Licht besteht aus elektromagnetischen Schwingungen, dass sich wellenförmig ausbreitet. Die Hauptquelle des Lichtes auf der
Erde ist die Sonne. Daneben gibt es eine Vielzahl künstlicher Lichtquellen wie z. B. Glühlampen oder Kerzen.
Licht wird, wie jede andere Schwingung auch, über die Wellenlänge, also dem Abstand zwischen zwei Wellenbergen,
beschrieben. Das für Menschen sichtbare Licht erstreckt sich von etwa 380 bis 780 nm Wellenlänge, was einer Frequenz von etwa
789 bis 385 THz entspricht.
Farbe
Wellenlänge
Frequenz
rot
≈ 700-630 nm
≈ 430-480 THz
orange
≈ 630-590 nm
≈ 480-510 THz
gelb
≈ 590-560 nm
≈ 510-540 THz
grün
≈ 560-490 nm
≈ 540-610 THz
blau
≈ 490-450 nm
≈ 610-670 THz
violett
≈ 450-400 nm
≈ 670-750 THz
Die Spektralfarben des Lichtes
Lage des sichtbaren Spektrums im Gesamtspektrum elektromagnetischer Wellen
Quelle: Wikipedia
Farbwahrnehmung
Struktur der Netzhaut. Das Bild zeigt einen Querschnitt, der einer Dicke von ca 0.25 mm entspricht.
Quelle: David H. Hubel (1989) Auge und Gehirn. Neurobiologie des Sehens.
Die Netzhaut ist die lichtempfindliche Schicht im Inneren des Auges. Auf ihr befinden sich 100-120 Mio.
Stäbchen- und 6 Mio. Zapfen-Fotorezeptoren.
Die Fotorezeptoren sind mit 1 Mio. Ganglienzellen verschaltet, die wiederum direkt mit dem Sehnerv verbunden sind.
Zwischen den Phtorezeptoren und den Ganglienzellen gibt es in der Netzhaut eine
komplex aufgebaute Schicht aus Bipolarzellen, Horizontalzellen und Amakrinzellen, die zu unterschiedlichen
Verschaltungen der Fotorezeptoren führen.
Zapfen werden unterteilt in rotempfindliche L(ong)-Zapfen, grünempfindliche M(edium)-Zapfen und blauempfindliche
S(hort)-Zapfen. Bei Tageslicht erstellt das Gehirn aus den Informationen der L-, M- und S-Zapfen ein Farbbild.
Die Zapfen haben eine so geringe Empfindlichkeit, dass sie nur bei guten Lichtverhältnissen arbeiten.
Stäbchen messen die Helligkeit des einfallenden Lichtes und liefern auch bei schwachen Licht einfache Schwarz-Weiß Bilder
an das Gehirn. Bereits bei Dämmerlicht tritt bei den Stäbchen eine Sättigung ein, d. h. sie liefern nur noch helles Weiß als
Helligkeitsinformation.
Beim sogenannten Tagessehen (photopisches Sehen) empfängt das Gehirn Information über Farbton, Sättigung und Helligkeit,
während beim Dämmerungs- oder Nachtsehen (skotopische Sehen) nur ein Graustufenbild empfangen wird.
Die Auftrennung der Farbinformation in Farbton, Sättigung und Helligkeit spielt in der Farbtheorie eine wichtige Rolle.
Insbesondere in der digitalen Bildverarbeitung sind Farbmodelle, die dieser Dreiteilung der menschliche Farbwahrnehmung
folgen, besonders praxistauglich (siehe Abschnitt zum HSL-Farbmodell).
Signalverarbeitung in der Netzhaut bei Tag (photopisches Sehen)
Signalverarbeitung in der Netzhaut bei Dämmerung (skotopische Sehen)
Additive Farbmischung
Farben, die wahrnehmbar sind, weil eine Lichtquelle unterschiedliche Wellenlängenbereiche abstrahlt, nennt man Lichtfarben.
Den Vorgang des (Hinzu-)mischens von unterschiedlichen Lichtfarben nennt man additive (= hinzufügend) Farbmischung.
Werden die Primärfarben von farbigem Licht gleichmäßig gemischt, entsteht der Farbton Weiß. Eine gleiche Mischung aller
Farben erzeugt je nach Helligkeit unterschiedliche Graustufen. Da die Helligkeit jedes Farbwertes (Rot, Grün und Blau)
beliebig variiert werden kann, können alle Farbintensitäten, Mischverhältnisse und Helligkeiten erzeugt werden.
