Oświetlenie RGB

RGB jest to model oświetlenia, którego nazwa została określona danymi współrzędnymi odnoszącymi się do pierwszych liter angielskich odpowiedników barw Red-Green-Blue. Model tego typu oświetlenia wynika z analizy optycznej możliwości widzenia jakie daje ludzkie oko, dla którego możliwe jest stworzenie szerokiej palety barw pochodnych poprzez zmieszanie ze sobą wspomnianych trzech wiązek w różnorodnych konfiguracjach i proporcjach. Zjawisko mieszania barw poprzez łączenie wspomnianych wiązek o różnym natężeniu optycznym nosi nazwę syntezy addytywnej.

W zależności od długości emitowanej fali zjawisko widzialne może dać odbiorcy inne wrażenie odbieranej barwy. Przykładowo, przy połączeniu trzech barw z koła o niskim natężeni otrzymamy barwę widzialną koloru czarnego, przy najwyższym widmo będzie pozornie białe. W zależności od proporcji oraz mieszania poszczególnych barw podstawowych możliwe jest zbudowanie nieograniczonego pola barw pochodnych. Model RGB jest jedynie modelem teoretycznym prezentującym możliwości świetlne jakie umożliwia wykorzystanie takiego schematu. W zależności od technologicznych uwarunkowań każde urządzenie, które wykorzystuje model oparty na RGB posiada swój własny, dostępny zakres barw możliwy do uzyskania w trybie pracy.

Teoria koloru

Aby poznać zasady postrzegania barw a także zrozumieć istotę światła w postrzeganiu rzeczywistości konieczne jest wprowadzenie kilku elementów semantycznych. Kolor oraz barwa stosowane są w naszym języku zamiennie, synonimicznie, natomiast w rozumieniu malarskim czy też branżowym- poligraficznym, kolor traktowany jest jako narzędzie, rodzaj farby, barwa zaś jako wrażenie wzrokowe, bodziec, który wysyłany jest przez otoczenie, odebrane, a następnie przetworzone odnosi się do zjawisk psychofizycznych i zdolności postrzegania wzrokowego.

Postrzeganie barw rozgrywa się na płaszczyźnie psychicznej i zależy do wielu czynników zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych, dodatkowych bodźców, które wpływają na sposób postrzegania. Z uwagi na to, że sama barwa w rozumieniu świetlnym nie posiada własnej materii jej odbiór może opierać się na zjawiskach pozornych, które dla każdego będą miały zupełnie inny wymiar. Zaburzenie jednego obrazu może być zależne od kąta padania światła, otoczenia kolorystycznego przedmiotu, na który patrzymy, kąta patrzenia, nierzadko wysokości a także natężenia barwy. Z uwagi na to, że obraz jaki dociera do naszego mózgu zawsze jest obrazem odbitym i przetworzonym, na jego pozorny odbiór może wpłynąć także stan fizyczny narządu wzroku (głównie czopków, które odpowiadają za widzenie barwne).

W oparciu o zasady fizyki optycznej mamy do czynienia z promieniowaniem elektromagnetycznym, które w zależności od zakresu, dociera do odbiorcy (w tym wypadku narządu wzroku) w postaci już wymieszanej, barwnej fali. W zależności od długości fali, co za tym idzie jej częstotliwości (długość fali jest odwrotnie proporcjonalna do jej częstotliwości) możliwe jest dowolne stymulowanie oraz tworzenie różnorakich odcieni tej samej barwy.

W ludzkim narządzie wzroku wyróżnić możemy trzy rodzaje czopków, które zlokalizowane w siatkówce oka decydują o właściwym postrzeganiu barwnego widma światła. Ilość czopków jest umowna, gdyż podczas przeprowadzanych badań wykazano, że wielu mężczyzn posiada zaledwie dwa tego typu receptory, a u kobiet często występują trzy lub cztery. Każdy z czopków odpowiada za postrzeganie wiązki o innej długości fali, co za tym idzie innym zakresie kolorystycznym

Rodzaje czopków

• erythrolabe – reagujący z największą czułością na promieniowanie o λ = 590 nm (symbol D od długofalowe), wywołujące wrażenie czerwieni
• chlorolabe – najbardziej czuły na promieniowanie o λ = 540 nm (wrażenie zieleni, symbol Śr)
• cyanolabe – najbardziej czuły na promieniowanie o λ = 450 nm (wrażenie barwy niebieskiej, symbol K od krótkofalowe).

Czopki zlokalizowane w plamce żółtej (centralna część siatkówki) odpowiadają za postrzeganie barw oraz przedmiotów w sposób najbardziej wyraźny i ostry. Upośledzenie części lub całości receptorów powoduje choroby wzroku zwane ślepotą barw (daltonizmem) i w zależności od konfiguracji może wywołać zaburzenie całkowitej utraty rozpoznawania barw (człowiek widzi w odcieniach czerni i bieli) bądź częściowej (np. w przypadku protonopii zaburzenie opiera się na nierozróżnianiu barw z gamy czerwonej, tritanopia– mylenie barw chłodnych w odcieniach niebieskiego, a także zaburzenia w postrzeganiu nasycenia i jaskrawości barw).

