Trộn màu ánh sáng theo hệ cộng RGB nghĩa là chiếu chồng các chùm sáng lên nhau: đỏ cộng lục ra vàng, lục cộng lam ra xanh lơ, đỏ cộng lam ra hồng tím, và cả ba màu đỏ, lục, lam cộng lại ra trắng. Gọi là hệ "cộng" vì càng thêm ánh sáng, màu càng sáng. Đây là cách mọi màn hình điện thoại, tivi, máy chiếu và đèn sân khấu tạo ra màu, và là lý do ba chữ R, G, B (red, green, blue) có mặt khắp nơi trong công nghệ.
Ba màu cơ bản của ánh sáng
Với ánh sáng, ba màu cơ bản là đỏ, lục và lam. Chúng được chọn không phải vì "đẹp" mà vì khớp với ba loại tế bào nón trong mắt người, nhạy nhất ở vùng bước sóng dài, trung bình và ngắn. Bằng cách thay đổi độ sáng của ba chùm đỏ, lục, lam, ta kích thích ba loại nón theo đủ mọi tỉ lệ, và não thấy được một dải màu rất rộng.
| Trộn | Kết quả | Ghi chú |
|---|---|---|
| Đỏ + Lục | Vàng | Gây ngạc nhiên nhất, vì sơn đỏ trộn sơn xanh lá ra nâu |
| Lục + Lam | Xanh lơ (cyan) | Màu nước bể bơi |
| Đỏ + Lam | Hồng tím (magenta) | Không có trong cầu vồng |
| Đỏ + Lục + Lam | Trắng | Khi ba chùm đủ sáng và cân bằng |
| Không chùm nào | Đen | Màn hình tắt |
Đỏ cộng lục ra vàng là điều nhiều người không tin cho tới khi tự nhìn thấy. Lý do là ánh vàng tinh khiết (khoảng 580 nm) kích thích cả nón "đỏ" lẫn nón "lục" gần đều nhau. Một hỗn hợp ánh đỏ và ánh lục cũng kích thích hai loại nón y như vậy. Não không phân biệt được hai trường hợp, nên đều thấy vàng. Màn hình điện thoại không hề có điểm ảnh màu vàng; mọi màu vàng bạn thấy trên đó là đỏ và lục chồng lên nhau.
Từ Young, Helmholtz tới bức ảnh màu đầu tiên
Năm 1802, nhà khoa học người Anh Thomas Young đề xuất rằng mắt chỉ cần ba loại "bộ thu" để thấy mọi màu. Giữa thế kỷ 19, Hermann von Helmholtz phát triển ý tưởng này thành thuyết ba màu (thuyết Young – Helmholtz). Nhà vật lý James Clerk Maxwell dùng nó để làm một việc đáng kinh ngạc: năm 1861, ông cùng nhiếp ảnh gia Thomas Sutton chụp một chiếc nơ vải kẻ ô ba lần qua ba kính lọc đỏ, lục, lam, rồi chiếu ba tấm ảnh chồng lên nhau qua ba kính lọc tương ứng. Kết quả là một hình ảnh có màu, thường được coi là bức ảnh màu đầu tiên dựa trên nguyên lý ba màu.
Ngót một thế kỷ rưỡi sau, nguyên lý đó vẫn nguyên vẹn trong cảm biến máy ảnh số: mỗi điểm ảnh của cảm biến được phủ một kính lọc đỏ, lục hoặc lam, sắp theo một ô mẫu. Phần mềm tính toán kết hợp ba kênh để cho ra màu cuối cùng.
Bóng màu: thí nghiệm đẹp nhất của hệ cộng
Đặt ba đèn đỏ, lục, lam chiếu vào một bức tường trắng sao cho chúng chồng lên nhau, tường sẽ trắng. Giờ đưa một bàn tay vào giữa đèn và tường. Thay vì một cái bóng đen, bạn thấy ba cái bóng nhiều màu: chỗ chỉ thiếu đèn đỏ, bóng có màu xanh lơ (lục cộng lam); chỗ thiếu đèn lục, bóng màu hồng tím; chỗ thiếu đèn lam, bóng màu vàng. Chỉ chỗ nào cả ba đèn bị che mới đen. Nhiều bảo tàng khoa học trên thế giới trưng bày thí nghiệm này vì nó cho thấy trực quan cách hệ cộng hoạt động.
