Farbe sehen
Im Prinzip beruht unser Sehen von Farbe darauf dass wir Sensoren, sogenannte Zäpfchen, in unseren Augen haben die in drei verschiedenen Wellenlängen bzw. Frequenzbereichen das Licht wahrnehmen. Diese drei Frequenzbereiche nehmen wir im wesentlichen als rotes Licht, als grünes Licht und als blaues Licht wahr.
Es müssen natürlich Frequenzbereiche sein, denn wäre es nur eine ganz bestimmte Frequenz die diese Zäpfchen registrieren, so würden wir ja den ganzen Bereich dazwischen nicht sehen. Tatsächlich besteht insbesondere zwischen den Bereich den die roten Zäpfchen und die grünen Zäpfchen registrieren eine große Überschneidung. Die blauen Zäpfchen sind weniger empfindlich, das dürfte wohl damit zu tun haben dass uns sonst der blaue Himmel als extrem hell erscheinen würde.
Auf dieser Seite sind die Frequenzbereiche der Zäpfchen, aber auch das ganze Thema Farbe sehr schön dargestellt.
Im folgenden Bild 1 ist das farbliche Spektrum einer Glühlampe dargestellt, einfach dadurch dass die Reflektion des Lichts auf einer CD fotografiert wurde.
Anmerkung 1: Hier ist noch eine Bemerkung zum Fotografieren der Lichtreflektion auf einer CD.
(Einige Anmerkungen sind auf eine eigene Seite verschoben um den Text hier etwas knapper zu halten.)
Bild 1
Man sieht in dem Bild gut das farbliche Spektrum, Rot, Grün und Blau und die Zwischenfarben Gelb und Türkis (Cyan als Druckerfarbe). Die Zwischenfarbe Gelb sehen wir dann wenn der Frequenzbereich zwischen Rot und Grün leuchtet (Spektrales Gelb), wir sehen aber auch dann Gelb wenn der Bereich von Rot und der Bereich von Grün leuchten. Wir sehen in beiden Fällen Gelb unsere Augen können das nicht unterscheiden. Analoges besteht auch für die Farbe Türkis die sowohl durch das Leuchten des Frequenzbereichs zwischen Grün und Blau zustande kommt aber auch durch das Leuchten der Bereiche von Grün und Blau.
Die Zwischenfarbe Violett eigentlich eher Rotviolett (Magenta beim Drucker) entsteht dagegen nur wenn die beiden äußeren Frequenzbereiche, Rot und Blau, leuchten, der mittlere Grünbereich aber nicht. Ein spektrales Rotviolett (Magenta) gibt es also nicht es besteht immer aus zwei Farbbereichen.
Interessant ist auch dass wir die Zwischenfarbe Gelb als eine eigene Farbe sehen und nicht als Zwischenfarbe wie Türkis oder Rotviolett. Das hat wohl damit zu tun dass der Farbbereich von Gelb für uns in der Natur eine deutlich wichtigere Rolle spielt als die beiden anderen Zwischenfarben.
Anmerkung 2: Es ist auch interessant dass das Farbempfinden der verschiedenen Zäpfchen nicht genau dem entspricht was wir als reine Farbe nämlich Rot, Grün oder Blau sehen, sondern unser Empfinden einer reinen Farbe etwas frequenzverschoben zu den Zäpfchen ist.
Zweidimensionale Farbmodelle
Symbolisch sehen die Farben so aus wie es im folgenden Bild 2 links dargestellt ist, eine Farbreihe mit einer Verbindung zwischen Rot und Blau.
Meist wird die Farbreihe zu einem Kreis verbunden, man spricht dann von einem Farbkreis. Mitunter werden auch Sechsecke verwendet, oder Dreiecke wo sich an den Ecken Rot, Grün, Blau befindet. Bei manchen Farbmodellen werden auch Vierecke verwendet wo sich Rot, Gelb, Grün und Blau an den vier Ecken befinden. Das ist damit begründet dass uns die Zwischenfarbe Gelb eigentlich als eigenständige Farbe erscheint während uns Türkis und Violett viel eher als eine Zwischenfarbe erscheinen.
Oft werden die Farben dabei auch als fließender Übergang dargestellt und nicht so wie hier getrennt als einzelne Farben. Wobei die getrennte Darstellung einzelner Farben eher als anschaulicher erscheint.
Bei einem Farbkreis kann man zwar von außen nach innen z. B. die Helligkeit ändern, aber man kann nicht das Verhältnis aller drei Farben zueinander darstellen. Für die Darstellung dreier Parameter, in dem Fall die Farben Rot, Grün und Blau braucht man auch drei Dimensionen, man kann es also nur mit einem räumlichen Modell darstellen.