Model technologicznych

Historia prac związanych z tworzeniem koła barw opartego właśnie na trzech kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim sięga XVIII w. Na przestrzeni lat, a właściwie wieków, bo już 100 lat później newtonowska teoria została poszerzona przez Maxwella o dodatkowe elementy. W dobie rozwoju techniki rejestrującej rzeczywistość na początku XX w. model RGB został wykorzystany w technologii analogowej przekształcając smutną fotografię czarno-białą w wielobarwne obrazy odzwierciedlające świat zza obiektywu. Na przestrzeni rozwoju myśli technologicznej współcześnie model RGB znajduje swoje zastosowanie w ekranach komputerów, monitorów komputerowych, telefonów, projektorów, aparatów cyfrowych i ogólnie rozumianych urządzeń cyfrowych.

Model RGB opiera się na odzwierciedleniu widma fali elektromagnetycznej (zakres fali od 380 do 780) w trójwymiarowej przestrzeni barw. Zakres barw, który znalazł się w modelu nie obejmuje swoim zasięgiem podczerwieni i ultrafioletu z uwagi na nienaturalny (niedostrzegalny) zakres długości fali przez narząd wzroku.

Wspomniane różnice technologiczne w procesie emitowania barwnego obrazu zostały uregulowane w 1996 roku. W przyjętych standardach (sRGB) wykorzystywanych w grafice ekranowej dla opisania opisania składnika czystego (konkretnej wiązki- red, green, blue) przyjęto system liczb rzeczywistych z przedziału od 0.0 do 1.0. Przy czym, 0.0 okresla zupełny brak danego składnika, 1.0 maksymalne jego nasycenie. Każdy opis kolorystyczny opiera się na zestawieniu trzech wartości składowych:

barwa czerwona (1.0,0.0,0.0)

barwa zielona (0.0,1.0,0.0)

barwa niebieska (0.0,0.0,1.0)

barwa biała (1.0,1.0,1.0)

barwa czarna (0.0,0.0,0.0)

barwa oliwkowa (0.42,0.48,0.26)

W systemach cyfrowych system został przetworzony na określoną liczbę bitów, dzięki którym możliwe jest opisanie każdej barwy składowej. Algorytm został oparty na na ilorazie liczby opisującej składnik i maksymalnej możliwej wartości, dlatego zakres barwy w systemie cyfrowym oscyluje pomiędzy wartością 0 a 255. W systemie 24 bitowym dla każdego składnika przewidziana jest liczbą 8 bitów.

barwa czerwona (255,0,0)

barwa zielona (0,255,0)

barwa oliwkowa (108,122,66)

Innym przykładem zapisu barwy jest system szesnastkowy, który najczęściej wykorzystywany jest w programowaniu graficznym. Każda z sześciu cyfr odpowiada barwie podstawowej w odpowiednim nasyceniu. Taki zapis znany jest pod nazwą tripletu szesnastkowego.

barwa czerwona ff0000

barwa czerwona ffffff

barwa oliwkowa 6C7A42

W bardziej zaawansowanych systemach 48-bitowych (proporcjonalnie na każdy składnik przypada 16 bitów) możliwe jest stworzenie opisu o wartości sześciocyfrowej (zakres od 0 do 65535).

Innym systemem zapisu barwy jest model eRGB (Enhanced RGB), który poza odcieniem uwzględnia również stopień przezroczystości barwy i przenikania.

Wykorzystanie modelu RGB w oświetleniu

Wykorzystanie modelu RGB podczas tworzenia diod LED w oświetleniu posiada wiele zalet. Dzięki praktycznie nieograniczonej możliwości mieszania barw w różnych skalach intensywności emitowanego strumienia oraz stopnia przezroczystości, możliwe jest tworzenie obrazów, które w sposób bardzo naturalny odwzorowują naturalne postrzeganie barw, choć ze względu na duże możliwości nasycenia kolorów efekt w wielu przypadkach może wydawać się przesadzony i sztuczny. Stosowanie diod LED w oświetleniu RGB pozwala na stosowanie elementów, które odpowiadają właściwym kolorom bez konieczności stosowania dodatkowych filtrów przepuszczających wiązki o odpowiedniej barwie. Dzięki takiemu wykorzystaniu możliwy jest szeroki wybór oraz płynne przechodzenie poszczególnych obrazów. Dla przykładu 8 bitowy system może oddać prawie 16 milionów kolorów. Stosowanie diod LED w oświetleniu RGB zarówno ekranów wyświetlaczy, jak i wykorzystanych w formie klasycznego oświetlenia pomieszczeń posiada duże zalety w eksploatacji (stałe napięcie zasilania, duża sprawność oraz żywotność diod), wyborze dowolnego rodzaju w zależności od preferencji i miejsca przeznaczenia. Wśród nowoczesnego asortymentu oświetleniowego sporym powodzeniem cieszą się kostki brukowe LED zachowane w technologii LED, a także wykorzystywane do projektów luminacyjnych naświetlacze lub reflektory LED [więcej o więcej o nowoczesnym oświetleniu aranżacyjnym dowiesz się z artykułu: Oświetlenie architektoniczne w aranżacji elewacji budynków]