Existem vários tipos diferentes de limitações a serem consideradas.
Efeitos para os quais o caminho de um raio depende do seu comprimento de onda
Essa é uma classe de efeitos para a qual a renderização espectral é necessária, e vários exemplos interessantes já foram dados na resposta de Benedikt Bitterli . Um exemplo simples é um prisma que divide a luz branca em um espectro, fornecendo cores do arco-íris. Raios de diferentes comprimentos de onda são refratados por diferentes ângulos à medida que passam pelo prisma, resultando na luz que atinge a parede atrás do prisma sendo dividida em suas cores constituintes.
Isso significa que na vida real, o brilho da luz amarela monocromática através de um prisma resultará na saída da luz amarela, mas o brilho de uma mistura de luz vermelha e verde que se aproxima do amarelo resultará em luz vermelha e verde separada. Ao renderizar usando apenas três cores primárias, a luz branca será dividida em apenas essas três cores, dando efeitos de arco-íris que parecem descontínuos e a luz monocromática que não deve ser dividida será dividida em seus componentes de cores primárias aproximados. A divisão da luz branca pode ser melhorada usando um número maior de cores primárias, mas isso ainda dará descontinuidades de perto, e os resultados da luz monocromática ainda serão divididos, embora de maneira mais restrita. Para resultados precisos, um espectro contínuo deve ser amostrado,
Efeitos de superfície que não podem ser capturados em uma única imagem estática
A iridescência , por exemplo, mostra uma cor diferente para cada olho, para que uma imagem estática não pareça a mesma do objeto original. Existem muitos exemplos do cotidiano que você pode não perceber a princípio. Muitos pássaros comuns têm penas iridescentes, embora pareçam pretos ou cinza à distância. De perto, eles são surpreendentemente coloridos.
Um renderizador que usa apenas três cores primárias não poderá produzir a difusão da luz com base no comprimento de onda necessário para esse efeito. Um renderizador espectral pode simular a propagação corretamente, mas o efeito total ainda não pode ser capturado em uma única imagem. Mesmo uma fotografia em 2d não pode capturar isso corretamente, enquanto uma fotografia em 3D de um objeto iridescente dará esse efeito cintilante, pois as fotografias correspondentes aos olhos esquerdo e direito terão cores diferentes. Essa é uma limitação das imagens 2D, em vez do próprio espaço de cores RGB. No entanto, mesmo em uma imagem 3d, haverá cores no objeto iridescente que não são exibidas corretamente, devido à incapacidade do RGB de exibir cores monocromáticas, conforme descrito abaixo.
Cores que o olho humano pode detectar e não podem ser exibidas em RGB
O RGB era historicamente dependente do dispositivo e, portanto, não confiável entre plataformas. Existem melhorias perceptualmente uniformes independentes do dispositivo, como o Lab do espaço de cores , mas ainda são tricromáticas (com 3 componentes). Não é imediatamente óbvio por que três componentes são insuficientes para exibir todas as cores que podem ser percebidas por um olho tricromático, mas este artigo explica bem e de forma acessível. Na página 7:
Por exemplo, usando um sistema moderno de exibição a laser com primárias monocromáticas a 635 nm (vermelho), 532 nm (verde) e 447 nm (azul), vamos ver se podemos simular a percepção de uma luz monocromática a 580 nm (uma cor laranja). Como o estímulo monocromático laranja excita os cones esverdeados e avermelhados, uma contribuição é requerida pelas primárias verde e vermelha, enquanto nenhuma contribuição é requerida do primário azul. O problema é que o primário verde também excita os cones azulados, tornando impossível replicar exatamente o estímulo laranja
O diagrama das sensibilidades dos cones do olho humano (também na página 7) mostra a amplitude da sobreposição e ajuda a visualizar essa explicação. Eu incluí um gráfico semelhante da Wikipedia aqui: (clique no gráfico para a localização da Wikipedia)
Em resumo, a sobreposição entre a gama de cores que pode ser captada por cada um dos três cones diferentes (sensores de cores) do olho humano significa que uma cor monocromática pode ser distinguida de uma mistura aproximada de cores primárias e, portanto, misturando cores primárias. as cores nunca podem exibir com precisão todas as cores monocromáticas.
