Farbe. Licht Farbmodelle Farbsysteme

Transkript

1 Farbe Licht Farbmodelle Farbsysteme

2 Übungsblatt 5

3 Organisatorisches Übung am fällt aus. Neuer Termin Übung am ist damit auch letzte Übung vor der Klausur. Themenwünsche per an Heute: letzte Übung Und nicht vergessen: 9.7.: CV Tag :-)

4 Evaluation

5 Themen heute Grundlagen Farbe & Licht Additive und Subtraktive Farbmischung Komplementärfarben Farbsysteme Farbmodelle

6 Fragen?

7 Einführung

8 Warum ist die Tomate rot?

9 Farbe hat irgendwas mit Licht zutun...

10 Die Sonne: liefert jährlich 175 Milliarden Megawatt Wärmeenergie und ist die Hauptquelle für das Licht auf der Erde.

11 Nice to know Die von der Sonne ausgehende Strahlung bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit ( km/sek). Ein Lichtstrahl von der Sonne benötigt weniger als 9 Minuten zur Erde Trifft der Lichtstrahl auf ein Hindernis wird er absorbiert oder reflektiert

12 Warum ist das Meer blau?

13 Wasser ist eigentlich durchsichtig das Meer ist blau, weil der Himmel blau ist. Die Sonne erscheint gelb am Himmel aber warum?

14 Sonne erzeugt elektromagnetische Strahlung von der wir einen Teil als Licht wahrnehmen im Weltall erscheint uns dieses Licht als weiß In der Atmosphäre passiert also irgendetwas mit dem Licht

15 Atmosphäre hier wird das Licht gestreut blaues Licht ist kurzwellig und wird daher in der Atmosphäre besser gestreut als das langwellige Licht (rot, gelb) Das Licht von Himmel und Meer ist hauptsächlich Streulicht und erscheint daher blau.

16 Sonnenuntergang Warum ist der Sonnenuntergang dann rot?

17 Regenbogen beim Eintritt eines Sonnenstrahls in einen Regentropfen wird dieser gebrochen Weißes Licht wird also in seine Farbanteile zerlegt

18 Ein Prisma: Weißes Licht wird gebrochen und in seine Wellenanteile zerlegt: Dispersion (Isaac Newton, 1704)

19 Optisches Spektrum des Lichts

20 Warum ist die Tomate rot: Die Tomate absorbiert einen Teil des Lichts und reflektiert einen Teil. Für das Auge erscheint die Farbe rot.

21 Fragen?

22 Additive und Subtraktive Farbmischung

23 Additive Farbmischung umgekehrter Vorgang der Dispersion weißes Licht entsteht bspw., wenn rotes, blaues und grünes Licht kombiniert werden.

24 Subtraktive Farbmischung Nutzt die Absorption aus Beispiel: drei farbige hintereinander gestellte Glasplatten (z.b. rot, blau und gelb): Jede Platte schluckt ein einer Absorption einen Wellenanteil des weißen Lichts. Ergebnis: Kein Licht dringt durch die Glasplatten (schwarz)

25 Komplementärfarbe wenn zwei Farben den Farbeindruck Weiß ergeben spricht man von Komplementärfarben Farbkreis (Goethe) zeigt Farbe und Komplementärfarbe gegenüber (gelbrot vs. blau) Komplementärfarben unterscheiden sich je nach Farbsystem

26 Farbsysteme

27 Doppelkegel nach Leon Battista Alberti Farben werden nach ihrem Weißsein (lux clara) und ihrem Dunkelsein (lux obscura) definiert.

28 Newtons Farbkreis Basiert auf der Zerlegung des Tageslichts mit einem Prisma in seine Spektralfarben Newton wählte analog zur Tonleiter, die aus sieben Schritten besteht, sieben Farben für seinen Farbkreis

29 Goethes Farbkreis Licht entsteht im Auge und nicht durch Zerlegung Urfarben Blau und Gelb

30 Schopenhauer änderte den Farbkreis von Goethe ab jede Farbe erhält abhängig von ihrer Leuchtkraft ein Gewicht Basierend auf diesem Gewicht teilte er den Farbkreis neu ein (36 Teile)

31 ... und viele weitere

32 Fragen?

33 Farbmodelle

34 Farbmodelle ermöglicht es Farben quantitativ zu beschreiben Darstellung einer Farbe als Punkt innerhalb eines (oft) dreidimensionalen Farbraums Unterschiedliche Farbräume sind nicht deckungsgleich: Farben können idr nur relativ zueinander und nicht absolut gleich reproduziert werden. Farbmodelle z.b.: RGB, HSV CMYK, CIE und YUV