Ở nhà, có thể làm phiên bản đơn giản bằng ba đèn pin và ba mẩu giấy bóng kính màu đỏ, xanh lá, xanh dương. Giấy bóng kính không lọc tinh như kính lọc chuyên dụng, nên màu sẽ kém tinh khiết, nhưng vẫn đủ thấy ý tưởng.
Hệ cộng trong đời sống
- Màn hình: mỗi điểm ảnh gồm ba điểm ảnh con đỏ, lục, lam. Nhìn thật gần bằng kính lúp sẽ thấy chúng.
- Đèn LED đổi màu: dải đèn trang trí có ba chip đỏ, lục, lam trong một bóng; điều khiển độ sáng từng chip để ra màu mong muốn.
- Đèn sân khấu: chiếu chồng nhiều đèn màu để tạo không khí; người làm ánh sáng sân khấu phải nắm rõ hệ cộng.
- Mã màu trên máy tính: màu được ghi bằng ba con số từ 0 đến 255 cho R, G, B, hoặc dạng mã HEX như #FF0000 cho đỏ. Danh mục Phối màu có bài riêng về mã màu.
Giới hạn của hệ cộng
Ba màu cơ bản không tạo ra được mọi màu mắt người thấy được. Tập hợp các màu một thiết bị hiện được gọi là gam màu (gamut). Màu lục tinh khiết của tia laser hay màu xanh lơ rực của một số loài chim có thể nằm ngoài gam màu của màn hình thông thường. Vì vậy ảnh chụp cánh bướm Morpho trên điện thoại không bao giờ rực bằng ngoài đời. Các màn hình đời mới mở rộng gam màu bằng đèn nền tốt hơn và chấm lượng tử, nhưng vẫn chưa phủ hết những gì mắt cảm nhận.
Góc nhìn hôm nay: tự nhìn thấy RGB
Thử nhỏ một giọt nước lên màn hình điện thoại đang hiện nền trắng hoặc nền vàng: giọt nước hoạt động như kính lúp, bạn sẽ thấy những điểm đỏ, lục, lam li ti. Hoặc chụp cận màn hình bằng một điện thoại khác ở chế độ macro. Với nền vàng, bạn sẽ thấy chỉ có điểm đỏ và lục sáng, điểm lam tắt, đúng như bảng trộn màu ở trên. Lau khô màn hình sau khi thử.
Ai làm thiết kế, chụp ảnh, dựng video nên tìm hiểu thêm về không gian màu sRGB, Display P3 để hiểu vì sao cùng một tấm ảnh trông khác nhau trên các màn hình.
Câu hỏi thường gặp
RGB là gì?
RGB là viết tắt của red, green, blue, tức đỏ, lục, lam, ba màu cơ bản của ánh sáng. Trộn chúng với độ sáng khác nhau tạo ra hầu hết các màu trên màn hình.
Vì sao ánh sáng đỏ trộn lục lại ra vàng?
Vì hỗn hợp ánh đỏ và ánh lục kích thích tế bào nón trong mắt gần giống hệt ánh vàng tinh khiết. Não không phân biệt được hai trường hợp nên đều thấy màu vàng.
Trộn màu ánh sáng khác trộn màu sơn thế nào?
Ánh sáng là hệ cộng: càng thêm màu càng sáng, ba màu cơ bản ra trắng. Sơn và mực là hệ trừ: mỗi lớp màu hấp thụ bớt ánh sáng, càng thêm càng tối, trộn nhiều màu ra nâu hoặc đen.
Bức ảnh màu đầu tiên ra đời khi nào?
Năm 1861, James Clerk Maxwell và Thomas Sutton chụp chiếc nơ vải kẻ ô qua ba kính lọc đỏ, lục, lam rồi chiếu chồng lên nhau, thường được coi là ảnh màu đầu tiên theo nguyên lý ba màu.