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Aufsatz ueber Farbe (Fortsetzung)

3. TECHNIK: Farben ermischen
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Farbtoene und -Schattierungen umgeben uns zu tausenden. Wenn wir sie angemessen wiedergeben wollen, muessen wir dann wirklich tausende von Farbpasten, Pigmenten, Lampen, Filtern bereithalten?

Nun machen es ja Grundprinzipien des menschlichen Gesichtssinnes (Abschn. 1.2, Neurologie) moeglich, alle beliebigen Farben in einem Tristimulus-System (Abschn. 1.3, Farb-Empfindung messen) zu beschreiben ... sofern man drei geeignete Grundfarben waehlt.

Und tatsaechlich haben einige Kuenstler schon sehr frueh angefangen, nur drei Grundfarben (plus Weiss) zu benutzen, um alle anderen notwendigen Farbtoene zu ermischen.

Ihr Verfahren wird auch in heutigen Farbbild-gebenden Geraeten angewandt.

Zugegeben: Manchmal erweist sich die Gesamt-Palette der herstellbaren Farben als begrenzt (Abschn.3.3, Bereiche herstellbarer Mischungen). Aber in den meisten Faellen zeigen diese technisch hergestellten Bilder wirklich gute und ansprechende Farbwiedergabe.

Welche Farben eignen sich als Grundfarben? -- Nun, grundsaetzlich koennte man jedes Farbtripel nehmen, sofern
* jede der Farben genuegend gesaettigt ist   UND
* das ganze Tripel gleichmeassig ueber das sichtbare Spektrum verteilt ist.

Aber die tatsaechliche Wahl der Grundfarben wird von einer Frage beherrscht: Mischen wir farbige Lichter (additiv) oder Koerperfarben (subtraktiv)?



3.1 Additive Farbmischung
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Die Grundvorstellung beim additiven Mischen:
Man benutze drei schmalbandig-farbige Lichter, von denen jedes nur einen der drei Zaepfchentypen (Bild 1.2-c in Abschn. 1.2, Neurologie) erregt. Dann addiere man gewichtete Betraege dieser 3 Reize (von drei einstellbaren Lichtquellen) innerhalb jedes Bildpunktes, dem man eine eigene Farbe geben will.

Nun zeigen aber die drei Zaepfchen-Spektralverlaeufe nennenswerte Ueberlappungen. Der Grundgedanke wird also nicht ideal funktionieren. Aber wir bekommen ganz ordentliche Farbwiedergabe, wenn wir zum Beispiel das Farbtripel
R(ot), G(ruen), B(lau)
verwenden, das in Bild 3.1-a gezeigt ist und in Bild 2.3 (unten).

Diese 3 Farben heissen "Grundfarben fuer additive Farbmischung".

  Bild 3.1-a: Additive Mischung von R G B (19 kByte)

Wichtig in Bild 3.1-a ist der schwarze Hintergrund. Er soll zeigen, dass kein Licht ausserhalb der 3 farbigen Punkte ist; diese Punkte entstehen aus Lichtbuendeln auf einem sonst zwar weissen, aber ganz unbeleuchteten Schirm.

Noch ein Hinweis:
Bild 3.1-a zeigt viele Zahlentripel, zum Beispiel 0,255,255. Dies sind R,G,B-Intensitaeten oder -Helligkeiten in einer 8-Bit(dezimal-)Darstellung. "255" bedeutet also einfach "100%". Und der schwarze Hintergrund wuerde dargestellt als "0,0,0".

Aus Bild 3.1-a wollen Sie bitte entnehmen:

* Die Mischfarben ersten Grades von R, G, B mit je 100% Helligkeit sind exakt die Grundfarben C(yan), M(agenta), Y(ellow) fuer die subtraktive Farbmischung (Abschn. 3.2).

* Mischt man gleiche Betraege von   R + G + B   , dann bekommt man farbloses Weiss (oder Grau).

* Schwarz erhaelt man bei   R = G = B = 0 .

* Im Bild 3.1-a sind Rot und Gruen und Blau alle mit 100% dargestellt; mischt man mit Intensitaeten, die bei R und G und B unterschiedlich sind, dann erreicht man den ganzen Rest der darstellbaren Farbpalette.


Damit ich die physikalischen Verhaeltnisse besser erlaeutern kann, wiederhole ich hier ausnahmsweise ein Bild, das Sie schon von Abschnitt 2.3 kennen:

    Bild 2.3: farbige Spektralverlaeufe (188 kByte)


Nehmen Sie jetzt bitte mal an, dass es hinter jedem dieser 6 Filter eine weisse Lampe gibt, die auf dieselbe Intensitaet von 100% eingestellt ist. Nach den Filterkurven kann man sich dann gut erklaeren, dass

+ Licht vom Filter B mit Licht vom Filter G dasselbe ist, wie Licht vom Filter C ;

+ Licht vom Filter R mit Licht vom Filter B dasselbe ist, wie Licht vom Filter M ;

+ Licht vom Filter R mit Licht vom Filter G dasselbe ist, wie Licht vom Filter Y ;

+ Lichter von allen drei Filtern   R, G, B   sich summieren zu weissem Licht;

+ die Farben   R, G, B   dunkler sind als   C, M, Y   weil sie schmalbandiger sind.