Additive Farbmischung
Quelle: Wikipedia
Subtraktive Farbmischung
Werden Gegenstände beleuchtet, erscheinen Sie durch das reflektierte Licht farbig. Z. B. reflektiert ein blauer Gegenstand die
blauen Wellenlängen und absorbiert alle anderen Wellenlängen. Die reflektierte Farbe wird als Körperfarbe bezeichnet. Bei der
subtraktiven (= reduzierenden) Farbmischung bewirkt jede dazukommende Farbe die Absorption weiterer Wellenlängen. Das bedeutet,
dass eine Farbe um so dunkler wird, je mehr Wellenlängen absorbiert werden. Werden alle Wellenlängen absorbiert, erscheint der
Körper schwarz. Bei der subtraktiven Farbmischung entsteht die Farbe, indem Pigmente miteinander vermischt werden (z. B. Öl-, Aquarellfarben).
Subtraktive Farbmischung
Quelle: Wikipedia
Farbmodelle
In einem Farbmodell werden Farben in einem Koordinatensystem beschrieben. Man untescheidet zwischen
technisch-physikalische Modellen und wahrnehmungsorientierten (perzeptuellen) Modellen.
Die bekanntesten technisch-physikalische Farbmodelle sind das RGB-Modell für optische Medien wie Fernseher
oder Monitore und das CMYK-Modell, welches die technische Grundlage für den modernen Vierfarbdruck bildet.
Die Abkürzung RGB steht für Rot, Grün und Blau. Die Abkürzung CMYK steht für Cyan, Magenta, Yellow (Gelb) und
Key plate (Schlüsselplatte, die schwarz druckende Platte). Ein Beispiel für ein wahrnehmungsorientiertes Modell ist das
HSL-Modell.Die Abkürzung HSL steht für Hue (Farbton), Saturation (Sättigung) und Lightness (Helligkeit).
Sowohl beim RGB- als auch beim CMYK-Modell werden alle Farben aus den jeweiligen drei Grundfarben gemischt. Wesentlicher
Unterschied zwischen den beiden Modellen ist, dass das RGB-Modell ein additives Mischverfahren ist, während das CMYK-Modell
ein subtraktives Mischverfahren ist.
RGB-Farbwuerfel
Quelle: Wikipedia
CMYK-Farbwuerfel
Quelle: Wikipedia
Während sich bei additiven und subtraktiven Farbsystemen mit der Veränderung eines Farbkanals automatisch die Helligkeit,
die Sättigung und der Farbton verschieben, sind bei wahrnehmungsorientierten Farbsystemen Farbton, Sättigung und
Helligkeit unabhängige Merkmale einer Farbe und können einzeln bearbeitet werden. Da diese Art der Farbdarstellung der
menschlichen Wahrnehmung entspricht und intuitiv verständlich ist, wird sie häufig in Grafikprogrammen eingesetzt.
Im HSL-Farbraum wird eine Farbe durch die drei Parameter: Farbton, Sättigung und Helligkeit beschrieben.
Der Farbton (H) ist die Farbe, die von einem Objekt reflektiert oder absorbiert wird. Er wird als Gradzahl zwischen 0° und 360°
angegeben
Die Sättigung (S) beschreibt den Grauanteil im Verhältnis zum Farbton. Sie wird ebenfalls als Prozentwert zwischen 0 % (Grau) und
100 % (voll gesättigt) angegeben.
Die Helligkeit (L) ist die relative Helligkeit oder Dunkelheit der Farbe, die in Prozentwerten zwischen 0% (Schwarz) und 100 %
angegeben wird.
Außen, auf der äquatorialen Ebene, liegen die zu 100% gesättigten Farbtöne (Buntfarben). In Richtung des Zentrums nimmt
die Farbsättigung ab, bis alle Farben zu einem einzigen Grau zusammen kommen und die Sättigung 0% beträgt. Die Helligkeit
auf der äquatorialen Ebene beträgt 50% und nimmt zur weißen Spitze hin, bis auf 100%, zu bzw. nimmt zur schwarzen
Spitze hin, bis auf 0%, ab. Entlang des Äquators liegen die Farbtöne. Die Farbe Rot liegt bei 0° bzw. 360°, Gelb bei
60°, Grün bei 120°, Cyan bei 180°, Blau bei 240° und Magenta bei 300°.
