Ajdovic/Mühl Farbmodelle FARBMODELLE

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1 FARBMODELLE Grundlagen: Gegenstände, die von einer Lichtquelle beleuchtet werden, reflektieren und absorbieren jeweils einen Teil des Lichts. Dabei wird das von den Gegenständen reflektierte Licht vom Menschen wahrgenommen. Mit unseren Sehzellen 1 können wir sowohl hell und dunkel als auch Farben wahrnehmen. In der Physik versteht man unter dem sichtbaren Licht einen Teil der elektromagnetischen Strahlung. Das sichtbare Licht unterscheidet sich dabei von anderen elektromagnetischen Strahlungen (UV, IR, Radar, Radiowellen) durch die Frequenz, d.h. sichtbares Licht ist elektromagnetische Strahlung eines ganz bestimmten Frequenzbereiches 2. Werden Gegenstände von einer elektromagnetischen Strahlungsquelle angestrahlt, reflektieren diese einen mehr oder weniger großen Teil dieser Strahlung. Diese Reflexion wird durch die Materialeigenschaften des angestrahlten Gegenstandes bestimmt. Für die Wahrnehmung von Farben sind u.a. folgende Faktoren ausschlaggebend: die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Gegenstandes der vom Gegenstand reflektierte Frequenzbereich die Reflexionsstärke eines Frequenzbereichs Obwohl die Überschrift Farbmodelle lautet, wurde der Begriff Farbe bis jetzt nur sehr sparsam verwendet. Das liegt daran, dass die elektromagnetische Strahlung keine Farbe besitzt. Erst durch die Fähigkeit des menschlichen Auges elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge wahrzunehmen kann unser Gehirn diesem Sinneseindruck Farbe zuordnen. Farbe ist daher keine Eigenschaft eines Körpers sondern nur ein Sinneseindruck, der entsteht, wenn auf das Auge elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge trifft. Der Mensch kann ca Farbnuancen unterscheiden. Will man Farbe im Druck und der Computergrafik einsetzen, muss jeder Farbton klar identifiziert und von einem anderen unterscheidbar sein. Aus diesem Grund wurden Farbmodelle eingeführt, welche jede einzelne Farbe durch exakte Zahlenwerte beschreiben. RGB-Farbmodell Das RGB-Farbmodell beruht auf der additiven Farbmischung 3. Durch die Addition der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau wird Weiß erzeugt. Man addiert also die Beträge der drei einzelnen Primärfarben zu einer Gesamtfarbe, sodass jede Farbe dadurch spezifiziert wird, was zu Schwarz addiert wird. Das additive Farbmischverfahren wird immer dann angewendet, wenn Licht direkt, also ohne Reflexion durch einen Gegenstand, in das menschliche Auge gelangt (z.b. bei einem Farbfernseher oder Computermonitor). 1 Siehe Skript Das menschliche Auge 2 Siehe Skript Licht, Wellenlängen, Dispersion 3 Siehe Skript Farben und Farbmischung 2mmt_01farbmodelle.doc, aktualisiert am

2 Übung: Durch additive Farbmischung sollen die in der ersten Zeile abgebildeten Farben erzeugt werden. Gewünschte Farben: Y M C R G B W S Rote Lichtquelle Grüne Lichtquelle Blaue Lichtquelle Entstandene Farben: CMY-Farbmodell Das CMY-Farbmodell beruht auf dem subtraktiven Farbmischverfahren 4. Dabei werden, ausgehend von den drei Grundfarben Cyan, Magenta und Yellow, die übrigen Farbnuancen durch Subtraktion (Filtern) dieser Grundfarben von Weiß definiert. Schwarz entsteht also, wenn man alle diese drei Grundfarben von Weiß abzieht. Dieses subtraktive Farbmischverfahren ist immer dann anzuwenden, wenn die Reflexion von Licht ins menschliche Auge gelangt, also z.b. bei Farbdruckern, die ihre Farbe auf Papier aufbringen. Das bedruckte Papier wird zum Betrachten mit Licht beleuchtet, die Reflexion dieser Beleuchtung gelangt ins Auge und wird mit Hilfe des Gehirns einem Farbsinneseindruck zugeordnet. Übung: Durch subtraktive Farbmischung sollen die in der ersten Zeile abgebildeten Farben erzeugt werden. Gewünschte Farben: Y M C R G B W S Yellow Magenta Cyan Entstandene Farben: 4 Siehe Skript Farben und Farbmischung 2mmt_01farbmodelle.doc, aktualisiert am