Aber wer um alles in der Welt kommt auf den Gedanken, eine Farbe aus drei farbigen Lichtern zurecht zu mischen?

Nun, da gibt es eine ganze Menge von Anwendungen, unter anderem folgende:

  Bild 3.1-b: Farbbildroehre (33 kByte)

* In den Farbbildroehren fuer Fernsehgeraete und Computermonitore wird jeder Bildpunkt zusammengesetzt aus 3 Unter-Elementen (Bild 3.1-b). Jedes Unterelement zeigt eine der Farben R,G,B. Fuer's Auge sind diese Unterelemente normalerweise zu klein; es kann sie nicht voneinander trennen. Mittels ihrer ueberlappenden Unschaerfekreise addieren sich ihre Farbreize zueinander fuer unser Auge.

* Hocheffiziente Dreibanden-Leuchtstofflampen (Bild 2.2-b in Abschn.2.2) beherrschen die Beleuchtungstechnik in Schulen, Kaufhaeusern und aehnlichen Gebaeuden. Ihre Farbtemperatur (Abschn. 1.3.4) wird eingestellt durch die richtige Mischung der roten, gruenen und blauen Phosphor-Komponenten.

* Weisse Leuchtdioden scheinen die Lichtquellen der Zukunft zu sein. Sie benutzen entweder drei Chips fuer R, G und B in einem Gehaeuse -- oder sie addieren eine breitbandig-gelbe Phosphor-Emission zur schmalbandig-blauen Emission eines einzelnen LED-Chips.

Dies letzte Anwendungsbeispiel fuehrt uns zum Begriff der "Komplementaerfarben":
Paare von Farben, die bei additiver Mischung Weiss ergeben, heissen "komplementaer". Aus den Spektralverlaeufen von Bild 2.3 koennen Sie erkennen, dass folgende Farbpaare komplementaer sind:
* rot   und Cyan,
* gruen und Magenta,
* blau  und gelb.

Komplementaerfarben liegen einander gegenueber in Goethes Farbenkreis, den Sie in Bild 1.1-c am Ende von Abschn. 1.1 finden.

Komplementaerfarben sind nicht nur definiert durch die "Summierung ergibt Weiss"-These. Man kann Komplementaerfarbpaare mit einfachen Versuchen ermitteln (die auch Goethe schon gemacht hat):
Man nehme zwei gleiche Blaetter Papier. Man lasse das eine weiss. Man male einen dicken Fleck von gesaettigtem Rot auf das andere Blatt. Nun einige Minuten lang auf den gut beleuchteten roten Fleck starren. Dann das Blatt mit dem roten Fleck flott ersetzen durch das rein-weisse Blatt und auf das weisse Blatt schauen. Was sehen Sie? -- Sie werden den verschwundenen Fleck wiedersehen, und er wird die Komplementaerfarbe haben.
(Grund ist ein uebertriebener Ausbleichprozess im zugehoerigen Zaepfchenfarbstoff; siehe Bild 1.2-c in Abschn. 1.2.)

Seien Sie bitte vorsichtig, wenn Sie Farben "komplementaer" nennen wollen. Das ist nicht dasselbe, wie "maximaler Farbkontrast"; ueber den letzteren koennen Sie nachlesen in Abschn. 1.3.2.


Sie haben jezt einige Anwendungsbeispiele der additiven Farbmischung mit den Grundfarben R, G und B kennengelernt. Es wird Sie nicht ueberraschen, dass diese Farben genormt sind.
Meiner Meinung nach sind diese Normen allerdings nicht sehr viel wert.
Erstens, weil es unterschiedliche Normen gibt fuer unteschiedliche Anwendungen.
Zweitens und viel wichtiger: All diese Normen definieren die Farben einfach mit Tristimulus-Messwerten ... womit die Anwendung leider der Metamerie unterliegt (siehe Abschn. 3.4).




Link List und Literatur
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Gegenstand benutzt in Quelle
R G B additiv mischen Bild 3.1-a teleseminar-2000
Filtersatz-Kurven Bild 2.3 Edmund Industrie Optik GmbH,
"2002 Optics and Optical Instruments Catalog"
Seite 76 (geaendert)
Farbbildroehre Bild 3.1-b Microsoft Encarta Enzyklopaedie 2002



Fortsetzung: 3.2 Subtraktive Farbmischung
Inhalt (ganzer Aufsatz)
Inhalt (ganze Website)

Letzte Aenderung 29.6.2004 19:27