Smart Graphics: Graphik und Kommunikation
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- Lukas Albert
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1 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 1 Smart Graphics: Graphik und Kommunikation Vorlesung Smart Graphics Andreas Butz, Otmar Hilliges Wednesday, November 09, 2005
2 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 2 Themen heute Farbe (Nachtrag zum Thema Gestaltung) Farbwahrnehmung Farbmodelle Farbharmonie und -akkorde Farbwirkung Kommunikative Strukturen Eine Grammatik für Diagramme Rhetoric Structure Theory für Multimedia
3 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 3 Was ist Licht? Licht kann als Elektromagnetische Welle beschrieben werden (oder als Teilchen) Sichtbarer Bereich zwischen 350 nm und 750 nm Zerlegung des Farbspektrums durch ein Prisma
4 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 4 Eigenschaften des Lichts Energieverteilung über den gesamten Spektralbereich Unterschiedliche Lichtquellen haben unterschiedliche Verteilungen Tageslicht Abendsonne Glühbirne Neonröhre Relative Energiemenge Relative Energiemenge Wellenlänge Wellenlänge
5 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 5 Additive Farbmischung (1) Die Farbe der Mischung zweier Lichter ergibt sich aus der Addition der Energiespektren Relative Energiemenge Wellenlänge
6 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 6 Additive Farbmischung (2) Grundfarben: Rot, Blau und Grün Komplementärfarben: Cyan, Magenta und Gelb
7 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 7 RGB-Farbmodell 3D-Farbwürfel
8 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 8 Vom Spektrum zum Farbkreis Magenta als Grenzwert an beiden Enden des Spektrums Physikalisch nicht ganz korrekt, aber von der Wahrnehmung her plausibel
9 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 9 Farbkreis nach Goethe (1810) Abgeleitet aus Naturbetrachtung Angelehnt an Farbsymbolik Zuordnung von Farben zu Verstand, Sinnlichkeit, Phantasie, Vernunft Nachlesen
10 Farbenkugel nach Philipp Otto Runge (1810) LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 10
11 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 11 Farbkreis nach Johannes Itten (1961) 3 Primärfarben: rot, gelb, blau 3 Sekundärfarben: grün, orange, violett Unterschiedlich von heutigem RGB Modell Gewichtung angelehnt an Wahrnehmung und Empfindung von Farben
12 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 12 Farbsechseck nach RGB-Mischung Andere Gewichtung der Farben Angelehnt an physikalische Grundlagen
13 Natürliches Farbsystem LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 13
14 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 14 Munsell Farbsystem
15 DIN 6164 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 15
16 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 16 Subtraktive Farbmischung (1) Farbfilter absorbieren Teile des Farbspektrums Cyan filtert Rot Magenta filtert Grün Gelb filtert Blau
17 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 17 Subtraktive Farbmischung (2) Verringerung der Lichtintensität durch Farbpigmente nach dem Beer-Lambertgesetz: A(α) = log(1/t(α)))=a(α)bc T(α)=gefiltertes Licht A(α)=Absorption a(α)=materialkonstante der Absorption b= Dicke des Materials c= Konzentration der Pigmente
18 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 18 oder einfacher: Die doppelte Menge von Pigmenten halbiert die transmittierte Lichtintensität. Die doppelte Dicke des Materials halbiert die transmittierte Lichtintensität Die Absorption verschiedener Filter, die hintereinander liegen ist additiv.
