Farben
Aus Inhouse Marketing Wiki
Farben sind in erster Linie ein Produkt unserer Sinneswahrnehmung, für sich alleine genommen sind sie nicht vorhanden. Daher ist die Wahrnehmung von Farben abhängig von physiologischen und psychologischen Befindlichkeiten. Was wir wahrnehmen ist Licht. Dieses besteht aus elektromagnetischen Wellen. Das vom Menschen als weiß empfundene Tageslicht (natürliches Sonnenlicht oder entsprechende künstliche Beleuchtung) besteht aus einem Gemisch von Licht vieler verschiedener Wellenlängen. Die gleichmäßige Mischung sorgt dafür, dass keine bestimmte Wellenlänge ausgezeichnet ist und das Wellenspektrum dominiert. Das hört sich komplizierter an, als es in Wirklichkeit ist. Um Licht und damit die Entstehung von Farben zu verstehen, ist es am einfachsten, man untersucht es mit einem Prisma.
Ein Prisma hat nämlich die Eigenschaft, das einfallende weiße Licht in seine Einzelkomponenten zu zerlegen. Dieses Experiment hat übrigens schon Isaac Newton (1642 bis 1727) vorgenommen. Auf der einen Seite fällt Tageslicht ins Prisma und auf der anderen Seite kommt das fächerförmig aufgeweitete Licht wieder heraus - nun aber säuberlich nach Wellenlängen getrennt. Jetzt kann auch jede einzeine Lichtwellenlänge ihre Farbwirkung auf den Betrachter entfalten: Licht kurzer Wellenlänge erscheint uns blau, Licht längerer Wellenlänge rot. Zwischen den Grenzen der für das Auge sichtbaren Wellenlängen vom Violett bei rund 380nm bis zum Rot bei rund 680nm (nm = Nanometer = millionstel Millimeter) gibt es eine unendliche Vielzahl von Farbabstufungen. Den Gesamtumfang der im Licht enthaltenen Farben, respektive Wellenlängen, nennt man übrigens Spektrum. Fast jedes Licht setzt sich aus einem Spektrum, also einem bestimmten Umfang verschiedener Wellenlängen, zusammen. Um reines Licht einer bestimmten Wellenlänge zu erzeugen, muß man schon zu physikalischen Tricks greifen, etwa zu einem Laser oder speziellen Gasentladungsquellen.
In der freien Natur kommen solche monochromatischen Lichtquellen ebenfalls nur unter extremen Bedingungen vor, etwa bei hochenergetischen Prozessen im Weltraum. Das durch ein Prisma aufgefaltete Spektrum einer Lichtquelle, kann man mit einem zweiten Prisma auch wieder zusammensetzen. Alle auf der einen Kante eintretenden Farben werden durch das Prisma wieder vereinigt und treten als weißes Licht an der anderen Kante wieder heraus. Auch in der Natur kommen solche Prismen vor. Häufig ist der Regenbogen, der aus unzähligen Wassertröpfchen besteht, deren Eigenschaften denen eines künstlichen Glasprismas ganz ähnlich sind. Aber auch winzige Eiskristalle, wie man sie bei kaltem Wetter als dünne Schleierwölkchen sehen kann, haben Eigenschaften wie ein Prisma Das Licht von Sonne oder Mond wird von ihnen zu einem Regenbogen oder einem bunten Lichtkreis aufgespalten. Die Farben stecken also im Licht – ohne allerdings Farben zu sein. Wie werden aus den unterschiedlichen Wellenlängen jetzt die von uns erkannten Farben? Für das Sehen ist das Auge zuständig und zwar insbesondere die Netzhaut im hinteren Bereich des Auges. Auf ihr befinden sich lichtempfindliche Nervenzellen, die Grundlage der visuellen Wahrnehmung, sowohl für das Helligkeits- als auch für das Farbensehen, sind jeweils unterschiedliche Sorten lichtempfindlicher Nervenzellen auf der Netzhaut zuständig. Für