RGB-Farbmodell

RGB und DisplaysEdit

Eine häufige Anwendung des RGB-Farbmodells ist die Anzeige von Farben auf eine Kathodenstrahlröhre (CRT), eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine Plasmaanzeige oder ein organisches Licht emittierendes Di. OED-Anzeige (OLED) wie ein Fernseher, ein Computermonitor oder ein großer Bildschirm. Jedes Pixel auf dem Bildschirm wird erstellt, indem drei kleine und sehr nahe beieinander liegende RGB-Lichtquellen angesteuert werden. Bei einem gemeinsamen Betrachtungsabstand sind die einzelnen Quellen nicht zu unterscheiden, was das Auge dazu bringt, eine bestimmte Volltonfarbe zu sehen. Alle in der rechteckigen Bildschirmoberfläche zusammen angeordneten Pixel entsprechen dem Farbbild.

Während der digitalen Bildverarbeitung kann jedes Pixel im Computerspeicher oder in der Schnittstellenhardware (z. B. einer Grafikkarte) als Binärwerte für dargestellt werden die roten, grünen und blauen Farbkomponenten. Bei ordnungsgemäßer Verwaltung werden diese Werte über eine Gammakorrektur in Intensitäten oder Spannungen umgewandelt, um die inhärente Nichtlinearität einiger Geräte zu korrigieren, sodass die beabsichtigten Intensitäten auf dem Display wiedergegeben werden.

Der von Sharp freigegebene Quattron verwendet RGB-Farbe und fügt Gelb als Subpixel hinzu, was angeblich eine Erhöhung der Anzahl verfügbarer Farben ermöglicht.

VideoelektronikEdit

RGB ist auch der Begriff, der sich auf eine Art von verwendetem Komponentenvideosignal bezieht in der Videoelektronikindustrie. Es besteht aus drei Signalen – rot, grün und blau -, die an drei separaten Kabeln / Pins übertragen werden. RGB-Signalformate basieren häufig auf modifizierten Versionen der RS-170- und RS-343-Standards für monochrome Videos. Diese Art von Videosignal wird in Europa häufig verwendet, da es das Signal mit der besten Qualität ist, das auf dem Standard-SCART-Anschluss übertragen werden kann. Dieses Signal ist als RGBS bekannt (es gibt auch 4 BNC / RCA-terminierte Kabel), es ist jedoch direkt kompatibel mit RGBHV, das für Computermonitore verwendet wird (normalerweise an 15-poligen Kabeln mit 15-poligen D-Sub- oder 5 BNC-Steckern).

Außerhalb Europas ist RGB als Videosignalformat nicht sehr beliebt. S-Video nimmt diesen Platz in den meisten außereuropäischen Regionen ein. Fast alle Computermonitore auf der ganzen Welt verwenden jedoch RGB.

Video FramebufferEdit

Ein Framebuffer ist ein digitales Gerät für Computer, das Daten im sogenannten Videospeicher (bestehend aus einem Array) speichert von Video-RAM oder ähnlichen Chips). Diese Daten gehen entweder an drei Digital-Analog-Wandler (DACs) (für analoge Monitore), einen pro Primärfarbe oder direkt an digitale Monitore. Angesteuert durch Software schreibt die CPU (oder andere spezialisierte Chips) die entsprechenden Bytes in den Videospeicher, um das Bild zu definieren. Moderne Systeme codieren Pixelfarbwerte, indem sie jeder der R-, G- und B-Komponenten acht Bits zuweisen. RGB-Informationen können entweder direkt von den Pixelbits selbst übertragen oder von einer separaten Farbnachschlagetabelle (CLUT) bereitgestellt werden, wenn indizierte Farbgrafikmodi verwendet werden.