Grundfarbe Gelb in der Malerei
Bis heute werden in der Malerei oft die Farben Rot, Gelb und Blau als Grundfarben verwendet.
Dass man bei der Malerei das für unsere Augen hellere Gelb statt dem etwas dunkleren Grün als Grundfarbe verwendet ist allerdings nicht ganz unbegründet. Das für unsere Augen etwas dunklere Grün kann man durch Mischung aus Gelb und Blau erhalten (wie weiter unten beschrieben), man kann aber nicht dass hellere Gelb durch Mischung aus anderen Farben erreichen.
Räumliche Farbmodelle
Häufig wird für die räumliche Darstellung ein Würfel verwendet wie es im folgenden Bild 3 links dargestellt ist, die Leuchtstärke von Rot, Grün, Blau wird auf den drei Achsen aufgetragen. Ein Würfel ist die einfachste aber auch plausibelste dreidimensionale Darstellung, da man dadurch den Zusammenhang der drei Farbkomponenten gut erkennen kann.
Leuchtet nur eine oder zwei Farbkomponenten so sehen wir es als eine reine Farbe. Umso mehr aber auch die dritte Farbkomponente leuchtet umso weniger sehen wir eine reine Farbe, es erscheint uns zunehmend als grauer Farbton. Leuchten alle drei Farben gleich mit voller Lichtstärke so sehen wir die Farbe Weiß, leuchten alle drei Farben mit reduzierter aber gleicher Stärke so sehen wir Grau. Leuchtet keine der drei Farben so sehen wir Schwarz. Die Diagonale im Farbwürfel zwischen Schwarz und Weiß erscheint uns als Grau unterschiedlicher Helligkeit.
Rechts sind für die vordere Fläche, also bestehend aus den Farbkomponenten Rot und Grün noch einige weitere Zwischenfarben eingetragen. Man sieht hier gut den Einfluss beider Farbkomponenten.
Da drei Dimensionen einen Körper entsprechen spricht man bei dreidimensionalen Farbmodellen oft von einem Farbkörper oder auch von einem Farbraum.
Auch bei Farbkörpern werden die Farben oft als fließender Übergang dargestellt, oder es werden kleine Farbschritte verwendet.
Bild 3
Anmerkung 3: Verlauf der Farben von Grün zu Gelb
Im Prinzip lässt sich jede beliebige Farbe durch unterschiedliche Stärke der drei Farbkomponenten Rot, Grün und Blau darstellen. Im folgenden Bild 4 ist links noch einmal in kleiner Form der Farbkreis dargestellt. Daneben ist dieser Farbkreis einfach vom Bildschirm mit einem Fotoapparat mit Makrofunktion abfotografiert und vergrößert. Man sieht hier ganz gut wie sich die Farben aus den einzelnen Komponenten zusammen setzen.
Bild 4
Zum Fotografieren wurde der Farbkreis allerdings noch wesentlich verkleinert (Bild 4 rechts) da sonst das (vergrößerte) Foto viel zu groß wäre.
Amerkung 4: Hier ist noch eine Bemerkung zum Fotografieren des Bildschirms.
Farbton, Helligkeit, Sättigung
Für die Definition der Farben werden weiters die Begriffe Farbton, Helligkeit und Sättigung verwendet.
In der Tabelle im folgenden Bild 5 sind für die angeführten Farben neben den Leuchtstärke der Farbkomponenten auch diese Farb-Definitionen, die nachfolgend beschrieben werden, eingetragen.
Bild 5
Die Begriffe Farbton, Helligkeit und Sättigung sind folgendermaßen definiert:
Farbton:
Helligkeit:
Die Helligkeit entspricht der Stärke der am stärksten leuchtenden Farbkomponente und wird von 0 - 100 % angegeben. Der Wert 255 entspricht also 100 %. Es ändert sich an diesen Wert nichts ob nur eine Farbkomponente den maximalen Wert hat oder auch alle drei.
Beim Farbwürfel oben sind die an den Punkt Weiß angrenzenden Flächen, Flächen maximaler Helligkeit (100 %) da hier zumindest eine Farbkomponente ihren maximalen Wert aufweist.
Die Definition dass 100 % Helligkeit besteht, unabhängig davon ob nun nur eine Farbkomponente am stärksten leuchtet oder alle drei Farbkomponenten (255,0,0 255,255,0, 255,255,255) kann einem allerdings schon als etwas willkürlich erscheinen, zumal wir die Zwischenfarben doch als etwas heller empfinden und Weiß als noch heller.
