As cores primárias não são uma propriedade fundamental da luz, mas geralmente estão relacionadas à resposta fisiológica do olho à luz. Fundamentalmente, a luz é um espectrocontínuo dos comprimentos de onda que podem ser percebidos pelo olho humano, um espaço de estímulo de dimensão infinita.Entretanto, o olho humano normalmente contém só três tipos de receptores de cor, chamados células cone. Cada receptor de cores responde a diferentes bandas do espectro colorido. Os homens e outras espécies com três tipos de receptores de cor são conhecidos como tricromatas. Estas espécies respondem a estímulos luminosos via uma sensação tridimensional, que geralmente pode ser modelada como uma mistura de três cores primárias.
Antes da natureza da colorimetria e da fisiologia visual ser compreendida, cientistas como Thomas Young, James Clerk Maxwell, e Hermann von Helmholtz expressaram várias opiniões sobre o que deveriam ser as três cores primárias para descrever as sensações de três cores primárias do olho. Young originalmente propôs vermelho, verde, e violeta, e Maxwell mudou o violeta para o azul. Helmzoltz propôs "um vermelho levemente púrpura, um verde-vegetação, levemente amarelado (comprimento de onda de cerca de 5600 decímetros), e um azul ultramarinho (cerca de 4820)". O entendimento moderno é que as células-cone humanas não correspondem a nenhuma cor primária real.
Espécies com diferentes números de tipos de células receptoras terão uma visão colorida exigindo um número diferente de cores primárias. Por exemplo, para as espécies conhecidas como tetracromatas, com quatro diferentes receptores de cor, usariam quatro cores primárias. Como os humanos podem ver até o violeta de 380 nanômetros, mas os tetracromatas podem ver na faixa do ultravioleta até os 300 nanômetros, esta quarta cor primária dos tetracromatas está localizada no intervalo de menor comprimento de onda.
Muitas aves e marsupiais são tetracromatas, e tem havido sugestões que algumas fêmeas humanas também são tetracromatas, tendo uma versão variante extra do cone do tipo de comprimento de onda longa (L). O pico de resposta para os receptores de cor humanos variam, mesmo entre indivíduos com visão colorida "normal". Em espécies não-humanas esta variação polimórfica é até maior, e pode ser adaptativa. A maioria dos mamíferos, que não os primatas, tem somente dois tipos de receptores coloridos e são, portanto,dicromatas. Para eles, há somente duas cores primárias.
É incorreto supor que o mundo "parece colorido" para um animal (ou humano) com qualquer coisa diferente que o padrão humano de três receptores de cores. Para um animal (ou humano) nascido desta forma, o mundo irá parecer normal, mas a capacidade do animal de detectar e discriminar cores será diferente da de um humano com visão colorida normal. Se um humano e um animal olharem para uma cor natural, eles a vêem como natural; entretanto, se os dois olharem uma cor reproduzida via cores primárias, como em uma tela de TV colorida, o humano pode percebê-la como sendo igual à cor natural, enquanto o animal não. Neste sentido, a reprodução de cores via cores primárias tem que ser "sintonizada" ao sistema de visão colorida do observador.
Cores primárias aditivas
A mídia que combina luz emitida para criar a sensação de uma variação de cores está usando o sistema de cores aditivas. Tipicamente as cores primárias usadas são vermelho, verde e azul.
A televisão e outros displays de vídeo e computador são um exemplo comum do uso de aditivas primárias e o modelo de cor RGB. As cores exatas escolhidas para as primárias representam um compromisso entre os fósforos disponíveis (incluindo considerações como custo e gasto de energia) e a necessidade de um grande triângulo de cores para permitir uma gama enorme de cores. As cores primárias da Recomendação 709/sRGB são típicas.
A mistura aditiva da luz vermelha e verde produz tons de amarelo, laranja, ou marrom. A mistura do verde e azul produz tons de ciano, e a mistura de vermelho e azul produz tons de púrpura, incluindo o magenta. A mistura de proporções iguais das cores primárias aditivas resulta em tons de cinza ou branco; o espaço de cores que é gerado é chamado de espaço de cores RGB.
O espaço de cores CIE 1931 define cores primárias monocromáticas com comprimentos de onda de 435,8 nm (violeta), 546,1 nm (verde) e 700 nm (vermelho). Os cantos do triângulo de cores estão, portanto, no locus espectral, e o triângulo é quase tão grande quanto pode ser. Nenhum dispositivo RGB usa estas cores primárias, já que os comprimentos de onda extremos usados para o violeta e o vermelho resultarão em uma eficiência luminosa muito baixa.
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