11.9 Farbmischung
Farbige Schatten wie in Bild 11.76 hast du vielleicht von auf Partys oder Konzerten gesehen.
Wie diese entstehen und wieso sich überhaupt unterschiedliche Farbeindrücke durch das Mischen von Farben erzeugen lassen, erfährst du in diesem Kapitel.
11.9.1 Metamerie
Nehmen wir an, auf deine Netzhaut treffen mehrerer Lichtstrahlen unterschiedlicher Frequenz. Zusammen bewirken sie, dass deine Zapfen für den Rotbereich zu \(75\,\%\), die Zapfen für den Grünbereich zu \(95\,\%\) und die Zäpfchen für Blaubereich nur zu \(5\,\%\) angeregt werden. Welche Farbe siehst du?
Die Zahlen kommen dir vielleicht von dem Beispiel in Abschnitt Farbsehen bekannt vor. Dort hat ein monochromatisches Licht mit \(520\;\mathrm{nm}\) dieselbe Sinneswahrnehmung ausgelöst. Obwohl dieses Mal unterschiedliche Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen auf deine Netzhaut treffen, siehst du dasselbe Grün wie vorher!
Bild 11.77: Die Intensität der Lampen (a) werden so eingestellt, dass derselbe Farbeindruck wie durch Lampe (b) entsteht.
Von Metamerie wird gesprochen, wenn ein Mix unterschiedlicher Wellenlängen denselben Farbeindruck einer einzelnen Wellenlänge hervorrufen. In Bild 11.77 siehst du eine Anordnung, bei der eine Person Metamerie feststellen kann.
Mit diesem Trick kann dem Auge farbiges Licht vorgaukeln werden, das so überhaupt nicht vorhanden ist!
11.9.2 Körperfarbe
Der Farbeindruck, der bei einem beleuchteten Objekt entsteht, wird Körperfarbe genannt. Erscheint ein Gegenstand im Sonnenlicht färbig, reflektiert seine Oberfläche nur einen Teil des empfangenen Lichtspektrums. Die Farbpigmente in Bild 11.78 reflektieren nur den Blauanteil des einfallenden Lichtspektrums – wir sehen den Körper daher blau.
Ein Körper kann nur Farbanteile reflektieren, die im einfallenden Licht vorhanden sind. Der Farbeindruck ist also nicht nur von der Oberfläche des Objekts, sondern auch von der Lichtquelle, die ihn beleuchtet, abhängig. Bei Sonnenlicht und bei Kunstlicht können daher bei demselben Objekt unterschiedliche Farbeindrücke entstehen.
11.9.3 Additive Farbmischung
Als additive Farbmischung (engl. additive color) wird die Mischung von farbigen Lichtern bezeichnet. Aus drei bestimmten Rot-, Grün- und Blautöne lassen sich nahezu alle Farbeindrücke additiv erzeugen. Dieses Farbmodell heißt RGB-Modell nach den Anfangsbuchstaben der Primärfarben (Bild 11.79).
Als Sekundärfarben wird die Mischung aus genau zwei Primärfarben bezeichnet. Die Summe aller Primärfarben ergibt den Farbeindruck weiß.
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11.9.4 Anwendungen der additiven Farbmischung
Die additive Farbmischung ist die Grundlage für farbige Schatten und alle selbst leuchtenden Displays, wie du sie von Fernsehern, Monitoren oder Mobiltelefonen kennst.
In Bild 11.80 siehst du die Aufnahme eines Computermonitors. Im vergrößerten Bereich kannst du deutlich die einzelnen Bereiche in den Primärfarben des RGB-Modells erkennen. Obwohl es mittlerweile eine Vielzahl von unterschiedlichen Display-Arten (CRT, LCD, LED, OLED,…) gibt, ist das Prinzip der Farberzeugung immer dasselbe.
11.9.5 Subtraktive Farbmischung
Werden aus weißem Licht durch optische Filter nur bestimmte Wellenlängen durchgelassen, wird von subtraktiver Farbmischung (engl. subtractive color) gesprochen.