Sättigung:
Die Sättigung ist ein Maß dafür wie kräftig wir die Farben empfinden. Wenn nur eine oder zwei Farbkomponenten leuchten empfinden wir es als kräftige Farbe (Sättigung 100 %) wenn alle drei Farbkomponenten gleich stark leuchten empfinden wir es als Weiß, Grau oder Schwarz (Sättigung 0 %).
Die Sättigung errechnet sich immer aus dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der drei Farbkomponenten und wird ebenfalls in % angegeben. ( (Max - Min) / Max * 100 ) Rot-Grün-Blau 255,0,0 entspricht daher 100 % Sättigung, 128,128,128, = 0 %, 10,100,100 = 90 % oder 120,60,60 = 50%.
Beim Farbwürfel sind die an den schwarzen Punkt angrenzenden Flächen, Flächen maximaler Sättigung (100 %) da hier immer eine der Farbkomponenten null ist. Nur der Punkt Schwarz selbst ist eine Ausnahme, wobei hier der Begriff der Sättigung ohnehin nicht wirklich sinnvoll definierbar ist. Die Diagonale Schwarz-Weiß entspricht der Sättigung null.
Hier ist zu sagen dass uns abnehmende Sättigung als heller erscheint, da dies ja zusätzliche Leuchtstärke der dritten Farbkomponente bedeutet.
Wir empfinden aber auch dunklere Farben, also weniger Helligkeit, als weniger kräftige Farben insofern stimmt auch der Begriff der Sättigung nicht immer mit unserem Empfinden für kräftigere Farben überein.
Amerkung 5: Warum man bei Farbwerten die Zahlen von 0-255 verwendet.
Amerkung 6: Darstellungsmöglichkeiten mit dem Farbkreis und der daraus abgeleitete Farbkegel.
Farbmodelle für grafische Anwendung
Da man mit einer dreidimensionalen Darstellung der Farbkomponenten wie mit einen Würfel in der Praxis nicht wirklich arbeiten kann, werden bei Fotobearbeitungsprogrammen oder Grafikprogrammen meistens zweidimensionale Darstellungen verwendet wo man den dritten Parameter meist mit einem Schieber verändern kann.
Man verwendet z.B. Flächen des Farbwürfels oder Schnitte durch diesen Farbwürfel. Bei der Farbe Blau wird z.B. bei Blau = 0 die vordere Fläche des oben dargestellten Würfels verwendet (Bild 3 rechts), bei Blau = 255 die rückseitige Fläche und sonst eben eine Schnittfläche des Würfels dazwischen. In analoger Weise verwendet man für Rot eine senkrechte Schnittfläche von vorne nach hinten und für Grün eine horizontale Schnittfläche.
Es werden aber auch andere Flächen verwendet wie im folgenden Bild 6 links dargestellt. Hier sind oben die Farben in einer Farbreihe dargestellt während nach unten die Helligkeit abnimmt, unten ist dann durchgehend Schwarz. Die Sättigung wird für die ganze Fläche mit einem Schieber geregelt. Man könnte sich das Rechteck auch als abgewickelte Mantelfläche eines Zylinders (Bild 6 rechts) vorstellen, wobei durch Änderung der Sättigung diese Fläche, als zylindrische Schnittfläche, nach innen verschoben wird.
Oder man trägt nach unten hin abnehmende Farbsättigung auf, dann ist unten durchgehend Weiß und die Helligkeit wird für die ganze Fläche mit einem Schieber geregelt.
Die dritte Möglichkeit ist hier dass man auf einer Achse Helligkeit aufträgt auf die andere Achse Sättigung und den Farbton mit einem Schieber regelt. In diesem Fall entspricht die Fläche einem senkrechten radialen Schnittfläche im Zylinder, also z.B. der strichlierten Fläche im Bild rechts.
Bei manchen Programmen stehen alle diese Möglichkeiten wechselweise zur Verfügung.
Die Farben werden dabei natürlich immer als fließender Übergang dargestellt und nicht wie es hier vereinfachend symbolisch dargestellt ist, mit einzelnen kleinen Farbkreisen. Für das Arbeiten mit Farben ist eine symbolische Darstellung natürlich nicht geeignet, für eine Veranschaulichung der Zusammenhänge dagegen schon.