19 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 19 Umrechnung RGB - CMY red green blue w = w w max max max cyan magenta yellow cyan magenta yellow w = w w max max max red green blue Beispiel (8 bit/kanal, w max = 255): (255r,0g,0b) = (0c,255m,255y)
20 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 20 Umwandlung RGB Graustufen grey = 0,3red + 0,59green + 0, 11blue Naiver Ansatz: g=(r+g+b)/3 führt zu falschen Helligkeiten (bzgl. unserer Wahrnehmung) Farbrezeptoren im Auge: 1:20:40
21 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 21 HSV Farbmodell Saturation (Farbsättigung) Hue (Farbton) Value (Farbwert, Helligkeit)
22 HSV Farbraum, andere Darstellung Value Hue Saturation LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 22
23 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 23 Umrechnung RGB HSV + = 3 ) / arctan( m m m m m v s h = b g r m m m 3 1/ 3 1/ 3 1/ 2 1/ 2 1/ 0 6 1/ 6 1/ 6 2 / = 3 / ) cos( ) sin( v h s h s m m m = / 2 1/ 6 1/ 3 1/ 2 1/ 6 1/ 3 1/ / m m m b g r [0...1], ] [ v s h
24 Farbkreis nach Johannes Itten (1961) LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 24
25 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 25 Komplementärfarben Liegen im Farbkreis gegenüber Höchstmöglicher Farbkontrast Harmonischer Zweiklang
26 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 26 Harmonische Dreiklänge Gleichseitiges oder gleichschenkliges Dreieck im Farbkreis Auch als eingeschriebenes Dreieck in der Farbkugel
27 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 27 Harmonische Vierklänge Quadrat oder rechtwinkliges Viereck im Farbkreis Je zwei Komplementärfarben auch als eingeschriebenes Viereck in der Farbkugel
28 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 28 Harmonische Sechsklänge Regelmäßiges Sechseck im Farbkreis auch als eingeschriebenes Sechseck in der Farbkugel
29 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 29 Beziehung zur Mathematik 12 = 2 x 2 x 3 Farben im Farbkreis Regelmäßige Formen: 2,3,4,6-Eck Fünf-, Siebeneck usw. mit kontinuierlichem Farbkreis konstruierbar Wichtig für harmonische Farbkombinationen: gleiche Abstände im Farbkreis oder auf der Farbkugel
30 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 30 Beziehung zur Musik 12 Farben im Farbkreis <==> 12 Töne in der Oktave Frequenzverhältnis einer Oktave = 1:2 Frequenzverhältnis von rotviolett zu blauviolett im sichtbaren Spektrum = 1:2 Komplementärfarben = Tritonus Farbdreiklang = übermäßiger Akkord Farbvierklang = verminderter Akkord
31 Reine und getrübte Farben LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 31
32 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 32 Kalte und warme Farben hell kalt warm dunkel
33 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 33 Farbtemperatur Physik Temperatur eines Schwarzen Strahlers Angabe in Kelvin Glut des Strahlers fängt bei Rot an, und geht mit steigender Temperatur ins Blaue über rot=kalt, blau=warm Kunst Farbwirkung als Basis Angabe als qualitative Beschreibung warm oder kalt Rot, orange wirken warm, blau wirkt kalt rot=warm, blau=kalt
34 Harmonische Farbakkorde (in Ittens Farbkreis konstruiert) LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 34
35 Andere harmonische Farbkombinationen Benachbarte Farben Nur warme Farben Nur kalte Farben Bildquelle: LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 35
36 Andere harmonische Farbkombinationen Bunte/unbunte Farben Aufgehellte/Volltöne Entsättigte/Volltöne Bildquelle: LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 36
37 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 37 Die sieben Farbkontraste (1) Farbe-an-sich-Kontrast Hell-Dunkel- Kontrast Kalt-Warm-Kontrast Komplementärkontrast Komplementärkontrast
38 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 38 Die sieben Farbkontraste (2) Simultankontrast Qualitätskontrast
39 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 39 Farbwirkung Weiß Schnee Reinheit Unschuld Friede Leichtigkeit Sauberkeit Kälte Krankenhaus Verletzlichkeit Leichenblässe Kapitulation Sterilität
40 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 40 Farbwirkung Schwarz Nacht Kohle Energie Stabilität Förmlichkeit Solidität Angst Leere Tod Verschwiegenheit Anonymität Böses
41 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 41 Farbwirkung Grau Intelligenz Reife Wohlstand Würde Hingabe Zurückhaltung Verwirrung Verfall Beton Schatten Depression Langeweile
42 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 42 Farbwirkung Rot Sieg Leidenschaft Liebe Stärke Energie Sexualität Blut Krieg Feuer Gefahr Wut Teufel
43 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 43 Farbwirkung Gelb Sonne Sommer Frische Heiterkeit Gold Ernte Innovation Feigheit Verrat Eifersucht Gefahr Krankheit Torheit
44 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 44 Farbwirkung Grün Vegetation Natur Frühling Fruchtbarkeit Hoffnung Sicherheit Normalität Verfall Unerfahrenheit Neid Geiz Drückeberger Pech
45 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 45 Farbwirkung Blau Himmel Meer Ruhe Vertrauen Spiritualität Stabilität Friede Einheit Kälte Nachlässigkeit Traumtänzerei Melancholie Mysterium Konservativ