Essa diferença geralmente não é perceptível na vida cotidiana, pois a maioria de nossos arredores emite ou reflete luz através de uma ampla gama de frequências, em vez de cores monocromáticas únicas. No entanto, uma exceção notável são as lâmpadas de sódio. Se você mora em uma parte do mundo que usa essas luzes da rua amarelo-laranja, a luz emitida é monocromática e parecerá sutilmente diferente de uma fotografia impressa ou uma imagem na tela. O comprimento de onda da luz de sódio passa a ser os 580 nm do exemplo citado acima. Se você não mora em algum lugar com iluminação pública de sódio, pode ver a mesma luz de comprimento de onda borrifando sal de mesa finamente triturado (cloreto de sódio) sobre uma chama. Os pontos de luz amarelos cintilantes não podem ser capturados com precisão no filme ou exibidos na tela. Quaisquer que sejam as três cores primárias que você escolher,
Observe que essa limitação se aplica igualmente à mistura de 3 cores primárias de tinta, ao uso de 3 produtos químicos fotorreativos em um filme de câmera ou a uma fotografia com uma câmera digital com 3 sensores de cores diferentes ou um sensor único com 3 filtros de cores primárias diferentes. Não é apenas um problema digital e não se restringe apenas ao espaço de cores RGB. Mesmo as melhorias introduzidas pelo espaço de cores do Lab e suas variantes não podem recuperar as cores ausentes.
Efeitos diversos
Várias reflexões difusas (sangramento de cor)
Se uma superfície mate colorida estiver perto de uma superfície branca mate, a superfície branca mostrará um pouco da cor da outra superfície. Isso pode ser modelado razoavelmente bem usando componentes puramente vermelhos, verdes e azuis. A mesma combinação de vermelho, verde e azul que deu a cor da superfície colorida pode refletir a superfície branca e mostrar um pouco dessa cor novamente. No entanto, isso só funciona se a segunda superfície for branca. Se a segunda superfície também for colorida, o sangramento da cor será impreciso, em alguns casos drasticamente.
Imagine duas superfícies com uma cor semelhante. Um reflete uma faixa estreita de comprimentos de onda em torno do amarelo. O outro reflete uma ampla gama de comprimentos de onda entre vermelho e verde e, como resultado, também parece amarelo. Na vida real, a luz que aparece em uma superfície devido à outra não será simétrica. A maior parte da luz que atinge a superfície do amplo intervalo de comprimento da outra será refletida novamente, pois o intervalo estreito de comprimentos de onda recebidos está dentro do intervalo mais amplo. No entanto, a maior parte da luz que atinge a superfície da faixa estreita de comprimentos de onda estará fora da faixa estreita e não será refletida. Em um renderizador RGB, ambas as superfícies serão modeladas como uma mistura de vermelho monocromático e verde monocromático, não dando diferença na luz refletida.
Este é um exemplo extremo em que a diferença será notada instantaneamente aos olhos, mas haverá pelo menos uma diferença sutil na maioria das imagens que incluem sangramento de cor.
Materiais que absorvem um comprimento de onda e emitem outro
A resposta de joojaa descreve a absorção da luz ultravioleta pela neve, a ser reemitida como luz visível. Eu nunca tinha ouvido isso acontecer com a neve antes (e, frustrantemente, não consegui encontrar nenhuma evidência para apoiá-la - embora isso explique por que a neve é "mais branca que a branca"). No entanto, existem muitas evidências de que isso acontece com uma ampla variedade de outros materiais, alguns dos quais são adicionados a roupas para lavar detergentes e papel, para dar uma cor branca extra brilhante. Isso permite que a luz visível total que sai de uma superfície seja maior que a luz visível total recebida por essa superfície, que novamente não é modelada bem usando apenas RGB. Se você quiser ler mais sobre isso, o termo a ser pesquisado é Fluorescência .
Olhos com mais de 3 cores primárias
Existem animais com mais de 3 tipos de cones nos olhos, permitindo perceber mais de 3 cores primárias. Por exemplo, muitos pássaros, insetos e peixes são tetracromatos , percebendo quatro cores primárias. Alguns são até pentacromatos , percebendo cinco. O intervalo de cores que essas criaturas podem ver diminui o alcance exibido usando apenas RGB. Muito além deles, está o camarão mantis , que é um dodecachromat, vendo cores baseadas em 12 cones diferentes. Nenhum desses animais seria satisfeito com uma tela RGB.
Mas, mais seriamente, mesmo para imagens destinadas aos olhos humanos, acredita-se que existem tetracromatos humanos que veem em quatro cores primárias e possivelmente alguns que veem até 5 ou 6. Atualmente, essas pessoas parecem não estar presentes. em número suficiente para tornar as exibições com mais de três cores primárias comercialmente viáveis, mas se no futuro se tornar mais fácil identificar quantas cores primárias uma pessoa pode ver, isso poderá se tornar uma característica atraente, levando a que ela se espalhe por toda a população nas gerações futuras. Portanto, se você deseja que seus bisnetos apreciem seu trabalho, talvez seja necessário torná-lo compatível com um monitor hexacromático ...
Não é realmente relevante para esta pergunta, mas relacionado: se você deseja ver cores que não estão disponíveis no mundo real ou em imagens RGB, dê uma olhada em Cores quiméricas ...