Eine weitere Möglichkeit ist dass man die Farben als Farbkreis darstellt und zur Mitte hin nimmt die Farbsättigung ab (Bild 7 links). In der Mitte ist dann Weiß oder Grau. Die Helligkeit der ganzen Kreisfläche regelt man wieder mit einem Schieber.
In diesem Fall kann man sich den Kreis auch als waagrechten Schnitt durch einen Farb-Zylinder vorstellen (Bild 7 rechts), wobei die Schnittfläche je nach Helligkeit nach oben oder unten verschoben wird.
Es kann auch hier zur Mitte hin die Helligkeit abnehmen, in der Mitte ist dann Schwarz, unten Weiß, und man regelt die Sättigung der ganzen Fläche mit einem Schieber.
Wie gesagt, mit einem dreidimensionalen Farbkörper kann man praktisch nicht arbeiten, es werden daher praktisch immer zweidimensionale Flächen verwendet wobei der dritte Parameter für die ganze Fläche veränderbar ist.
HSB-Farbmodell
Bei diesen Farbmodell das auf der Definition von Farbton, Sättigung und Helligkeit (Hue, Saturation und Brightness) beruht spricht man daher auch von einem HSB-Farbmodell. Alternativ wird auch die Bezeichnung HSV-Farbmodell (Value) verwendet.
HSL-Farbmodell
Ein ähnliches Farbmodell ist das HSL-Farbmodell (Lightness). Es unterscheidet sich von HSB-Farbmodell vor allem dadurch dass die Farben des Farbkreises mit 50 % Helligkeit definiert sind und erst reines Weiß mit 100 % Helligkeit, was eigentlich auch als plausibler erscheint.
Additives Farbgesetz
Bei diesem Farbgesetz, wo sich die Farben Rot-Grün-Blau addieren spricht man daher auch von einem additiven Farbgesetz bzw. da die Farben Rot, Grün und Blau verwendet werden auch von einem RGB-Farbmodell.
Das Additive Farbgesetz ist nur dort anwendbar wo das Bild durch das Leuchten der Farben, also wie bei einem Bildschirm erzeugt wird. Die Leuchtstärke muss regulierbar sein denn sonst wären nur rein die Farben des Farbkreises (Bild 8) und Weiß und Schwarz darstellbar.
Erst durch die Regulierung der Lichtstärke ist jede beliebige Helligkeit und jede beliebige Kombination der drei Farbkomponenten möglich.
Am Bildschirm leuchtet natürlich auch nur ein Drittel der Fläche mit jeder der drei Farbkomponenten (Bild 4). Das kann man aber dadurch kompensieren dass die drei Farben einfach entsprechend stärker leuchten. Denn sonst würden wir am Bildschirm die Farben nur dunkel sehen und statt Weiß nur ein dunkles Grau. Weißes Papier reflektiert schließlich an jeden beliebig kleinen Punkt das ganze Farbspektrum und auch jeder Gegenstand reflektiert seine Farbe an jeden beliebig kleinen Punkt.
Zu sagen ist noch dass sich mit den drei Farbkomponenten nicht alle Farbschattierungen exakt abbilden lassen die das menschliche Auge sehen kann, aber sehr weitgehend, so dass es einem normalerweise nicht auffällt. Darüber hinaus haben alle drei Farbkomponenten am Bildschirm nicht nur eine einzige exakte Frequenz sondern ein gewisses Farbspektrum. Auch davon werden feine Farbschattierungen beeinflusst. Tatsächlich ist aber die Abbildung mit heutigen Bildschirmen schon recht gut und wenn man es nicht weiß fällt einem wohl nicht auf dass nicht alle Farbschattierungen, die es in der Natur gibt, exakt abgebildet werden können.
Farbgesetze und Farbmodelle
Genau genommen besteht übrigens eigentlich ein Unterschied zwischen Farbgesetzen wie der Addition von Farbkomponenten und den Farbmodellen wie dem Farbkreis oder dem Farbwürfel zur Darstellung der Zusammenhänge zwischen den Farbkomponenten. Meist wird das aber nicht unterschieden und für beides der Begriff des Farbmodells verwendet, was mitunter etwas missverständlich sein kann.
Digitale Kameras
Die Sensoren digitaler Kameras müssen möglichst die gleiche Empfindlichkeit über den Frequenzbereich jeder Farbkomponente aufweisen wie unsere Augen, damit das digitale Bild möglichst dem Farbempfinden unserer Augen entspricht. Jedes Pixel des digitalen Sensors registriert übrigens nur eine Farbkomponente, die jeweils anderen beiden Farben werden für jedes Pixel quasi interpoliert.