35 CIE, again

36 Zieht man eine Gerade von der Farbart A zur Farbart B, dann lassen sich nur diejenigen Farbarten durch additive Farbmischung erzeugen, die auf der Geraden liegen. CIE-Normfarbtafel Die Farben des Spektrums sind hufeisenförmig um den absoluten Weißpunkt, den sogenannten Unbuntpunkt angeordnet. Nach außen nimmt der Sättigungsgrad der Farbe, bzw. ihre Buntheit zu. Jeder Punkt innerhalb des Hufeisens stellt eine Farbart dar.

37 CIE-Normfarbtafel Stellt 3D Farbraum in 2D dar (z Koordinate ergibt sich über Formel x + y + z = 1) x = rot, y = grün und z = blau Gesamtheit möglicher Farben werden durch die umgrenzende Spektralfarblinie sowie die untere Purpurlinie eingefasst Zentraler Bezugspunkt der Tafel ist der Weißpunkt W (alle drei Farben zu je 1/3)

38 CIE-Normfarbtafel Black-Body Kurve: Farben als Temperatur eines idealen Strahlers (schwarzer Körper) in Kelvin angegeben Ausgehend vom Weißpunkt können alle als farbtongleich empfundenen Farben auf einer Linie durch den Punkt P abgelesen werden.

39 RGB

40 RGB additiver Farbraum additive Mischung der Grundfarben Rot, Grün und Blau Farbe = <R,G,B> Anteil der Grundfarben liegt zwischen 0 und 255 <0,0,0> = schwarz <255,255,255> = weiß

41 Grundfarben RGB und Mischfarben 1. Ordnung

42 RGB Farbwürfel (Quelle: wikipedia)

43 Die CIE-Normfarbtafel mit eingezeichnetem Adobe-RGB-(1998)- Farbraum

44 CMYK

45 CMYK substraktives Farbmodell steht für: Cyan Magenta Yellow Key (Farbtiefe durch Schwarz)

46 CMYK Jeder Wert zwischen 0% und 100% beschreibt die technischen Mischverhältnisse seiner 4 Grundfarben 0%: unbedruckt 100%: Volltonfarbe

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48 Umwandlung CMYK in RGB 1. Schritt CMYK -> CMY C = C - SA M = M - SA Y = Y - SA K = SA

49 Umwandlung CMY in RGB R = S - C C = W - R G = S - M M = W - G B = S - Y Y = W - B S = CMY-Schwarz = 255 W = RGB-Weiß = 255

50 Beispiel

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52 HSV-Farbraum

53 HSV-Farbraum Farbe mit Hilfe des Farbtons (hue), der Farbsättigung (saturation) und des Hellwerts (value) definiert Ähnliche Definitionen: HSL (lightness), HSB (brightness) und HSI (intensity) Farbton: Farbwinkel H auf dem Farbkreis Sättigung S in Prozent Hellwert: V als Prozentwert (0% keine Helligkeit, 100% volle Helligkeit)

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56 Umrechnung HSV in RGB

57 Wichtig wenn R = G = B, dann ist H undefiniert dann ist S = 0 (s. Formel) und somit handelt es sich um einen Grauton wenn R = G = B = 0, dann ist S undefiniert. Ist aber logisch, weil es sich hier um schwarz handelt.

58 Umrechnung HSV in RGB

59 Sonderfall Wenn S = 0, dann ist die Farbe grau und die Formel vereinfacht sich zu: R = G = B = V

60 YUV

61 YUV wird beim analogen Fernsehen verwendet Komponenten: Lichtstärke (Luminanz / Y) Farbanteil (Chrominanz / U, V) Y = 0,299 * R + 0,587 * G + 0,114 * B U = (B - Y) * 0,493 V = (R-Y) * 0,877

62 Originalfarbbild oben und die Aufspaltung dieses Bildes in die Luminanz Y (S/W-Bild) und darunter in die beiden Farbanteile U und V. Die Unschärfe in den Farbkomponenten U und V macht anschaulich, warum die Farbinformation in der Auflösung reduziert werden kann (downsampling) ohne den Bildeindruck wesentlich zu verschlechtern.

63 YUV - RGB R = Y + V/0,877 G = 1,7 * Y - 0,509 * R - 0,194 * B B = Y + U/0,493

64 Fragen?

65 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!