das Helligkeitssehen gibt es stabförmige lichtempfindliche Zellen. Die hohe Empfindlichkeit dieser „Stäbchen“ ermöglicht das Sehen bei schlechter Beleuchtung, also etwa Nachts. Bei Tageslicht sind sie jedoch unwirksam. Für die Farbwahrnehmung hat unser Auge gleich drei Rezeptorenarten, sogenannte „Zäpfchen“, die für die drei Farbbereiche (oder Wellenlängen) Rot, Blau und Grün empfindlich sind. Erhalten alle drei Zäpfchenarten eine gleiche Lichtmenge, erkennt das Auge weißes Licht. Ist aber z.B. bei einem Sonnenuntergang, besonders viel Licht langer Wellenlänge vorhanden, werden die rotempfindlichen Zäpfchen stärker gereizt als die blauempfindlichen und unser Gehirn interpretiert dies als ein Bild mit deutlicher Rotfärbung. Farben entstehen also im Gehirn immer dann, wenn bestimmte Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche im Licht entweder besonders stark repräsentiert sind oder fehlen. Die Komposition des wahrgenommen Lichtes wird zum einen durch das der Beleuchtung dienende Licht festgelegt.
Zum anderen spielen aber auch die besonderen Eigenschaften der Gegenstände, eine wichtige Rolle beim Farbensehen.
Betrachten wir z.B. einen Baum, so erscheinen uns dessen Blätter grün. Das liegt daran, dass die Blätter die langwellige (rote) Strahlung aus dem Tageslicht absorbieren (wird als Energie für die Photosynthese benötigt) und nur die kürzerwellige Strahlung reflektieren. Dieses reflektierte Licht, Weiß minus Rot, reizt im Auge nur noch die grün- bzw. blauempfindlichen Zäpfchen. Deshalb sehen wir Blätter grün. Übrigens erscheinen Blätter anderen Lebewesen auch in anderen Farben. Bienen z.B. „sehen“ Blattwerk rot, weil das Bienenauge auch auf das langwellige Infrarote Licht empfindlich reagiert, dass von den Blättern gleichfalls reflektiert wird (für unser Auge aber unsichtbar ist). Die gezielte Steuerung von Farbe durch die Verwendung von Lacken, etwa beim Anstreichen eines Zaunes oder bei der Autolackierung beruht also lediglich darauf, dass bestimmte Wellenlängen aus dem gemischten Spektrum des weißen Lichtes herausgefiltert (absorbiert) werden und nur noch bestimmte andere Teile des Spektrums ins Auge reflektiert werden. Farben sind also nicht mehr und nicht weniger als Produkte eines physikalischen Reflektionsprozesses, der durch den Einsatz von Chemikalien (Farben) beeinflusst werden kann. Die vielen Farbabstufungen und Zwischentöne, die die Buntheit der Welt ausmachen entstehen dadurch, dass meist nicht einfach ein Zäpfchentypus ohne Reiz bleibt. Vielmehr variiert der Anteil der drei vom Auge wahrnehmbaren Grundfarben Rot, Blau und Grün entsprechend den Variationen im Licht praktisch stufenlos. Aus diesen drei Farben mischt das Gehirn alle Zwischenfarbtöne, weshalb man sie auch als Grundfarben bezeichnet. Man kann sich die möglichen Farbmischungen in einer kleinen Matrix zusammenstellen. Der Anteil der jeweiligen Grundfarben bestimmt außerdem die Farbnuance: Viel Rot und wenig Grün ergeben ein Orangegelb, während eine Mischung aus weniger Rot mit viel Grün ein Zitronengelb hervorbringt.
Rot + Grün + Blau= Weiß
Rot + Grün = Gelb
Rot + Blau = Magenta
Grün + Blau = Cyan
Inhaltsverzeichnis |
[bearbeiten] Rot + Grün + Blau (RGB) = Additive Farbmischung
Die Entstehung von Mischfarben auf Basis der drei Grundfarben Rot,
Blau und Grün nennt man „additive Farbmischung“.
