Istniejące systemy kolorów, takie jak RGB i CYMK, są oparte na tekście i wymagają szerokiego zakresu wartości do reprezentowania różnych kolorów, co utrudnia ich obliczenie i czasochłonną konwersję. Niedawno badacze z Uniwersytet Miejski w Hongkongu (CityU) dokonała przełomu, opracowując innowacyjny system kolorów o nazwie „C₂₃₅”, oparty na liczbach pierwszych, umożliwiający wydajne kodowanie i efektywną kompresję kolorów. Może ujednolicić istniejące systemy kolorów i ma potencjał zastosowania w różnych zastosowaniach, takich jak projektowanie energooszczędnego systemu LCD i kolorowanie kodonów DNA.

Obecnie dwa najczęściej używane systemy kolorów to RGB (czerwony, zielony, niebieski), system jasnych kolorów, który zawiera 3 × 256 wartości symboli literowych, oraz CMYK (cyjan, magenta, żółty, kluczowa czerń), pigmentowy system kolorów zawierający 4×100 wartości symboli literowych. Inne ramki kolorów, takie jak HSV (odcień, nasycenie, wartość), pochodzą z RGB i CMYK.

Chociaż te systemy kolorów są powszechnie stosowane, mają wiele wad. Kody kolorów oparte na literach utrudniają wyraźne wyrażenie związku między kolorami a obliczeniami za pomocą operacji matematycznych i są nieskuteczne w konwersjach między różnymi kolorami. Ponadto każdy z R, G i B, zakodowany jako (r, g, b), w systemie RGB ma 256 wartości [0, 1, 2, …, 255], podczas gdy każdy z C, M, Y i K w systemie CMYK ma 100 wartości. Trudno jest rozmieścić i przydzielić tak wiele kolorów i odcieni na kole kolorów, a duża liczba wartości kolorów może powodować ogromne obciążenie obliczeniowe przy łączeniu niektórych z nich w celu wygenerowania preferowanych kolorów.

Aby przezwyciężyć te niedociągnięcia i stworzyć lepszy system kolorów, zespół badawczy kierowany przez Profesor Way Kuoprezes i wybitny profesor uniwersytecki w CityU, niedawno stworzył nową i innowacyjną strukturę kolorów, C₂₃₅w oparciu o teorię liczb pierwszych i hipotezę Goldbacha dotyczącą kodowania kolorów i kolorowania obiektów.

„Nasza propozycja C₂₃₅ system oferuje ujednoliconą reprezentację w celu wydajnego kodowania i efektywnej manipulacji kolorami” — powiedział prezes Kuo. „Otwiera drzwi do manipulowania kolorem i światłem w szerokim zakresie zastosowań”.

nowy C₂₃₅ System kolorów wykorzystuje pierwsze trzy liczby pierwsze, 2, 3 i 5, do reprezentowania trzech podstawowych kolorów, odpowiednio czerwonego, zielonego i niebieskiego. Korzystając z operacji mnożenia, naukowcy uzyskali indywidualne kody dla jasności i grubości każdego koloru, umożliwiając nakładanie i mieszanie różnych kolorów.

w C₂₃₅ system kolorów, kod <2> oznacza kolor czerwony, <3> kolor zielony, a <5> kolor niebieski. Kod <6> = <2X3> oznacza kolor żółty (Y), kod <15> = <3X5> oznacza cyjan (C), kod <18> = <3X6> oznacza kolor żółto-zielony (YG), a kod < 45> = <3X15> oznacza cyjanowo-zielony (CG). Kolor w C₂₃₅ system jest również powiązany z poziomem szarości ze względu na jego jasność/grubość. Ponieważ <30> = <2X3X5> reprezentuje białe światło, zespół badawczy używa potęg 30 (takich jak 30¹30²30³), aby wskazać poziomy szarości. Ogólna zasada jest taka, że ​​wyższa potęga oznacza ciemniejszy lub grubszy kolor.

Proponowany C₂₃₅ system kolorów ma wiele zalet w porównaniu z istniejącymi systemami kolorów. Po pierwsze, łatwiej jest zdigitalizować, ponieważ wszystkie kolory są reprezentowane przez cyfrowe liczby pierwsze. A ze względu na specjalną właściwość liczb pierwszych każdy kolor ma tylko jeden kod. Po drugie, C₂₃₅ system kolorów może realizować szybką konwersję między systemami RGB i CMYK, a także może skompresować miliony kolorów do 1% z hipotezą Goldbacha i umieścić je na tym samym kole kolorów, co wymaga znacznie mniej miejsca do przechowywania, ułatwia szybki dostęp. Ponadto obliczenia są szybsze, ponieważ różne kolory w języku C₂₃₅ system kolorów można nakładać na siebie i łatwo mieszać.

Zespół badawczy wykazał, że proponowany C₂₃₅ system kolorów ma wiele potencjalnych zastosowań. Na przykład każdy piksel na tradycyjnym ekranie LCD (używanym w telewizorach, monitorach i telefonach komórkowych) potrzebuje łącznie 24 impulsów, aby diody LED emitowały światło czerwone, zielone i niebieskie. Ale z C₂₃₅liczba potrzebnych impulsów to tylko jedna czwarta liczby potrzebnej w przypadku konwencjonalnego wyświetlacza LCD, co pozwala zaoszczędzić dużo czasu i energii elektrycznej.

C₂₃₅ system kolorów pozwala użytkownikom na wygodne łączenie światła i koloru oraz ułatwia projektowanie inteligentnych systemów oświetleniowych, które mogą być szeroko stosowane na pokazach mody, wystawach malarstwa i ekspozycjach towarowych. Ponadto proponowany C₂₃₅ system kolorów można łatwo dostosować do kolorowania kodonów DNA i dowolnych obiektów o wielu atrybutach.

Odkrycia opublikowano w czasopiśmie naukowym Światło: nauka i zastosowaniapod tytułem „Ujednolicanie kolorów przez liczby pierwsze”.

Prezydent Kuo, również Senior Fellow w Hong Kong Institute for Advanced Study w CityU, jest autorem-korespondentem badań. Pierwszym autorem jest Profesor Li Han-Lin, były profesor na Wydziale Nauk o Zarządzaniu CityU. Inni współpracownicy m.in Profesor Fang Shu-Cherngz North Carolina State University i Profesor Bertrand MT Linz Narodowego Uniwersytetu Yang Ming Chiao Tung.

Badania te otrzymały dofinansowanie z Hong Kong Institute for Advanced Study of CityU.