Aditivní míšení barev – pixely

Pokus číslo: 1834

  • Cíl pokusu

    Cílem experimentu je porozumět způsobu, jakým displeje mobilních telefonů, tabletů, počítačů či televizí (např. technologie LCD či OLED) vytvářejí jednotlivé barvy.

  • Pomůcky

    USB mikroskop, displej mobilního telefonu (resp. tabletu, notebooku atd.)

  • Teorie

    Barevné obrazovky digitálních zařízení kolem nás jsou tvořeny tzv. pixely. Každý pixel se skládá ze tří částí, tzv. subpixelů – červeného, zeleného a modrého. Výsledný barevný vjem, který naše oko získává, vzniká díky tzv. aditivnímu míšení těchto tří barev; tento barevný model je známý pod zkratkou RGB.

    Požadovaný barevný odstín závisí na tom, jak intenzivní světlo jednotlivé subpixely vydávají. Pokud necháme současně svítit například modré a červené subpixely, bude oko toto složení vyhodnocovat jako fialovou barvu, přičemž její zabarvení více „do červena“ nebo „do modra“ bude dáno intenzitou červeného a modrého světla.

    Z technologického hlediska dodejme, že zatímco v OLED obrazovkách jsou jednotlivé subpixely přímo zdroji barevného světla, v případě LCD obrazovek je situace komplikovanější. LCD obrazovky jsou podsvíceny bílým světlem, jehož intenzita je v každém subpixelu určena natočením tekutých krystalů; barva subpixelu je pak dána barevným filtrem.

    Více se aditivnímu míšení barev věnuje pokus Aditivní míšení barev.

  • Postup

    1. Pomocí Malování, Wordu nebo jiného podobného nástroje si na obrazovce počítače či tabletu připravte několik čtverců různých barev – červený, modrý, žlutý, bílý apod.

    2. Zapněte program, který obsluhuje USB mikroskop.

    3. Mikroskop přiložte k monitoru a doostřete tak, aby nebyly pixely rozmazané.

    4. Postupně prozkoumejte, jak pod mikroskopem vypadají jednotlivé barvy.

  • Vzorový výsledek

    Červená, žlutá, modrá, bílá a fialová plocha na displeji notebooku pohledem USB mikroskopu. Je patrné, že například žlutá barva vzniká na obrazovce složením červené a zelené barvy, bílá barva je pak kombinací všech tří subpixelů.

    Obr. 1: Realizace různých barev pomocí pixelů (studovaná barva je vždy napravo od svého pixelového vyjádření)
  • Technické poznámky

    • Program, který pracuje s USB mikroskopem, předem nainstalujte a vyzkoušejte.

    • Mikroskop přikládejte na plochu monitoru opatrně, aby nedošlo k poškrábání obrazovky.

    • USB mikroskopy jsou obvykle vybaveny stmívatelnými diodami, které osvětlují přibližovaný objekt. Pro tento pokus je vhodné diody zcela vypnout, aby nevznikaly odlesky od lesklé (ale i matné) plochy monitoru.

  • Metodická poznámka

    Může být zajímavé studenty upozornit, že různé odstíny například červené barvy vypadají pod mikroskopem odlišně. Přitom lze ukázat, že pokud na RGB paletě barev, kterou Malování či Word obsahují, vynulujete podíl složek G (zelená) a B (modrá), zůstanou svítit skutečně pouze červené pixely.

  • Související experimenty

    Pokud nemáte k dispozici USB mikroskop, lze aditivní míšení barev demonstrovat například způsobem popsaným v pokusu Aditivní míšení barev.

    Pixely lze pomocí USB mikroskopu studovat také kvantitativně, jak popisuje pokus Měření velikosti pixelu.

Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: vyžaduje specifické pomůcky
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: 3–10 minut
Multimediální encyklopedie fyziky