Additiv deshalb, weil die Mischfarben durch Addition von
Grundfarbanteilen entstehen. Mischt man alle (drei Grundfarben
zusammen, summieren sie sich zu Weiß. Die additive Farbmischung
spielt immer, wenn es um farbiges Licht und leuchtende Farben geht,
die zentrale Rolle. Um die Arbeit mit den Farben etwas zu
vereinfachen, kürzt man sie meist mit dem ersten Buchstaben
ihres Namens ab. Aus Rot, Blau und Grün wird RGB. Das ist im
Alltag viel einfacher und soll auch weiter so verwendet werden. Das
additive Farbensehen des Auges ist gleichzeitig Grundlage der
Funktionen von Computermonitoren und Fernsehern. Das Bild entsteht
bei ihnen auf einem Bildschirm, der aus einer Matrix von
Leuchtpunkten besteht. Schon mit einer mittelstarken Lupe kann man
erkennen, dass jeder dieser Leuchtpunkte aus drei Teilen besteht: aus
einem roten, blauen und grünen. Das erzeugte Bild entsteht durch
Helligkeitsvariationen dieser drei Grundfarben, die für jeden
Bildpunkt einzeln vorgenommen werden. Sind alle drei Farben zu
gleichen Teilen gemischt, erhält man die Farbe Weiß.
Schwarz entsteht dagegen beim völligen Fehlen dieser Farben,
d.h. wenn der Leuchtpunkt „ausgeschaltet“ ist. Die
Farbskala, die auf einem Fernseh- oder Computerbildschirm dargestellt
werden kann, ist wesentlich kleiner als der in der Natur vorkommende
Farbumfang. Dies liegt daran, dass die Leuchtstoffbeschichtung der
Bildschirme nur sehr begrenzte Eigenschaften hat. Außerdem
verwendet jeder Bildschirmhersteller sein ganz eigenes Rezept für
die Leuchtpunkte, so dass unterschiedliche Bildschirme auch
unterschiedliche Farbwiedergabequalitäten haben. Es ist fast
unmöglich, zwei Bildschirme mit exakt der gleichen
Farbwiedergabe zu finden oder sie exakt gleich zu justieren!
[bearbeiten] C-M-Y-K = Subtraktive Farbmischung
Die additive Farbmischung beruht auf der Wirkung von Lichtfarben und Farbreizen und kann nicht auf die Mischung von Farbstoffen, die ja feste Körper sind, angewandt werden. Bei allen Farbstoffen, also auch bei Druckfarben, gleich ob von großen Buchdruckmaschinen, Farblaserdruckern oder Farbtintenstrahlern, wird mit der sogenannten „subtraktiven“ Farbnuschung gearbeitet. Diese basiert darauf, dass jede Substanz bestimmte Wellenlängen des weißen Lichtes absorbiert. Dem auf das Objekt auftreffenden Licht wird also etwas abgezogen oder subtrahiert. Wenn ein Objekt einen Teil des Lichtes absorbiert, kann das Auge nur die verbleibende Mischung aus reflektierenden oder (etwa im Falle von bunten Gläsern) durchgelassenen Wellenlängen erfassen. So absorbiert ein weißes Blatt Papier ein wenig Licht gleichmäßig über alle Wellenlängen. Es ist deshalb nicht ganz so hell wie das Licht selbst, aber es hat keine Farbe. Eine rote Pappe ist mit einem Farbstoff eingefärbt, der aus dem Licht alle Wellenlängen im kurzwelligen Bereich absorbiert und lediglich das langwellige rote Licht reflektiert, welches wir dann wahrnehmen. Subtraktive Farbmischung. Die Mischung der Farben Cyan, Magenta und Yellow im Druck ergibt wieder Rot, Blau Grün und Schwarz.
