Mô hình màu RGB

Mô hình màu RGB sử dụng một hệ thống bổ sung trong đó ánh sáng đỏ, xanh lá cây và xanh dương được kết hợp theo nhiều cách khác nhau để tạo ra các màu sắc khác. RGB, viết tắt của red (đỏ), green (xanh lá cây) và blue (xanh dương), là ba màu cơ bản trong mô hình ánh sáng bổ sung.

Lưu ý rằng mô hình màu RGB không định nghĩa chính xác các màu như 'đỏ', 'xanh lá cây' và 'xanh dương', vì vậy cùng một giá trị RGB có thể tạo ra các màu khác nhau trên các thiết bị khác nhau dù sử dụng cùng một mô hình màu. Dù chúng cùng sử dụng một mô hình màu chung, không gian màu thực tế của chúng có thể thay đổi đáng kể.

Lịch sử

Việc sử dụng mô hình màu RGB làm tiêu chuẩn cho việc hiển thị màu trên Internet có nguồn gốc từ các tiêu chuẩn ti vi màu của RCA vào năm 1952 và việc Edwin Land áp dụng tiêu chuẩn RGB trong các máy ảnh Land/Polaroid.

Cơ sở sinh học

Các màu cơ bản liên quan nhiều hơn đến sinh học thay vì vật lý, dựa trên phản ứng của mắt người với ánh sáng. Mắt người chứa các tế bào cảm quang hình nón, gọi là tế bào hình nón, phản ứng mạnh nhất với ánh sáng vàng-xanh lá (tế bào hình nón L), xanh lá (tế bào hình nón M) và xanh dương (tế bào hình nón S) tương ứng với các bước sóng khoảng 564 nm, 534 nm và 420 nm. Ví dụ, màu vàng xuất hiện khi các tế bào cảm nhận ánh sáng vàng-xanh lá được kích thích nhiều hơn một chút so với tế bào cảm nhận xanh lá cây, và màu đỏ xuất hiện khi các tế bào cảm nhận ánh sáng vàng-xanh lá được kích thích nhiều hơn so với tế bào cảm nhận xanh lá cây.

Mặc dù các tế bào cảm quang không đạt đỉnh ở các bước sóng của màu 'đỏ', 'xanh lá' và 'xanh dương', ba màu này được coi là cơ bản vì chúng có thể kích thích ba loại tế bào cảm quang một cách độc lập.

Để tạo ra dải màu tối ưu cho các loài động vật khác, có thể cần sử dụng các màu cơ bản khác. Ví dụ, các loài có bốn loại tế bào cảm quang, như nhiều loài chim, có thể cần đến bốn màu cơ bản; trong khi các loài chỉ có hai loại tế bào cảm quang, như hầu hết động vật có vú, chỉ cần hai màu cơ bản.

RGB và hiển thị

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của mô hình màu RGB là trong việc hiển thị màu sắc trên các thiết bị như màn hình CRT, LCD và plasma, bao gồm cả máy tính và ti vi. Mỗi pixel trên màn hình được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính dưới dạng các giá trị riêng biệt cho màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương. Những giá trị này được chuyển đổi thành cường độ ánh sáng và gửi đến màn hình. Nhờ vào sự kết hợp của các cường độ ánh sáng đỏ, xanh lá cây và xanh dương, màn hình có thể tái tạo hầu hết các màu trong dải màu từ đen đến trắng. Ví dụ, các màn hình máy tính tiêu chuẩn vào năm 2003 sử dụng 24 bit thông tin cho mỗi pixel, với 8 bit cho mỗi màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương, tạo ra 256 mức cường độ cho mỗi màu và khoảng 16,7 triệu màu khác nhau.

Công nghiệp điện tử

RGB là một dạng tín hiệu thành phần video, phổ biến trong ngành công nghiệp điện tử sản xuất thiết bị nghe nhìn. Nó bao gồm ba tín hiệu riêng biệt - đỏ, xanh lá cây và xanh dương - được truyền qua ba dây cáp khác nhau. Đôi khi cần thêm các cáp phụ để truyền tín hiệu đồng bộ. Các định dạng tín hiệu RGB phổ biến dựa trên các phiên bản sửa đổi của các tiêu chuẩn RS-170 và RS-343 cho thiết bị hiển thị video đơn sắc. Loại tín hiệu này rất phổ biến ở châu Âu vì chất lượng tốt của nó khi truyền qua các kết nối SCART tiêu chuẩn. Tuy nhiên, ngoài châu Âu, RGB không phải là tín hiệu video phổ biến, với S-Video chiếm ưu thế ở nhiều khu vực khác. Dù vậy, hầu hết các màn hình máy tính trên thế giới vẫn sử dụng RGB.

Biểu diễn dạng số 24 bit

Khi được biểu diễn dưới dạng số, các giá trị RGB trong mô hình 24 bpp (bit mỗi pixel) thường được ghi bằng ba số nguyên từ 0 đến 255 (2^8 - 1), mỗi số đại diện cho cường độ của màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương theo thứ tự đó.

