de la película escaneada, esta tecnología fue reemplazada posteriormente por fuentes de luz que no generan calor, como los LED de color .

Representaciones numéricas

R: 128
128
G: 200
200
B: 255
255
# 80 C8 FF

Un selector de color RGB típico. Cada control deslizante abarca un rango de 0 a 255.

Representaciones RGB hexadecimales de 8 bits de los 125 colores principales.

En el modelo de color RGB, un color se describe indicando la proporción de rojo, verde y azul que contiene. El color se expresa como una terna RGB ( r , g , b ), donde cada componente puede variar de cero a un valor máximo definido. Si todos los componentes están en cero, el resultado es negro; si todos están al máximo, el resultado es el blanco más brillante posible.

Estos rangos pueden cuantificarse de varias maneras diferentes:

  • De 0 a 1, con cualquier valor fraccionario intermedio. Esta representación se utiliza en análisis teóricos y en sistemas que emplean representaciones de punto flotante .
  • El valor de cada componente de color también se puede expresar como un porcentaje , desde el 0% hasta el 100%.
  • En las computadoras, los valores de los componentes suelen almacenarse como números enteros sin signo en el rango de 0 a 255, el rango que puede ofrecer un solo byte de 8 bits . Estos valores suelen representarse como números decimales o hexadecimales .
  • Los equipos de imagen digital de alta gama suelen ser capaces de manejar rangos de enteros más grandes para cada color primario, como 0..1023 (10  bits), 0..65535 (16  bits) o incluso mayores, extendiendo los 24  bits (tres valores de 8 bits) a unidades de 32 bits , 48 ​​bits o 64 bits (más o menos independientemente del tamaño de palabra del ordenador en particular ).

Por ejemplo, el rojo saturado más brillante se escribe en las diferentes notaciones RGB como:

En muchos entornos, los valores de los componentes dentro de los rangos no se gestionan de forma lineal (es decir, los números están relacionados de forma no lineal con las intensidades que representan), como ocurre en las cámaras digitales y en la transmisión y recepción de televisión debido a la corrección gamma, por ejemplo. [ 23 ] Las transformaciones lineales y no lineales se suelen tratar mediante el procesamiento digital de imágenes.  Se consideran suficientes las representaciones con solo 8 bits por componente si se utiliza la corrección gamma . [ 24 ]

A continuación se muestra la relación matemática entre el espacio RGB y el espacio HSI (tono, saturación e intensidad: espacio de color HSI ):

I=R+GRAMO+B3S=1−3(R+GRAMO+B)min(R,GRAMO,B)H=porque−1⁡((R−GRAMO)+(R−B)2(R−GRAMO)2+(R−B)(GRAMO−B))arrogante GRAMO>B{\displaystyle {\begin{aligned}I&={\frac {R+G+B}{3}}\\S&=1\,-\,{\frac {3}{(R+G+B)}}\,\min(R,G,B)\\H&=\cos ^{-1}\left({\frac {(RG)+(RB)}{2{\sqrt {(RG)^{2}+(RB)(GB)}}}}\right)\qquad {\text{suponiendo }}G>B\end{aligned}}}

SiB>GRAMO{\displaystyle B>G}, entoncesH=360−H{\displaystyle H=360-H}.

Profundidad de color

El modelo de color RGB es una de las formas más comunes de codificar el color en informática, y se utilizan varias representaciones digitales diferentes. La característica principal de todas ellas es la cuantificación de los posibles valores por componente (técnicamente una muestra ) utilizando solo números enteros dentro de un cierto rango, generalmente de 0 a alguna potencia de dos menos uno (2 n  −  1) para ajustarlos a ciertos grupos de bits.  Se encuentran comúnmente codificaciones de 1, 2, 4, 5, 8 y 16 bits por color; el número total de bits utilizados para un color RGB se denomina típicamente profundidad de color .

Representación geométrica

El modelo de color RGB se representa en un cubo. El eje horizontal x muestra valores rojos que aumentan hacia la izquierda, el eje y muestra valores azules que aumentan hacia la parte inferior derecha y el eje vertical z muestra valores verdes que aumentan hacia la parte superior. El origen, representado por el color negro, es el vértice oculto a la vista.

Dado que los colores suelen definirse mediante tres componentes, no solo en el modelo RGB, sino también en otros modelos de color como CIELAB y Y'UV , entre otros, un volumen tridimensional se describe tratando los valores de los componentes como coordenadas cartesianas ordinarias en un espacio euclidiano . Para el modelo RGB, esto se representa mediante un cubo que utiliza valores no negativos dentro de un rango de 0 a 1, asignando el negro al origen en el vértice (0, 0, 0) y con valores de intensidad crecientes a lo largo de los tres ejes hasta el blanco en el vértice (1, 1, 1), diagonalmente opuesto al negro.    