Mit festen Farbstoffen kann man dem Licht nichts hinzufügen, man kann immer nur Teile wegnehmen bzw. herausfiltern. Um auch mit dieser Technik so viele Farben wie möglich darstellen zu können, dienen als Basis der subtraktiven Farbmischung – genau wie bei der additiven Farbmischung – drei Grundfarben: Cyan (Blaugrün), Magenta (Purpur) und Yellow (Gelb). Sie entsprechen den Mischfarben, die man bei der additiven Mischung von jeweils zwei der Grundfarben RGB erhält. Auch Cyan, Magenta und Yellow kürzt man meistens ab (CMV), was die Handhabung erheblich vereinfacht. Mischfarben und Helligkeitsabstufungen werden bei der subtraktiven Farbmischung durch Aufeinanderdrucken unterschiedlicher Anteile der Grundfarben erzielt. Druckt man bspw. ein wenig Magenta und viel Yellow übereinander, entsteht ein helles Rotorange; ein hoher Magenta-Anteil mit weniger Yellow produziert ein kräftiges Rot. Durch Aufeinanderdrucken von CMV sollte eigentlich auch sattes Schwarz entstehen. Das sieht in der Praxis jedoch meist anders aus, denn die real existierenden Druckfarhen CMV haben doch etwas bescheidenere Eigenschaften als die Theorie es erfordert. Aufeinandergedruckt entsteht meist nur ein dunkleres, schmutziges Braun oder Grün. Da Schwarz als Farbe der Schrift besonders wichtig ist und ständig verwendet wird, setzt man es als eigenständige Druckfarbe ein und ergänzt die drei Grundfarben zu einem Vierfarbsystem für die Druckindustrie. Abgekürzt wird Schwarz übrigens mit K, so dass wir beim Drucken vom CMYK-System sprechen. Durch zusätzliche Schwarz-Beimischung kann relativ einfach die Helligkeit sowohl der Grund- als auch Mischfarben variiert werden. Die Reduzierung aller Farben auf die Mischung der drei Grundfarben und Schwarz bildet (mit Ausnahme weniger Sonderverfahren) die Basis aller Druckverfahren
[bearbeiten] CIE 1931
Während additive und subtraktive Farhmischungen nebeneinander stehen und jeweils ihre berechtigten Einsatzfelder haben, bemühen sich die Fachleute doch, Farben vergleichbar und objektivierbar zu machen. Man will eine additiv auf dem Bildschirm entstandene Farbe mit einer subtraktiv gedruckten vergleichen können. Die Farbwahrnehmung ist abhängig von physiologischen und psychologischen Befindlichkeiten. Diese rein subjektiven Eindrücke machen es schwer, Farben zu beschreiben. Der subjektive Sinneseindruck „Farbe“ kann nur ungenügend mit physikalischen Größen definiert werden. Um Farben zu beschreiben, sind mindestens drei Parameter notwendig. In der Regel zieht man den Farbton, die Sättigung und die Helligkeit dazu heran. Eine Definition kommt aber nicht an der Funktion des Auges vorbei. Das Auge erkennt Veränderungen von Farberscheinungen die durch Licht und Objekt verursacht werden nicht, weil diese automatisch korrigiert werden. So werden etwa Farbstiche durch Glühlampen- oder Leuchtstoffröhrenlicht vom Gehirn automatisch zu einem neutralen Weiß „geschönt“. Dazu kommt, dass jeder Betrachter Farben anders erkennt. Wie kann man trotzdem eine einheitliche Wahrnehmung bei der Reproduktion farbiger Bilder sichern und wie den Austausch von Informationen über Farben ermöglichen? Farben werden genormt Durch gewisse Normierungen, z. B. eine vordefinierte Lichtquelle, kann die ausgleichende Wirkungsweise des Auges ausgeschlossen werden. Über diesen Umweg gelingt es, Farben messbar und