Eine CLUT ist ein spezialisierter RAM, in dem R gespeichert ist. G- und B-Werte, die bestimmte Farben definieren. Jede Farbe hat ihre eigene Adresse (Index) – betrachten Sie sie als beschreibende Referenznummer, die diese spezifische Farbe bereitstellt, wenn das Bild sie benötigt. Der Inhalt der CLUT ähnelt einer Farbpalette. Bilddaten, die indizierte Farben verwenden, geben Adressen innerhalb der CLUT an, um die erforderlichen R-, G- und B-Werte für jedes bestimmte Pixel pixelweise bereitzustellen. Vor dem Anzeigen muss die CLUT natürlich mit R-, G- und B-Werten geladen werden, die die Farbpalette definieren, die für jedes zu rendernde Bild erforderlich ist. Einige Videoanwendungen speichern solche Paletten in PAL-Dateien (das Spiel Age of Empires verwendet beispielsweise mehr als ein halbes Dutzend) und können CLUTs auf dem Bildschirm kombinieren.

RGB24 und RGB32

Dieses indirekte Schema beschränkt die Anzahl der verfügbare Farben in einer Bild-CLUT – normalerweise 256 Würfel (8 Bit in drei Farbkanälen mit Werten von 0 bis 255) – obwohl jede Farbe in der RGB24-CLUT-Tabelle nur 8 Bit enthält, die 256 Codes für jedes der R, G und darstellen B-Vorwahlen, wodurch 16.777.216 Farben möglich werden. Der Vorteil ist jedoch, dass eine indizierte Farbbilddatei erheblich kleiner sein kann als mit nur 8 Bit pro Pixel für jede Primärdatei.

Moderner Speicher ist jedoch weitaus kostengünstiger, wodurch die Notwendigkeit, die Größe der Bilddatei zu minimieren, erheblich reduziert wird. Durch Verwendung einer geeigneten Kombination von Rot-, Grün- und Blauintensitäten können viele Farben angezeigt werden. Aktuelle typische Anzeigeadapter verwenden bis zu 24 Bit Information für jedes Pixel: 8 Bit pro Komponente multipliziert mit drei Komponenten (siehe Abschnitt Digitale Darstellungen unten (24 Bit = 2563, jeder Primärwert von 8 Bit mit Werten von 0 bis 255). Mit diesem System sind 16.777.216 (2563 oder 224) diskrete Kombinationen von R-, G- und B-Werten zulässig, die Millionen verschiedener (wenn auch nicht unbedingt unterscheidbarer) Farbton-, Sättigungs- und Helligkeitsschattierungen liefern. Eine erhöhte Schattierung wurde auf verschiedene Arten implementiert. Einige Formate wie .png- und .tga-Dateien verwenden unter anderem einen vierten Graustufen-Farbkanal als Maskierungsebene, häufig als RGB32 bezeichnet.

Für Bilder mit einem bescheidenen Helligkeitsbereich von den dunkelsten bis zu den hellsten, acht Bits pro Primärfarbe liefern Bilder von guter Qualität, aber extreme Bilder erfordern mehr Bits pro Primärfarbe sowie die fortschrittliche Anzeigetechnologie. Weitere Informationen finden Sie unter HDR-Bildgebung (High Dynamic Range).

NonlinearityEdit

Bei klassischen Kathodenstrahlröhrengeräten (CRT) ist die Helligkeit eines bestimmten Punktes über dem Fluoreszenzschirm aufgrund des Aufpralls beschleunigter Elektronen nicht proportional zu den an die Elektronenkanonensteuerung angelegten Spannungen Gitter, aber zu einer expansiven Funktion dieser Spannung. Der Betrag dieser Abweichung wird als Gammawert (γ {\ displaystyle \ gamma}) bezeichnet, das Argument für eine Potenzgesetzfunktion, das dieses Verhalten genau beschreibt. Eine lineare Antwort wird durch einen Gammawert von 1,0 gegeben, aber tatsächliche CRT-Nichtlinearitäten haben einen Gammawert um 2,0 bis 2,5.

In ähnlicher Weise ist die Intensität der Ausgabe auf Fernseh- und Computeranzeigegeräten nicht direkt proportional zu R, G und B legten elektrische Signale an (oder Dateidatenwerte, die sie über Digital-Analog-Wandler ansteuern). Bei einer typischen Standard-2,2-Gamma-CRT-Anzeige gibt ein RGB-Wert für die Eingangsintensität von (0,5, 0,5, 0,5) nur etwa 22% der vollen Helligkeit (1,0, 1,0, 1,0) anstelle von 50% aus. Um die richtige Antwort zu erhalten, wird eine Gammakorrektur beim Codieren der Bilddaten und möglicherweise weitere Korrekturen als Teil des Farbkalibrierungsprozesses des Geräts verwendet. Gamma beeinflusst sowohl Schwarzweißfernsehen als auch Farbe. In Standard-Farbfernsehern werden Sendesignale gammakorrigiert.