Der HSL-Farbraum in der Hexagonalen Doppel-Pyramide
Farbsechseck
Das Farbsechseck besteht aus den Primärfarben des RGB- und und des CMYK-Farbmodells. Aus den jeweiligen drei Grundfarben
lassen sich theoretisch alle anderen Farben ausmischen. Werden zwei Primärfarben miteinander gemischt, entsteht eine Sekundärfarbe.
Wird eine Sekundärfarbe mit einer angrenzenden Primärfarbe gemischt, entsteht eine Tertiärfarbe. Dieses Verfahren kann beliebig
fortgesetzt werden, bis alle Farbnuancen des Farbsechsecks entstehen.
Wenn sich in diesem Farbsechseck zwei Farben diagonal gegenüberstehen, bezeichnet man sie als Komplementärfarben. Sind zwei
Farben komplementär, verstärken sie sich gegenseitig in ihrer Leuchtkraft. Miteinander gemischt ergeben sie schöne
farbstichige Grautöne oder können zur Minderung der Leuchtkraft einer Buntfarbe eingesetzt werden.
Das Farbsechseck mit den drei Primärfarben des Subtraktiven und Additiven Farbmischmodells
Aus den Farben Kadmiumgelb hell, Kobalttürkis und Magenta ausgemischtes Farbmodell (Ölfarben der Serie Norma Professional von Schmincke)
Farbkontraste
Der Komplementärkontrast ist der subjektive Kontrast, der zwischen zwei komplementären Farben entsteht. Durch das
Komplementärgesetz wird ein vollkommenes Gleichgewicht im Auge hergestellt. Physiologisch ist erwiesen, dass unser Auge zu
einer gegebenen Farbe die komplementäre Ergänzung fordert und sie selbstständig erzeugt, wenn sie nicht gegeben ist.
Der Hell-Dunkel-Kontrast kommt sowohl bei den häufig als unbunt bezeichneten Farben Schwarz, Weiß und Grau als
auch bei den Buntfarben vor. Man bezeichnet damit den Kontrast, der durch die unterschiedliche Farbhelligkeit zweier Farben
entsteht.
Der Kalt-Warm-Kontrast bezeichnet die unterschiedliche Empfindung von Menschen beim Anblick von Farben und die
Verwendung dieses Kontrastes als Stilmittel.
Der Farbe-an-sich-Kontrast ist der einfachste aller Farbkontraste. Er entsteht quasi automatisch, sobald Farben
ungetrübt in ihrer stärksten Leuchtkraft verwendet werden und bezeichnet den Kontrast von mindestens drei Farben zueinander.
Dabei wirkt ein starker Farbe-an-sich-Kontrast meist bunt, laut, kraftvoll und entschieden. Durch Schwächung der Leuchtkraft
und Abmischen mit anderen Farben wird der Farbe-an-sich-Kontrast schwächer. Am stärksten ist der Farbe-an-sich-Kontrast,
wenn die reinbunten Farben Gelb, Rot, Blau im Dreiklang verwendet werden.
Der Qualitätskontrast, auch Intensitätskontrast, ist ein Kontrast, der zwischen gesättigten, leuchtenden Farben und
stumpfen, trüben und gebrochenen Farben entsteht, also durch Unterschiede in der Farbqualität, nicht durch Unterschiede
bezüglich der Flächenanteile, wie der Quantitätskontrast.
Der Quantitätskontrast, auch Mengenkontrast, beruht, im Unterschied zum Qualitätskontrast, auf der Gegenüberstellung
verschieden großer Farbflächen. Wenn diese in bestimmten Verhältnissen vorliegen, ist die optische Wirkung der Farben gleich
intensiv und wird daher als harmonisch empfunden. Dabei ist die Wirkungskraft einer Farbe ist erstens von ihre Leuchtkraft
und zweitens ihre Fleckengröße abhängig. Beispielsweise entspricht ein Teil Orange zwei Teilen Blau und ein Teil Gelb etwa
drei Teilen Violett. Rot und Grün entsprechen sich in gleichen Anteilen. Diese harmonischen Quantitäten ergeben statisch
ruhige Wirkungen. Somit wird der Quantitäts-Kontrast durch die Verwendung der harmonischen Farbmengen neutralisiert. Der
Quantitäts-Kontrast ist im eigentlichen Sinn ein Proportionskontrast.
Der Simultankontrast beschreibt die Wechselwirkung von nebeneinander liegenden Flächen. Das Auge sieht gleiche Farben
im Zusammenhang mit unterschiedlichen Umgebungsfarben in verschiedenen Helligkeitsabstufungen.
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