46 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 46 Farbwirkungen aus der Natur Beispiel: Schwarz-gelb: Vorsicht, Warnung, Vorbild: Wespe = Gefahr
47 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 47 Überlegungen bei der Wahl eines Farbschemas Wie viele Farben brauche ich? Welche Grundstimmung möchte ich? Welche Kontraste möchte ich? Welche Harmonien möchte ich? Welche Farben haben eine vorbelegte Bedeutung oder Symbolik? Entscheidung aus dem Bauch
48 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 48 Literatur Johannes Itten: Kunst der Farbe, ISBN: studio 7.5: Farbe digital, ISBN Richard Jackson et al.: Computer Generated Colour: A Practical Guide to Presentation and Display, ISBN
49 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 49 Graphik und Kommunikation Eine Grammatik für Diagramme Syntax Semantik Rhetoric Structure Theory Grundidee Anwendung auf multimediale Präsentationen
50 Eine Grammatik für Diagramme: APT [Mackinlay 1986] LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 50
51 Ausgangsdaten LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 51
52 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 52 Diagramme als visuelle Sprache Graphische Elemente (Punkte, Linien,..) sind die Worte Mehrere Elemente werden zu Sätzen kombiniert (Syntax) Worte und Sätze haben Bedeutungen (Semantik) Visualisierung = Generierung eines Satzes, der genau die beabsichtigten Inhalte ausdrückt
53 Formale Beschreibung eines Diagrams LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 53
54 Zugehörige graphische Ausgabe LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 54
55 Alternative graphische Umsetzung LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 55
56 Gegenbeispiel LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 56
57 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 57 Rhetoric Structure Theory [Mann & Thompson, 1988] Beschreibung der hierarchischen Struktur eines Textes Unterteilung des Textes in logische Einheiten, z.b. Teilsätze Relationen zwischen diesen Einheiten Nukleus Relation Satellit Insgesamt 23 Relationen Preparation, elaboration, background, purpose, Schemata für typische Kombinationen Fast jeder Text kann durch einen RST-Baum beschrieben werden
58 RST - Beispiel LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 58
59 LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 59 RST Multimedia Planung in WIP [Andre & Rist 1997] Verallgemeinerung von RST auf Multimediale Inhalte Text, Bilder, Animationen, (Zeigegesten) Planung multimedialer Dokumente als hierarchischer Planungsprozess Beginne mit der Wurzel des RST-Baumes Unterteile in logische Einheiten Lege Medium für jede Einheit fest Generiere jeweilige Einheit (Text, Bild, Animation)
60 WIP Architektur LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 60
61 WIP Generierungsbeispiel LMU München Medieninformatik Butz/Hilliges Smart Graphics WS Folie 61
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Spektrum elektromagnetischer Wellen Licht Ausbreitung von Licht Verschiedene Beschreibungen je nach Größe des leuchtenden (oder beleuchteten) Objekts relativ zur Wellenlänge a) Geometrische Optik: Querdimension
Werken und Malen im Waldheim - Die praktische Anwendung. Kleine Farbenlehre
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Farbe in der Computergrafik
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Based on material by Werner Purgathofer, TU Wien, and Horst Bischof, TU Graz Hearn/Baker
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FARBEN UND DEREN WIRKUNG
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Verschlucktes Licht Wenn Farben verschwinden
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MP - U9 - FARBCODIERUNGEN
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1.3 Farben sind geschwätzig
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Das visuelle Wahrnehmungssystem
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Digitale Videotechnik- Grundlagen. Prof. Hansjörg Mixdorff
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Best-Practice Beispiel zu fachübergreifendem Physikunterricht. Dr. rer. nat. Frank Morherr
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FARBE UND WAHRNEHMUNG 6 FARBSYSTEME
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FARBTIEFE / KANÄLE 1 5
1 5 FARBTIEFE Die Farbtiefe gibt an, wieviel bit an Informationen pro Pixel gespeichert werden. Je mehr bits gespeichert werden, desto mehr verschiedene Farbabstufungen können dargestellt werden. Farbtiefe
4. Das Licht als Welle
4. Das Licht als Welle Was ist Licht? Das Licht ührt sich zum Teil au wie ein Teilchen, nämlich wenn wir es als Strom von Photonen interpretieren. Vieles ist aber nur erklärbar, wenn man Licht als Welle
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Farben. Grundlagen und Farbräume. Spektrale Zerlegung der sichtbaren Lichtes
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Grundlagen der Farbmischung
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