RGB und KamerasEdit

Bei Farbfernseh- und Videokameras, die vor den 1990er Jahren hergestellt wurden, wurde das einfallende Licht durch Prismen und getrennt Filter in die drei RGB-Primärfarben, die jede Farbe in eine separate Videokameraröhre (oder Aufnahmeröhre) einspeisen. Diese Röhren sind eine Art Kathodenstrahlröhre, nicht zu verwechseln mit der von CRT-Anzeigen.

Mit der Einführung der kommerziell realisierbaren CCD-Technologie (Charge Coupled Device) in den 1980er Jahren wurden zunächst die Aufnehmerröhren eingeführt wurden durch diese Art von Sensor ersetzt. Später wurde eine Integrationselektronik in höherem Maßstab eingesetzt (hauptsächlich von Sony), die die Zwischenoptik vereinfachte und sogar entfernte, wodurch die Größe von Heimvideokameras verringert und schließlich die Entwicklung vollständiger Camcorder zur Folge hatte. Gegenwärtige Webcams und Mobiltelefone mit Kameras sind die am meisten miniaturisierten kommerziellen Formen dieser Technologie.

Fotografische Digitalkameras, die einen CMOS- oder CCD-Bildsensor verwenden, arbeiten häufig mit einigen Variationen des RGB-Modells. In einer Bayer-Filteranordnung erhält Grün doppelt so viele Detektoren wie Rot und Blau (Verhältnis 1: 2: 1), um eine höhere Luminanzauflösung als die Chrominanzauflösung zu erzielen. Der Sensor verfügt über ein Raster aus roten, grünen und blauen Detektoren, die so angeordnet sind, dass die erste Zeile RGRGRGRG ist, die nächste GBGBGBGB ist und diese Sequenz in nachfolgenden Zeilen wiederholt wird. Für jeden Kanal werden fehlende Pixel durch Interpolation im Demosaikierungsprozess erhalten, um das vollständige Bild aufzubauen. Früher wurden auch andere Verfahren angewendet, um die RGB-Messungen der Kamera in einem Standard-RGB-Farbraum als sRGB abzubilden.

RGB und ScannerEdit

Beim Rechnen ist ein Bildscanner ein Gerät, das Bilder (gedruckter Text, Handschrift oder ein Objekt) optisch scannt und in ein digitales Bild konvertiert, das auf einen Computer übertragen wird. Unter anderem gibt es Flach-, Trommel- und Filmscanner, von denen die meisten RGB-Farben unterstützen. Sie können als Nachfolger früher Telefotographie-Eingabegeräte angesehen werden, die aufeinanderfolgende Abtastleitungen als analoge Amplitudenmodulationssignale über Standardtelefonleitungen an geeignete Empfänger senden konnten. Solche Systeme wurden seit den 1920er bis Mitte der 1990er Jahre in der Presse eingesetzt. Farbtelephotographien wurden nacheinander als drei getrennte RGB-gefilterte Bilder gesendet.

Derzeit verfügbare Scanner verwenden normalerweise ein ladungsgekoppeltes Gerät (CCD) oder einen Kontaktbildsensor (CIS) als Bildsensor, während ältere Trommelscanner eine Fotovervielfacherröhre als Bildsensor verwenden. Frühe Farbfilmscanner verwendeten eine Halogenlampe und ein Dreifarbenfilterrad, sodass drei Belichtungen erforderlich waren, um ein einzelnes Farbbild abzutasten. Aufgrund von Erwärmungsproblemen, von denen das Schlimmste die mögliche Zerstörung des gescannten Films ist, wurde diese Technologie später durch nicht erhitzende Lichtquellen wie Farb-LEDs ersetzt.