¿Cómo se forman los colores digitalmente con LED?

El número de colores visibles en la pantalla de visualización depende de la profundidad de bits, es decir, el número de bits utilizados para cada píxel en la pantalla de visualización. Una pantalla de profundidad de 24 bits puede mostrar hasta 16 millones de colores.

Antes de comenzar a contar la cantidad de crayones LED en su juego de pintura, tenga en cuenta que podría tomar un poco más de tiempo y paciencia de lo previsto. Contar colores no es un proceso tan sencillo como contar crayones o acuarelas.

Comencemos de a poco, preguntando cuántos colores hay en la pantalla del teléfono inteligente en el que está leyendo este artículo, o la cantidad de colores en la pantalla del monitor de la computadora en la que se está escribiendo este artículo.

lápices de color

Los crayones vienen en una variedad de tonos (Crédito de la foto: Pixabay)

¡La respuesta es, depende!

¿Qué es un poco?

Qué fácil sería contar colores si solo hubiera dos: blanco y negro. Sin embargo, tener variedad hace que la vida sea un poco más interesante. ¿Ves cómo tener más colores se relaciona con que la vida sea un poco más interesante y contar un poco más difícil?

El concepto central que se utiliza aquí es un poco, literalmente. Cuando enciende el interruptor, la bombilla se ilumina. Del mismo modo, cuando apaga el interruptor, la bombilla se apaga. Una forma conveniente de representar los estados ON y OFF de una bombilla podría ser asignando valores numéricos.

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Toda la información se almacena como una secuencia de 0 y 1 en la computadora (Crédito de la foto: Fotomay / Shutterstock)

Sea 1 el estado ON y 0 el estado OFF. Los dígitos 0 y 1 se denominan BITS. Si solo hubiera dos colores, entonces el blanco se podría denotar con 1 (ENCENDIDO) y el negro con 0 (APAGADO). Este es un esquema de color de dos bits, donde el mundo es solo en blanco y negro.

Una palabra sobre diodos y LED

La vida se vuelve más vívida cuando los diodos entran en escena. Un diodo (di + electrodo) es un dispositivo que tiene dos contactos metálicos a cada lado de un conductor no metálico y conduce electricidad en una sola dirección.

diodo de vacío y diodo semiconductor

Un diodo de vacío y un diodo semiconductor (Crédito de la foto: RJB1 y Anonimski / Wikimedia Commons)

Una fuente de energía conectada a un diodo en la dirección de conducción (polarización directa) permite que la corriente fluya, pero la misma fuente cuando se conecta en la dirección inversa al diodo (polarización inversa) no produciría una corriente (esto es una simplificación de un diodo ideal). Por lo tanto, se puede pensar en un diodo como un interruptor, que cuando se enciende está en el estado 1 (avance) y cuando se apaga está en el estado 0 (retroceso).

Algunos diodos pueden diseñarse para emitir luz cuando pasa una corriente. Estos se denominan diodos emisores de luz (LED). Cuando un LED está polarizado hacia adelante, emite luz (el color depende del material del que está hecho). El LED deja de brillar cuando tiene polarización inversa.

Las luces LED están conectadas a controladores que convierten CA en CC

Los LED se han convertido en una parte integral de la electrónica (Crédito de la foto: flickr)

En las décadas transcurridas desde la década de 1960, el avance de la física del estado sólido dio como resultado el desarrollo de LED capaces de emitir colores rojo (R), verde (G) y azul (B). Esto marcó un hito importante, ya que estos tres colores conforman casi todas las pantallas digitales en color disponibles en el mercado, ¡desde su teléfono inteligente hasta su amado televisor inteligente!

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Construcción LED (Crédito de la foto: Designua / Shutterstock)

Haciendo nuevos colores a partir de los existentes

Mientras pinta, debe haber notado que mezclar dos colores genera un nuevo color. Por ejemplo, mezclar azul y amarillo da verde, mientras que rojo más blanco da rosa. También se utiliza un principio similar para generar colores digitales. Variar la intensidad de R, G y B y mezclarlos genera miles de millones de combinaciones de colores.

Colores RGB

La mezcla aditiva de RGB genera otros colores

Considere los siguientes casos para una comprensión más clara:

CASO 1 –

Solo hay un LED disponible. Por tanto, solo son posibles dos estados (ON u OFF). Esta es una pantalla de 1 bit.

CASO 2 –

Invierta sus ahorros y compre otro LED. Ahora hay dos LED disponibles, con cada LED en estado ENCENDIDO o APAGADO. El número total de combinaciones es 22 = 4. Esta es una pantalla de 2 bits.

Están (ENCENDIDO ENCENDIDO); (ENCENDIDO APAGADO); (APAGADO); (APAGADO EN).
Son posibles cuatro colores utilizando dos LED.

