FARBE UND WAHRNEHMUNG

Transkript

1 B G R FARBE UND WAHRNEHMUNG 4 DAS FUNKTIONSPRINZIP DES SEHORGANS 4.1 Die Duplizitätstheorie 4.2 Die Dreifarbentheorie (Young-Helmholtz-Theorie) 4.3 RGB - Das physiologische Prinzip des Farbensehens 4.4 Die drei Urfarben 4.5 Die acht Grundfarben Literatur 1

2 4 DAS FUNKTIONSPRINZIP DES SEHORGANS Aus: David H. Hubel, Auge und Gehirn. Neurobiologie des Sehens. Heidelberg Schematischer Schnitt durch das menschliche Auge Der Farbreiz wird durch das optische System des Auges auf die Netzhaut (Retina) projiziert. In der Netzhaut des Auges finden sich Sehzellen ( pro mm²), die wir Zapfen und Stäbchen nennen. 2

3 Aus: David H. Hubel, Auge und Gehirn. Neurobiologie des Sehens. Heidelberg Querschnitt durch die Retina nahe der Peripherie, wo Stäbchen zahlreicher anzutreffen sind als Zapfen. Der dargestellte Abstand von oben bis unten entspricht etwa 0,25mm. Das Licht muss die Schichten der Ganglien- und Bipolarzellen durchdringen, bevor es die Stäbchen und Zapfen erreicht. 3

4 Blick auf den Augenhintergrund, die Retina. In der Bildmitte ist die Fovea centralis zu erkennen die Zone des scharfen Sehens. Rechts davon als helles Feld die Eintrittsstelle des Sehnervs und der Blutgefäße (Papille, blinder Fleck ). An der Austrittstelle des Sehnervs befinden sich keine Sehzellen. Blinder Fleck. Der durch den blinden Fleck verursachte Ausfall im Gesichtsfeld wird im Sehorgan aktiv durch Extrapolation der Umgebungsreize kompensiert. In der Fovea centralis befinden sich ausschließlich Zapfen. Außerhalb der Fovea centralis finden sich Zapfen und Stäbchen. In Richtung zur Peripherie nimmt die Zahl der Zapfen ab und die Zahl der Stäbchen zu. Anzahl der Stäbchen im menschlichen Auge: ca. 120 Millionen Anzahl der Zäpfchen im menschlichen Auge: ca. 6 Millionen Der Sehnerv umfasst etwa 1 Million Nervenfasern. 4

5 4.1 Die Duplizitätstheorie Johannes v. Kries ( ): 1896 Stäbchen sind für die Wahrnehmung von Hell/Dunkel zuständig. Zapfen können Licht nach Wellenlänge (nach Farbe ) unterscheiden. Die Lichtempfindlichkeit der Stäbchen ist sehr hoch. Sie sind spezialisiert auf die Wahrnehmung von Hell/Dunkel in der Dämmerung. Die farbempfindlichen Zapfen benötigen dagegen relativ hohe Lichtintensität. Sie versagen in fortgeschrittener Dämmerung. ( In der Nacht sind alle Katzen grau. Nachts ist selbst bei Vollmond die Intensität des Lichts für das menschliche Auge zu gering, um Farben wahrnehmen zu können.) 4.2 Die Dreifarbentheorie (Young-Helmholtz-Theorie) Thomas Young ( ): 1802 Hermann von Helmholtz ( ): Handbuch der Optik Nach dieser Theorie existieren in der Retina des Menschen drei verschiedene Typen von Zapfen, die jeweils für verschiedene Spektralbereiche empfindlich sind. Ein Zapfentyp reagiert auf den kurzwelligen Bereich, einer auf den mittelwelligen, einer auf den langwelligen. B G R Die Theorie gilt mittlerweile als gesichert. Der experimentelle Nachweis gelang 1967 dem amerikanischen Biochemiker George Wald ( ). 5

6 4.3 RGB - Das physiologische Prinzip des Farbensehens B G R Spektrum B G R Sensibilitätsverläufe der Zapfen Es gibt drei verschiedene Typen von Zapfen, die jeweils für verschiedene Spektralbereiche empfindlich sind. Ein Zapfentyp reagiert auf kurzwellige (B), einer bevorzugt auf mittelwellige (G) und einer vorwiegend auf langwellige (R) Lichtanteile. Die Sehzellen in der Netzhaut des Auges sind Quantensammler. Jeder Zapfentyp fängt Quanten für jenen Bereich der Wellenlängen ein, für den er sensibilisiert ist. Quanten sind kleinste Energiemengen, also elektrische Daten. Für jeden Bildpunkt auf der Netzhaut wird durch die vorhandenen drei Zapfentypen ein dreiteiliger elektrischer Code gebildet. Dieser Code entsteht erst nach den Anpassungs- und Korrekturprozessen des Sehorgans. Er besteht aus einem Wert (B) des für kurzwellige Strahlung empfindlichen, einem Wert (G) des für mittelwellige Strahlung empfindlichen, und einem Wert (R) des für langwellige Strahlung empfindlichen Zapfentyps. 6