vergleichbar zu machen. Solche einheitlichen Grundlagen und Verfahrensweisen für die messtechnische Bestimmung von Farben und Farbeindrücken zu schaffen, ist die Aufgabe der internationalen Beleuchtungskommission, der Commission Internationale de l‘Eclairage (kurz CIE). Die CIE versucht, anschauliche Modelle zu entwickeln, die Farbwerte aufnehmen und Farbumfänge beschreiben können. Bereits 1931 hat die UIE die drei Primärfarben X (Rot), Y (Grün) und Z (Blau) definiert, aus denen sich für einen „Standardbeobachter“ sichtbare Farben erzeugen lassen. Errechnet man die Farbwerte und trägt sie in ein Koordinatensystem ein, erhalt man das CIE Chromatische Diagramm nach CIE 1931. Die horizontale X-Achse in diesem Farbmodell zeigt den Rotanteil der Farben, während die vertikale Y-Achse den Grünanteil angibt. Die Z-Achse, die den Wert oder die Helligkeit der Farben repräsentiert, kann allerdings nur in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt werden. Alle Farben mit gleicher Helligkeit liegen auf einer in etwa dreieckigen flachen Ebene. Jede der dargestellten Farben ist eine additive Mischung der Spektralfarben. Die Gesamtheit aller möglichen Farben liegt innerhalb des Spektralkurvenzuges.
[bearbeiten] CIE L*a*b
Der Abstand zweier Punkte im CIE 1931 sagt jedoch nichts darüber aus, wie verwandt oder verschieden die dazugehörigen Farben dem Auge vorkommen. Um gleiche Farbunterschiede durch entsprechend gleiche Abstände im Diagramm zu repräsentieren, wurde 45 Jahre später ein weiteres Modell entwickelt. Dabei wurde der Versuch unternommen, Farbunterschiede mit empfindungsmäßig gleichen Abständen aufzutragen, so dass der Beobachter eine bessere Vergleichsmöglichkeit der Farben hat. Beim sogenannten CIE L*a*b-Modell liegen alle Farben mit gleicher Helligkeit auf einer kreisförmigen, flachen Ebene, auf der sich die a- und b-Achsen befinden. Positive a-Werte sind rötlich, negative a Werte grünlich, positive b-Werte gelblich und negative b-Werte bläulich. Die Helligkeit variiert in vertikaler Richtung. An die menschliche Wahrnehmung angepaßte Formeln definieren die Umrechnung zwischen den beiden CIE-Modellen. Der L*a*b-Raum verliert zwar durch diesen Vorgang die Additivität, dafür erlauben die geometrischen Abstände eine verlässliche Aussage über die Ähnlichkeit von Farben. Damit kann jede Farbmischung oder Farbtönung eindeutig und anschaulich definiert und dargestellt werden. Allerdings ist auch das CIE L*a*b nicht in der Lage, exakt zu berechnen, wie sich zum Beispiel die Wechselwirkung einer x-beliebigen Lichtquelle mit den Druckfarben bemerkbar macht. Bei der Helligkeitseinordnung legt das Modell eine „Normlichtquelle“ zu Grunde. Die CIE-Definitionen sind die Basis für die Umrechnung verschiedener Farben ineinander. So lassen sich RGB-Werte mit dem Umweg über das CIE L*a*b-Modell in die Druckfarben CYM überführen und umgekehrt. Das CIE L*a*b-Modell beschreibt die Gesamtheit aller möglichen Farben. Innerhalb dieses umfassenden und mathematisch eindeutig definierten Farbraumes kann jeder andere Farbraum (z.B. der eines Monitors, eines Druckers oder einer Druckmaschine) untergebracht und definiert werden. Zum Glück braucht kein Anwender diese Umrechnung selbst vorzunehmen, denn Computersoftware erledigt dies ganz selbstverständlich und quasi nebenher.
(c) 2007 www.inhousemarketing.de