CASO 3 –

Suponga que alguien le regaló un tercer LED. Luego, cada LED podría combinarse con los otros dos en los estados ON u OFF. El número total de combinaciones es 23 = 8. Esta es una pantalla de 3 bits.

Son (ON ON ON); (ENCENDIDO ENCENDIDO APAGADO); (ENCENDIDO APAGADO ENCENDIDO); (APAGADO ENCENDIDO ENCENDIDO); (APAGADO APAGADO ENCENDIDO): (APAGADO ENCENDIDO APAGADO); (ENCENDIDO APAGADO APAGADO); (APAGADO APAGADO APAGADO).

Son posibles ocho colores utilizando tres LED.

En general,
Número de colores posibles, N = Sn, donde
(i) n = número de LED disponibles.
(ii) S = número de estados posibles para un solo LED (ON u OFF = 2 para LED convencionales).

Pixel: el átomo de la pantalla

Una pantalla de visualización digital está formada por miles de pequeños puntos llamados píxeles. Un píxel es para una pantalla de visualización lo que un átomo es para un elemento. Es la unidad más pequeña de la pantalla. Una pantalla de 8 bits utiliza ocho LED para cada píxel (cantidades entre paréntesis en los CASOS 1 a 3), por lo que el número total de colores posibles en una pantalla de 8 bits es 28 = 256. Observe cómo el número de colores posibles aumenta en un exponente de 2. Cuanto mayor sea el número de LED, más detallada será la imagen.

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CMYK es la abreviatura de Cyan, Magenta, Yellow, Black. Además de RGB, CMYK también se usa comúnmente en pantallas y en la industria de la impresión (Crédito de la foto: Sakurra / Shutterstock)

Funcionamiento de una pantalla de 8 bits

Cada píxel está coloreado por 8 LED, es decir, cada píxel puede generar cualquiera de los 28 = 256 colores. Aumentar el número de píxeles por pulgada cuadrada (resolución de pantalla) aumenta el detalle de la imagen (mejor capacidad de zoom). Por ejemplo, un 5 MP (Mega Pixel) tiene cinco millones de píxeles que componen la pantalla de visualización. Cada uno de esos cinco millones de píxeles puede representar cualquiera de los 256 colores en la pantalla de 8 bits.

Suponga que ocho LED están dispuestos por colores de izquierda a derecha. En el extremo izquierdo está R y en el extremo derecho está B. G se encuentra en el medio. La siguiente tabla muestra cómo se asignan los colores a los bits. BIT Count (índice de LED) es el número de LED de la izquierda.

Recuento de bits (índice LED) 0 1 2 3 4 5 6 7 Color asignado RRRGGGBB

(NOTA: La distribución del color se puede variar según los requisitos. El caso anterior es un ejemplo).

Otro ejemplo –

Recuento de bits (índice de LED) 0 1 2 3 4 5 6 Color asignado RRGGBBB

Cambiar el estado ON / OFF y la intensidad de cada LED produce diferentes colores. Si los LED 3, 4 y 5 están APAGADOS (es decir, los LED G están APAGADOS) y el resto de los LED están ENCENDIDOS (es decir, los LED R y B están ENCENDIDOS), entonces el color del píxel sería Violeta. El tono específico de violeta dependerá de la intensidad de los LED R y B individuales.

Arreglo Colorido Color Cuadrados Perspectiva

256 colores generados por 8 bits (Crédito de la foto: maxpixel)

A cada uno de los 256 colores se le asigna un valor numérico de 0 a 255, donde 0 representa el estado APAGADO para todos los LED (negro) y 255 representa el estado ENCENDIDO para todos los LED (blanco). La siguiente tabla enumera todos los colores en el esquema de 8 bits.

mario juego de 8 bits

Los juegos de 8 bits fueron bastante populares en los años 80 y 90 debido al nivel de detalle ofrecido, en comparación con las pantallas de generaciones anteriores (Crédito de la foto: Pixabay)

Pantalla cromática monocromática v / s

Si cada píxel está alimentado por LED que emiten el mismo color, entonces la imagen sería monocromática. Si cada píxel está alimentado por LED que emiten diferentes colores (R, G y B), entonces la pantalla es cromática.

Las pantallas de 24 bits de color verdadero utilizan 8 bits cada una para R, G y B. Cada color se denomina canal. Por lo tanto, son posibles 256 tonos para cada canal en un solo píxel. El número total de colores representados por un solo píxel es 256, ¿Cómo se forman los colores digitalmente usando LED ?, Science ABC, Science ABC

256, ¿Cómo se forman los colores digitalmente usando LED ?, Science ABC, Science ABC256 = 16.777.216. Por lo tanto, una pantalla de color verdadero de 24 bits puede representar 16.777.216 colores diferentes.

A modo de comparación, el ojo humano puede detectar alrededor de 10 millones de colores diferentes.

Básicamente, la próxima vez que te des cuenta de que falta un color en tu juego de crayones, piensa en este artículo y crea el color que quieras.