Số lượng màu tối đa có thể tạo ra là:

$256\times <!--\; \times \; -->256\times <!--\; \times \; -->256$ hoặc ${256}^3$ hoặc $2^{24}=\mathrm{16.777.216}$

Ví dụ về các màu:

• (0, 0, 0) là màu đen
• (255, 255, 255) là màu trắng
• (255, 0, 0) là màu đỏ
• (0, 255, 0) là màu xanh lá cây
• (0, 0, 255) là màu xanh dương
• (255, 255, 0) là màu vàng
• (0, 255, 255) là màu cyan
• (255, 0, 255) là màu hồng

Định nghĩa trên dựa trên một tiêu chuẩn được gọi là toàn bộ khoảng RGB. Tuy nhiên, trong video kỹ thuật số, thường không sử dụng toàn bộ khoảng này. Thay vào đó, video RGB áp dụng các thang độ và giá trị tương đối như (16, 16, 16) cho màu đen, (235, 235, 235) cho màu trắng, v.v. Ví dụ, những thang độ và giá trị tương đối này được áp dụng trong định nghĩa RGB kỹ thuật số theo tiêu chuẩn CCIR 601.

Kiểu 16 bit

Có một kiểu 16 bpp, trong đó có thể có 5 bit cho mỗi màu, gọi là kiểu 555, hoặc thêm một bit nữa cho màu xanh lá cây (vì mắt con người nhạy cảm hơn với màu này), gọi là kiểu 565. Kiểu 24 bpp thường được gọi là màu thật, trong khi kiểu 16 bpp được biết đến là màu cao.

Kiểu 32 bit

Kiểu 32 bpp thực tế giống hệt kiểu 24 bpp, vì thực tế có 8 bit cho mỗi màu thành phần, và 8 bit dư còn lại thường không được sử dụng (trừ khi dùng cho kênh alpha). Việc mở rộng kiểu 32 bpp chủ yếu nhằm tăng tốc độ truy cập dữ liệu, vì phần cứng hiện nay thường xử lý dữ liệu được sắp xếp theo byte chia hết cho 2 một cách nhanh chóng, so với dữ liệu không được sắp xếp như vậy.

Kiểu 48 bit

Kiểu '16-bit' cũng có thể đề cập đến việc sử dụng 16 bit cho mỗi màu trong kiểu 48 bpp. Kiểu này cho phép biểu diễn tới 65.535 sắc thái cho mỗi màu, thay vì chỉ 255 như kiểu 24 bpp. Đây là tiêu chuẩn được áp dụng trong các phần mềm chỉnh sửa hình ảnh chuyên nghiệp như Photoshop của Adobe, nhằm duy trì độ chính xác cao hơn khi áp dụng nhiều thuật toán lọc hình ảnh. Với kiểu 8 bit cho mỗi màu, các lỗi làm tròn có xu hướng tích lũy qua mỗi lần lọc và làm giảm chất lượng hình ảnh cuối cùng.

RGBA

Để đáp ứng nhu cầu về hình ảnh ghép, RGB đã được mở rộng với thêm một kênh 8 bit cho độ trong suốt, tạo thành định dạng 32 bpp. Kênh này, thường được gọi là kênh alpha, giúp tạo ra định dạng RGBA. Điều quan trọng là RGBA không thay đổi mô hình RGB cơ bản mà chỉ thêm thông tin về độ trong suốt vào cùng một tệp màu.

Phi tuyến tính

Cường độ màu hiển thị trên các thiết bị không luôn tương ứng với giá trị R, G, B. Ví dụ, giá trị 127 gần như là giữa khoảng 0 và 255, nhưng cường độ ánh sáng khi thiết bị hiển thị (127, 127, 127) chỉ đạt khoảng 18% so với khi hiển thị (255, 255, 255), thay vì 50%. Xem phần sửa chữa gamma để tìm hiểu chi tiết về vấn đề này.

Kiểm tra màu sắc chuyên nghiệp

Để tái tạo màu sắc chính xác trong môi trường chuyên nghiệp, cần thực hiện kiểm tra màu sắc cho tất cả các thiết bị liên quan trong quy trình sản xuất. Điều này nhằm đảm bảo sự nhất quán về màu sắc khi qua nhiều bước chuyển đổi giữa các không gian màu khác nhau. Các quá trình sáng tạo và can thiệp vào hình ảnh số hóa cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng do sự suy giảm gam màu. Vì vậy, việc làm việc với hình ảnh 48 bpp (16 bit mỗi kênh) giúp duy trì độ phong phú của gam màu và giảm thiểu suy giảm.

Màu sắc trong thiết kế Web

Trong thiết kế web, màu sắc thường được biểu diễn bằng mô hình RGB; xem các màu web để hiểu cách sử dụng màu trong HTML và các ngôn ngữ liên quan. Trước đây, với giới hạn độ sâu màu của màn hình, bảng màu RGB bị giới hạn ở 216 màu, theo định nghĩa của Netscape Color Cube. Tuy nhiên, với sự phổ biến của thiết bị hiển thị 24-bit, việc sử dụng toàn bộ 16,7 triệu màu RGB trong mã HTML không còn là vấn đề với hầu hết người dùng.

Tóm lại, bảng màu web an toàn gồm 216 tổ hợp màu từ đỏ, xanh lá cây, và xanh dương, với mỗi màu có thể có một trong sáu giá trị hex là: #00, #33, #66, #99, #CC, hoặc #FF. Điều này cho thấy rằng 6 = 216.

Mô hình màu RGB trong HTML được chính thức công nhận là tiêu chuẩn Internet từ phiên bản HTML 3.2, mặc dù nó đã được áp dụng từ trước đó.

Liên kết ngoài

• Bảng màu - Bảng các màu thân thiện với web dành cho các nhà phát triển web
• Bảng mã màu tiếng Việt
• Cần Java-Plugin RGB-Color Mixer
• Học qua Mô phỏng Mô hình Màu RGB