3 CIE-Farbmodell Eines der gebräuchlichtsten Farbmodelle ist das CIE-Farbmodell von der Commission Internationale de I Eclairage festgelegt, werden zur anschaulichen Darstellung neben der Helligkeit Y die sogenannten Farbwertanteile x und y verwendet. Farbtöne gleicher Helligkeit können auf einer Ebene dargestellt werden und anhand der Koordinaten lässt sich jede Farbe eindeutig definieren. In der CIE-Normfarbtafel sind auch die Farborte der subtraktiven und der additiven Farben gekennzeichnet. Alle Farben, welche sich innerhalb des Sechseckes befinden, lassen sich im Druck reproduzieren. Außerhalb liegende Farben sind im normalen Vierfarbenoffsetdruck nicht wiedergebbar. CIE-System Ein besser auf die Augenempfindlichkeit abgestimmter Farbraum ist CIE-L*a*b*. CIE-L*a*b Farbmodell CIE-L*a*b unterscheidet bei einer bestimmten Bit-Zahl zur Farbtiefe die meisten Farben von allen Farbräumen. Das bedeutet, andere Farbräume brauchen mehr Bits, um genauso viele Farben zu unterscheiden wie CIE-L*a*b. Das war einer der entscheidenden Gründe weshalb CIE-L*a*b vom Internationalen Color Consortium (ICC) als Standard-Austauschfarbraum für Farbtransformationen ausgewählt wurde. Jedes ICC-Profil beinhaltet die Transformation zwischen dem gewünschten Farbraum und CIE-L*a*b (für Hin- und Rücktransformationen). In der Praxis heißt das, dass bei einer Transformation von RGB auf CMYK oder von CMYK auf RGB die Daten erst auf CIE-Lab transformiert werden und danach erst in den Zielfarbraum. CIE-L*a*b* ist auch der Standard-Austauschfarbraum von Adobe Photoshop. 2mmt_01farbmodelle.doc, aktualisiert am

4 Beim CIE-L*a*b Farbmodell wird der Farbort einer Farbe mit Hilfe von drei Koordinatenachsen festgelegt. Die Helligkeitsachse verläuft von unten (Schwarz mit 0%) nach oben (Weiß mit 100%) und wird mit L* bezeichnet. Farbton und Sättigung werden mit Hilfe der a*- und b*-achse definiert. Weiß L* Grün -a* Gelb +b* +a* Rot -b* Blau Schwarz Achsen des CIE-L*a*b* Farbsystems Unbunte Farben liegen auf der Helligkeitsachse L* (a*= 0, b*= 0), mit zunehmendem Abstand von der Unbuntachse nimmt die Buntheit der Farben zu. CIE-L*a*b*-Projektion, Quelle: FOGRA 2mmt_01farbmodelle.doc, aktualisiert am

5 Die nachfolgende Grafik des CIE-L*a*b* - Farbsystems zeigt alle theoretisch möglichen (Optimal-) Farben. Nur der durch die gestrichelte Linie umrandete Teil kommt in der Natur vor oder läßt sich als Körperfarbe technisch realisieren. Der Vierfarbendruck (rote Kästchen) deckt davon wiederum nur einen Teil ab. Quelle: FOGRA Der im grünen Bereich eingezeichnete schwarze Punkt repräsentiert eine grüne Farbe mit den Farbwerten L* = 60, a* = -70, b* = 40. Suchen Sie selbst Farbtöne und geben Sie deren Werte an. 2mmt_01farbmodelle.doc, aktualisiert am

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