Hier ist es auf Deutsch knapp beschrieben und hier ist es auf Englisch sehr schön beschrieben.
Druckerfarben
Bei Druckerfarben funktioniert dass additive Farbmodell mit den RGB-Farben nicht. Denn um reines Gelb zu erhalten müsste über die ganze Fläche Rot und Grün reflektiert werden. Wenn man ein feines Muster aus Rot und Grün drucken würde so würde aber nur auf der halben Fläche Rot reflektiert und auf der halben Fläche Grün. Damit würde man, wie in Bild 9 dargestellt, aber nur "dunkles" Gelb (128,128,0) erreichen, was unsere Augen als eine Art Grau-Grün-Gelb wahrnehmen.
Es leuchtet zwar auch am Bildschirm jede der drei Farbkomponenten mit nur jeweils einem Drittel Bildschirmfläche, aber man kann dies durch Leuchtstärke des Lichts ausgleichen. Bei Reflektion des Lichts am bedruckten Papier ist dies aber nicht möglich.
Bei übereinander Drucken der beiden Farben wird die Absorption des Lichts sogar noch stärker, das heißt die Farbe würde noch dunkler.
Man verwendet nun die Zwischenfarbe Gelb und erhält dann eben auch reines Gelb. Analoges gilt für Cyan (Türkis) und Magenta (Rotviolett).
Wenn man nun Grün erzeugen will so kann man nun Gelb und Cyan verwenden, beides reflektiert Grün, man erhält also den vollen Grünanteil. Allerdings reflektiert die Farbkomponente Gelb auch Rot und und die Farbkomponente Cyan reflektiert auch Blau. Bei einem feinen Muster aus Gelb und Cyan würde daher ein helles Grün (128,255,128) entstehen wie es im folgenden Bild 10 dargestellt ist.
Bei übereinander Drucken der Farben wird die Absorption von Farben verstärkt, die Absorption von Rot und Blau wird also stärker, während das Grün dass ja von beiden Farbkomponenten reflektiert wird, erhalten bleibt. Man kann damit zwar die Reflektion von Rot und Blau nicht völlig ausschalten, aber man erreicht dadurch einen Farbton den wir durchaus als normales Grün empfinden (Siehe auch Bild 11).
Auf analoge Weise entsteht die Farbe Rot aus Magenta und Gelb und und die Farbe Blau entsteht aus Cyan und Magenta.
Man kann durch übereinander Drucken bzw. Vermischen der drei Farben auch kein reines Schwarz erhalten da dadurch zwar die Absorption verstärkt wird, aber eben ein gewisser Farbanteil trotzdem reflektiert wird. Bei übereinander Drucken aller drei Zwischenfarben erhält man daher nur dunkles Grau. Will man also reines Schwarz erzeugen, so braucht man zusätzlich die Farbe Schwarz.
Auch Weiß ist nicht darstellbar, es müsste ja von jeden Punkt des Farbdrucks das ganze Farbspektrum reflektiert werden. Weiß wird daher durch das Papier dargestellt, wobei auch helle Farben durch die Farbe Weiß des Papiers erzeugt werden. Die Qualität des Papiers ist daher nicht nur wegen des Druckens der Farben wesentlich, sondern es stellt ja auch die Farbe Weiß dar.
Darüber hinaus wird das durch die Farbe durchscheinende Licht auch vom dahinter liegenden weißen Papier reflektiert. Auf normales Papier gedruckte Farben sind daher wesentlich blasser als auf Fotopapier gedruckt. Noch deutlicher sieht man dies wenn man auf farbiges Papier druckt. Selbst dort wo zur Gänze Druckerfarbe ist, sieht man die Farben nicht mehr richtig weil vom dahinter liegenden Papier ein Großteil des Farbspektrums absorbiert und nicht reflektiert wird.
Anmerkung 7: Veranschaulichung der Wirkung von Farbschichten
Tatsächlich ist also das Erzeugen von Farbdrucken durchaus nicht einfach, die Farben werden durch nebeneinander Drucken und übereinander Drucken der vier Farbkomponenten (einschl. Schwarz) und durch Verwenden des weißen Papiers erreicht. Fotodrucker haben oft noch weitere Farbkomponenten wie Hell-Cyan und Hell-Magenta um die Farben möglichst gut abbilden zu können. Beim Farbdruck ist also das Erreichen genauer Farbschattierungen noch deutlich schwieriger als am Bildschirm, wo einfach drei Farbkomponenten unterschiedlicher Leuchtkraft addiert werden.