In Bild 11.81 siehst du ein Beispiel für subtraktive Farbmischung: Weißes Sonnenlicht (a) geht durch einen gelben Filter (b). Der Gelbfilter blockiert alle blauen Farbanteile des Spektrums. Die restlichen Wellenlängen werden als gelb (c) wahrgenommen. Das restliche Licht tritt durch einen weiteren Filter der Farbe Magenta (d). Der Magentafilter blockiert alle grünen Farbanteile aus dem Spektrum. Die verbleibenden Wellenlängen werden als rot (e) wahrgenommen.
Bei einer geeigneten Wahl von nur drei farbigen Filtern wie zum Beispiel Cyan(blau), Magenta(rot) und Gelb, können alle Farben herausgefiltert werden und es kommt kein Licht mehr durch – wir erhalten den Farbeindruck Schwarz (Bild 11.82). Nach den englischen Anfangsbuchstaben wird dieses Farbmodell CMY-Modell genannt.
Links:
- Applet: Farbwahrnehmung
11.9.6 Anwendungen der subtraktiven Farbmischung
Die subtraktive Farbmischung ist die Grundlage für Wassermalfarben, den Farbdruck und den Displays von E-Book-Readern. Vor dem Druck eines farbigen Bildes findet eine sogenannte Farbseparation statt, in der das Bild in die Farbbestandteile der Primärfarben getrennt wird (Bild 11.83, linke und mittlere Spalte).
Diese Farben werden dann hintereinander auf weißes Papier gedruckt (Das Ergebnis siehst du dann im Bild der jeweils rechten Spalte).
Vermutlich hast du dich gefragt, warum in Bild 11.83 vier und nicht drei Bilder zu sehen sind. Die Summe aller subtraktiven Primärfarben gibt in der Praxis bestenfalls ein sehr dunkles Grau. Um auch ein sattes Schwarz erzielen zu können, wird beim Farbdruck als vierte „Farbe“ Schwarz verwendet. Im CMYK-Modell steht das „K“ für das Wort „Schlüssel“ (engl. key) und meint Schwarz.
11.9.7 Malfarben
Farbstoffe, die du zum Malen verwendest, können in zwei Kategorien eingeteilt werden:
Deckfarben: Sie bilden eine lichtundurchlässige Schicht, die in der Farbe des reflektierten Lichts erscheint. Die Farbe der bemalten Oberfläche (Malgrund) spielt keine Rolle. Zum Beispiel reflektiert eine gelbe Deckfarbe nur Wellenlängen des gelben Farbspektrums und absorbiert alle anderen Lichtanteile (Körperfarbe). Beispiele für Deckfarben sind Acrylfarben, Ölfarben oder Farbkreiden.
Lasurfarben: Sie bilden eine Filterschicht, die das einfallende Licht zur bemalten Oberfläche durchlassen. Dort wird es reflektiert und fällt in unser Auge. Zum Beispiel absorbiert eine gelbe Lasurfarbe den blauen Anteil des einfallen Lichts. Die roten und grünen Anteile werden an der weißen Leinwand reflektiert und es entsteht der Farbeindruck Gelb. Beispiele für Lasurfarben sind Wasserfarben (Bild 11.84). Für Lasurfarben gelten die Regeln für die subtraktive Farbmischung. Mischst du insbesondere zwei Sekundärfarben (zum Beispiel (Orangerot)Rot und Grün), erhältst du immer Schwarz, weil alle Farbanteile bereits herausgefiltert werden.
11.9.8 Farbräume
Die Menge aller Farben, die durch ein Farbmodell erzeugt werden kann, wird als Farbraum (engl. color space) bezeichnet. Können mit der additiven oder subtraktiven Farbmischung alle für unsere Augen sichtbaren Farben „nachgebaut“ werden? Die Antwort ist: Nein.
Im Diagramm 11.85 siehst du als äußere umrandete Farbfläche die Farben, die ein Mensch wahrnehmen kann. Das strichlierte Dreieck umrandet den Farbraum, der von einem Monitor (RGB Farbmodell) dargestellt werden kann, während die gepunktete Linie den Farbraum zeigt, der durch einen Drucker (CMYK Farbmodell) wiedergegeben werden kann. Durch die Wahl anderer Primärfarben werden andere Bereiche der Fläche abgedeckt. Es lassen sich aber nie alle sichtbaren Farben erzeugen.
Links:
- Website: Farbräume (englisch)