Una terna RGB ( r , g , b ) representa la coordenada tridimensional del punto del color dado dentro del cubo, sus caras o sus aristas. Este método permite calcular la similitud de color entre dos colores RGB simplemente midiendo la distancia entre ellos: cuanto menor sea la distancia, mayor será la similitud. También se pueden realizar cálculos fuera de la gama cromática de esta manera.

Colores en el diseño de páginas web

Inicialmente, la limitada profundidad de color de la mayoría del hardware de video dio como resultado una paleta de colores limitada de 216 colores RGB, definida por el Netscape Color Cube. La paleta de colores segura para la web consta de las 216 (6 3 ) combinaciones de rojo, verde y azul, donde cada color puede tomar uno de seis valores (en hexadecimal ): #00, #33, #66, #99, #CC o #FF (según el rango de 0 a 255 para cada valor mencionado anteriormente). Estos valores hexadecimales  = 0, 51, 102, 153, 204, 255 en decimal, que  = 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% en términos de intensidad. Esto parece adecuado para dividir 216 colores en un cubo de dimensión 6. Sin embargo, al carecer de corrección gamma, la intensidad percibida en un CRT/LCD estándar con gamma 2.5 es solo: 0%, 2%, 10%, 28%, 57%, 100%. Consulte la paleta de colores segura para la web para confirmar visualmente que la mayoría de los colores producidos son muy oscuros. [ 25 ]

Con el predominio de las pantallas de 24 bits, el uso de los 16,7  millones de colores del código de color RGB de HTML ya no supone un problema para la mayoría de los usuarios. El espacio de color sRGB (un espacio de color independiente del dispositivo [ 26 ] ) para HTML se adoptó formalmente como estándar de Internet en HTML 3.2, [ 27 ] [ 28 ] aunque ya se utilizaba desde hacía algún tiempo. Todas las imágenes y colores se interpretan como sRGB (a menos que se especifique otro espacio de color) y todas las pantallas modernas pueden mostrar este espacio de color (con la gestión del color integrada en los navegadores [ 29 ] [ 30 ] o en los sistemas operativos [ 31 ] ).

La sintaxis en CSS es:

rgb(#,#,#)

donde # representa la proporción de rojo, verde y azul respectivamente. Esta sintaxis se puede usar después de selectores como "background-color:" o (para texto) "color:".

La gama de colores amplia es posible en CSS moderno , [ 32 ] siendo compatible con todos los navegadores principales desde 2023. [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]

Por ejemplo, un color en el espacio de color DCI-P3 se puede indicar de la siguiente manera:

color(display-p3 # # #)

donde # es igual a la proporción de rojo, verde y azul en 0,0 a 1,0 respectivamente.

Gestión del color

La reproducción adecuada de los colores, especialmente en entornos profesionales, requiere la gestión del color de todos los dispositivos involucrados en el proceso de producción, muchos de los cuales utilizan RGB. La gestión del color implica varias conversiones transparentes entre espacios de color independientes del dispositivo ( sRGB , XYZ , L*a*b* ) [ 26 ] y dependientes del dispositivo (RGB y otros, como CMYK para impresión en color) durante un ciclo de producción típico, para garantizar la consistencia del color a lo largo del proceso. Junto con el procesamiento creativo, estas intervenciones en las imágenes digitales pueden dañar la precisión del color y el detalle de la imagen, especialmente cuando se reduce la gama cromática. Los dispositivos digitales profesionales y las herramientas de software permiten manipular imágenes de 48 bpp ( bits por píxel ) (16 bits por canal) para minimizar cualquier daño de este tipo.  

Las aplicaciones compatibles con el perfil ICC , como Adobe Photoshop , utilizan el espacio de color Lab o el espacio de color CIE 1931 como espacio de conexión de perfil al convertir entre espacios de color. [ 36 ]

Relación entre el modelo RGB y los formatos de luminancia-crominancia.

Todos los formatos de luminancia -crominancia utilizados en los diferentes estándares de televisión y vídeo, como YIQ para NTSC , YUV para PAL , YD B D R para SECAM y YP B P R para vídeo por componentes, utilizan señales de diferencia de color. Estas señales permiten codificar imágenes RGB para su transmisión/grabación y, posteriormente, decodificarlas de nuevo a RGB para su visualización. Estos formatos intermedios eran necesarios para garantizar la compatibilidad con los formatos de televisión en blanco y negro preexistentes. Además, estas señales de diferencia de color requieren un ancho de banda menor que las señales RGB completas.

De manera similar, los esquemas actuales de compresión de datos de imágenes digitales en color de alta eficiencia, como JPEG y MPEG, almacenan internamente el color RGB en formato YC B C R , un formato digital de luminancia-crominancia basado en YP B P R. El uso de YC B C R también permite a las computadoras realizar un submuestreo con pérdida con los canales de crominancia (normalmente a relaciones de 4:2:2 o 4:1:1), lo que reduce el tamaño del archivo resultante.

Véase también

Referencias

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  • mezclador RGB
  • Applet de conversión de color demostrativo