Die vier Grafiken in Bild 11 zeigen vier Beispiele einzelner Farben die mit einem Fotodrucker ausgedruckt sind und zwar helles Blau (170,200,255), Grün (0,255,0) dunkles Rot(braun) (150,0,0) und Grau (140,140,140). Man sieht hier die Verwendung von Weiß und Schwarz und teilweises nebeneinander Drucken und teilweises übereinander Drucken.
Den Farbdruck, jedenfalls was die möglichst genaue Farbwiedergabe betrifft, als eigene Wissenschaft zu bezeichnen ist nicht wirklich viel übertrieben.
In den Anfängen der digitalen Fotografie wurden Fotos übrigens nicht ausgedruckt sondern auf Fotopapier ausbelichtet. Es brauchte einige Zeit bis man mit Farbdruck jene Farbqualität der Fotos zustande brachte, die man vorher durch das Ausbelichten von Farbfilm auf Fotopapier erreicht hatte.
Bei Farbdruck wie er etwa in Zeitschriften verwendet wird, wird übrigens ein deutlich gröberer Raster der 4 Farben (C,M,Y,K) verwendet. Damit erreicht man zwar nicht die (sehr) gute Farbechtheit die man sich von Fotodruckern erwartet, es lässt sich aber damit sehr viel rascher drucken.
Anmerkung 8: Farbdruck kann man nicht mehr mit einem Fotoapparat fotografieren man braucht dafür ein einfaches Mikroskop.
Farbmodelle wie den Farbwürfel kann man im Prinzip auch für den Farbdruck anwenden. Nur dass hier eine bestimmte Farbe nicht durch direkte Regelung der Leuchtstärke der drei Farbkomponenten zustande kommt, sondern durch das teilweise nebeneinander und übereinander Drucken von Zwischenfarben und eben durch die Zugabe von schwarzer Farbe bzw. durch die Farbe Weiß des Papiers erreicht wird.
Subtraktives Farbgesetz
Ein Farbmodell bei dem die einzelnen Farben, wie bei übereinander gelegten Farbfiltern (Bild 12), heraus gefiltert werden bezeichnet man als Subtraktives Farbgesetz. Bei Überlagerung aller drei Filter kommt auf der Rückseite kein Licht mehr an, man sieht tiefes Schwarz.
Das Drucken von Farben ist dem Subtraktiven Farbgesetz zwar ähnlich, es ist aber nicht völlig das gleiche. Denn, wie gesagt, auch durch das übereinander Drucken dieser Farbkomponenten kann man das Reflektieren des Lichts nicht völlig vermeiden, weshalb auch die Farbe Schwarz verwendet wird. Die schwarze Farbe hat auch den Vorteil dass man weniger Farbe übereinander drucken muss und daher auch weniger Farbe verbraucht.
Bei diesem Farbmodell spricht daher auch von einem CMYK-Farbmodell (Cyan, Magenta, Yellow, BlacK).
Der Farbdruck beruht auf Absorption und Reflektion des eintreffenden Lichts was dem Subtraktiven Farbgesetz ähnlich ist aber nicht völlig entspricht. Insofern könnte man beim Farbdruck auch von einem Absorptions- bzw. Reflektionsgesetz der Farben sprechen. Dort wo Farben nur nebeneinander gedruckt sind könnte man die reflektierten Farben sogar als additiv ansehen, wenngleich sich hier die Zwischenfarben addieren und nur eine bestimmte Leuchtstärke möglich ist.
Es ist jedenfalls schon recht vereinfachend wenn es mitunter so dargestellt wird als ob der Farbdruck nur aus der Anwendung des Subtraktiven Farbgesetzes bestünde.
Farbmodelle in der Malerei
Wie weiter oben erwähnt werden in der Malerei oft Farbmodelle mit den Farben Rot, Gelb und Blau als Grundfarben verwendet. Das hat damit zu tun dass sich die Farbkomponenten beim Mischen ähnlich verhalten wie beim übereinander Drucken verschiedener Farben beim Farbdruck. Die Absorption verstärkt sich, die Farben erscheinen eher dunkler. Man kann daher durch das Mischen der Farben Rot und Grün kein reines Gelb erhalten, man erhält aber durch das Mischen von Gelb und Blau durchaus Grün. Es verhält sich also ähnlich wie beim Farbdruck, auch beim Mischen von Farben ist das Ergebnis daher dem Subtraktiven Farbgesetz ähnlich.
Dass man also in der Malerei das Gelb anstelle von Grün als Grundfarbe verwendet ist daher nicht unbegründet, wenngleich es sich nicht unbedingt aus den physikalischen Frequenzbereichen die wir als Farben sehen (Zäpfchen der Augen) ableiten lässt.
Es verhält sich übrigens mit Türkis (Cyan) und Rotviolett (Magenta) kaum anders als mit Gelb, aber diese beiden Farben empfinden wir viel mehr als eine Zwischenfarbe und nicht wirklich als eine eigene Grundfarbe. Diese beiden Farben kommen auch in der Natur nur wenig vor und spielen daher auch in der Malerei keine große Rolle.
Das Mischen der Farben kann übrigens, je nach den Farbstoffen die verwendet werden, zu recht unterschiedlichen Ergebnissen führen. Das hängt nicht zuletzt damit zusammen dass der Farbstoff Gelb aus spektralen Gelb bestehen kann aber auch aus Rot und Grün oder aus einer Kombination von beiden. Beides erscheint uns als reines Gelb, beim Mischen der Farben muss das aber nicht zum gleichen Ergebnis führen.
Das trifft analog natürlich auch auf andere Farben zu. Schon von daher ist es also praktisch nicht möglich universelle Farbmischgesetze für alle Farbmittel anzugeben.
Analoge Farbfilme waren Additiv bis Subtraktiv
Anmerkung 9: Die früheren analogen Farbfilme bzw. Farbfotos konnten je nach Belichtung und damit chemischer Veränderung rein Additiv bis rein Subtraktiv sein.
CMYK-Farbmodell am Bildschirm
Die Verwendung des CMY- oder CMYK-Farbmodells am Bildschirm dürfte eher von begrenzten Wert sein, da beim Farbdruck durch das nebeneinander Drucken und übereinander Drucken der Farben unterschiedliche Effekte entstehen. Bei manchen Fotodruckern wird darüber hinaus auch noch Hell-Cyan und Hell-Magenta verwendet. Zumindest bei einem Fotodrucker hat das was man unter einem Mikroskop sieht oft nicht viel gemeinsam mit dem was sich nach dem CMYK-Modell theoretisch ergibt.
Außerdem können am Bildschirm selbst die Farben ohnehin nur als RGB-Farben dargestellt werden.
Das CIE-Farbmodell
Das CIE-Farbmodell ist ein Farbmodell mit dem Farben genau definiert werden. Das CIE-Farbmodell, wird ausführlich auf dieser Seite und und auf dieser Seite beschrieben.
Auf der X-Achse werden von links nach rechts Blau bis Rot aufgetragen, links reines Blau rechts reines Rot. Auf der Y-Achse wird Grün aufgetragen. Dabei werden für Rot, Grün und Blau ganz bestimmte Frequenzen des Lichts verwendet. In dieser Form der Darstellung ergibt der Bereich des für das menschliche Auge sichtbaren Lichts eine Art schuhsohlenähnliche Form, weshalb man inoffiziell auch von einer Schuhsohle spricht. In diesen Bereich wird nun das Darstellungsvermögen von Bildschirmen und Druckern eingetragen.
Sowohl die Farbkomponenten von Bildschirmen als auch die Druckerfarben haben schließlich genau genommen immer ein ganz bestimmtes Farbspektrum und beide können den für das menschliche Auge sichtbaren Bereich nicht zur Gänze abbilden.
Man kann damit Bildschirme und Drucker miteinander vergleichen und dieses Modell ist auch die Grundlage für exaktes Umrechnen von Farbmedien untereinander, wie ganz bestimmten Bildschirmen und ganz bestimmten Druckern.
Durch die Methode über eine Blau-Rot Achse Grün aufzutragen sind die Flächen für die einzelnen Farbbereiche auch unterschiedlich groß.
Das CIE-Farbmodell ist weder einfach noch ist es anschaulich, es ist ein Werkzeug für genaue Farbbestimmung bzw. für professionelle Farbverarbeitung.
Das DIN-Farbmodell
Das DIN-Farbmodell das auch hier beschrieben wird, hat vor allem die Funktion Farben für die praktische Anwendung genau zu klassifizieren.
Weitere Farbmodelle
Amerkung 10 und 11: Einige weitere Farbmodelle.
Man kann zwar beliebige Farbmodelle verwenden, am Ende ist aber mit einem Würfel der Zusammenhang zwischen den Farbkomponenten am besten zu erkennen. Auch die auf Farbton, Helligkeit und Farbsättigung bezogenen zweidimensionalen Modelle, die man für Foto- und Grafikbearbeitung verwendet, sind dafür wohl auch am besten geeignet.
Das CIE-Modell dient der exakten Definition der Farben und ist vor allem dort von Bedeutung wo es um professionelle Farbverarbeitung geht.
Das DIN-Modell ist für eine Klassifizierung von Farben in der Praxis gedacht.
Bei einer Reihe von Farbmodellen wird auch die Zwischenfarbe Gelb als Hauptfarbe behandelt da wir Gelb ja praktisch als eigene Farbe empfinden.
Wie gesagt, zur Veranschaulichung kann man natürlich beliebige Farbmodelle verwenden.
Historische Farbmodelle
Es gibt bis weit in historische Zeiten zurück die verschiedensten Farbmodelle um den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Farben darzustellen. Es gab und gibt Kegel und Doppelkegel, Pyramiden und Doppelpyramiden mit dreieckiger, viereckiger und sechseckiger Grundfläche, Zylinder, Kugeln und Halbkugeln und andere Formen.
Eine ausführliche Darstellung von historischen Farbmodellen bis zu den Farbmodellen der Gegenwart ist auf dieser Seite zu finden.
Im folgenden sind Beschreibungen einiger der interessanteren dieser Farbmodelle verlinkt.
Aristoteles (384-322 v.C.)
Farbenreihe Schwarz - Weiß
Robert Grosseteste 1230
Trapezförmige Anordnung
Leon Battista Alberti 1435
Doppelpyramide mit viereckiger Grundfläche
Aron Sigfrid Forsius 1611
Kugelform
Isaac Newton 1704
Farbkreis auf Basis physikalischer Erkenntnis
Philip Otto Runge 1810
Kugel
Der ebenfalls 1810 veröffentlichte Farbkreis Goethes hat seine Bekanntheit wohl mehr dem Namen des sehr bekannten Dichters zu verdanken.
Newtons Erkenntnisse 100 Jahre zuvor wollte Goethe übrigens nicht anerkennen.
William Benson 1868
Würfel
Robert Ridgway 1912
Doppelkegel
Alfred Hickethier 1952
Würfel im Prinzip in heutiger Form.
Schlusssatz
Es gibt natürlich Seiten die das Thema Farbe sehr ausführlich und auf professioneller bzw. auf wissenschaftlicher Ebene behandeln, diese Seiten sind für Laien aber nicht immer ganz leicht lesbar. Dagegen sind manche Seiten, die nur das grundlegende behandeln, mitunter fast schon etwas zu vereinfachend und auch nicht immer sehr anschaulich.
Auf dieser Seite hier geht es einfach nur darum dass ganz elementare zum Thema Farbe und Farbmodelle möglichst anschaulich darzustellen.
Links
Hier sind nun noch einige interessante Links zu diesem Thema, teilweise sind es Seiten die das Thema auf professioneller Ebene bzw. auch auf wissenschaftlicher Basis behandeln.
Farbe und Farbmanagement
Ausführliche Behandlung dieses Themas auf Basis einer FH-Vorlesung.
Farbenlehre
Hier wird das Thema vor allen aus physikalisch-wissenschaftlicher Sicht behandelt.
Farbsysteme
Ausführliche Darstellung von Farbmodellen von der frühen Geschichte bis zu den Modellen der Gegenwart.
Wissen über das Licht
Von der Geschichte bis zur Gegenwart
Farbmanagement für Fotografie
Hier vor allem für Fotografie
Analoge Farbfilme
Aufbau analoger Farbfilme
Farbdidaktik
Hier sind die Farben vor allem aus Sicht der Kunstpädagogik behandelt.
"Farbe sehen" oder "Farbmodelle " bringt in Suchmaschinen natürlich jede Menge weiterer Seiten.
Herkömmliche Farblehren
Herkömmliche Farblehren sind meist eine Mischung aus historisch-empirischen Wissen und aus Wissen der Gegenwart. Diese Farblehren bauen auch auf das Wissen auf einem Spezialgebiet (Malerei, Farbdruck) auf und sind für eine allgemeine Anwendung nicht geeignet. Da diese "Farblehren" zumindest zu einem guten Teil nicht dem heutigen Wissensstand entsprechen, sind sie im Grunde genommen sogar kontraproduktiv.
In den beiden folgenden Links sind Kritiken an diesen Farblehren zu finden:
Kritiken an zwei dieser Farblehren
Kritik an einer dieser Farblehren
Hier ist noch eine Anmerkung meinerseits zu einer dieser Farblehren:
Kritik Farblehre
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24.1.2018 aktualisiert: 3.5.2022