7 4.4 Die drei Urfarben Urf: B G R Jedem Zapfentyp ist eine Empfindungskraft zugeordnet, die Urfarbe (Urf) genannt wird. Dem Zapfentyp, der auf kurzwellige Strahlungen reagiert, ist die Urfarbe Blau (Urf B) zugeordnet, denn wenn vorwiegend dieser Zapfentyp angesprochen ist, führt dies zur Farbempfindung Blau. Strahlung mittlerer Wellenlänge führt zur Farbempfindung Grün. Deshalb sprechen wir von der Urfarbe Grün (Urf G). Langwellige Strahlung, die vorwiegend einen dritten Zapfentyp erregt, führt zur Farbempfindung Rot. Also ordnen wir diesem Zapfentyp die Urfarbe Rot (Urf R) zu. Die Urfarben für sich isoliert betrachtet entziehen sich der menschlichen Erfahrung, da, wie im Diagramm ersichtlich, bei jedem Farbeindruck zumindest zwei, im kurzwelligen Bereich auch drei Zapfentypen zugleich wenn auch in unterschiedlicher Intensität - angeregt werden. 7

8 4.5 Die acht Grundfarben Wirken im Sehorgan drei Empfindungskräfte (Urfarben), ergibt sich aus den Grundregeln der Kombinatorik, dass acht extreme Farbempfindungen möglich sind: Die drei Urfarben und die acht Grundfarben Keine Urf Urf B Urf G Urf R Urf B + Urf G Urf B + Urf R Urf G + Urf R Urf B + Urf G + Urf R = Grf S Schwarz = Grf B Blau = Grf G Grün = Grf R Rot = Grf C Cyanblau = Grf M Magenta = Grf Y Gelb = Grf W Weiß 8

9 B G R S W Die Farbempfindung der Grundfarbe Cyanblau (C) entsteht, wenn überwiegend die Rezeptoren für die Urfarben Blau (B) und Grün (G) angeregt werden. Die Farbempfindung der Grundfarbe Gelb (Y) entsteht, wenn die Rezeptoren für die Urfarben Rot (R) und Grün (G) zugleich in hoher Intensität angeregt werden. Die Farbempfindung der Grundfarbe Magenta (M) entsteht, wenn die Rezeptoren für die Urfarben Rot (R) und Blau (B) zugleich angeregt werden. (Die Grundfarbe Magenta (Urf B + Urf R) selbst ist im Spektrum nicht vorhanden. Magenta entsteht als Sinneseindruck aus B und R, der Überlagerung der beiden Enden des Spektralbands. Dem Mittelwert aus den Wellenlängen für Blau und Rot entspräche Grün, für dessen Wellenlängenbereich jedoch ein eigener Rezeptor existiert.) Die Farbempfindung der Grundfarbe Weiß (W) entsteht, wenn alle drei Rezeptoren für die Urfarben Blau (B), Grün (G) und Rot (R) zugleich (und gleich intensiv) angeregt werden. Die Farbempfindung der Grundfarbe Schwarz (R) entsteht, wenn keiner der drei Rezeptoren für die Urfarben Blau (B), Grün (G) und Rot (R) angeregt wird. 9

10 Basisschema der Farbenlehre nach Küppers S W W (B+G+R) Grf W; WEISS S (0, 0, 0) Grf S; SCHWARZ B Grf B; BLAU Y (G+R) Grf Y; GELB G Grf G; GRÜN M (B+R) Grf M; MAGENTAROT R Grf O; ROT C (G+B) Grf C; CYANBLAU 10

11 Literatur David H. Hubel: Auge und Gehirn. Neurobiologie des Sehens. Heidelberg Harald Küppers: Das Grundgesetz der Farbenlehre. Köln 1978 ( ) Norbert Welsch, Claus Chr. Liebmann: Farben. Natur, Technik, Kunst. München Moritz Zwimpfer: Farbe Licht Sehen Empfinden. Eine elementare Farbenlehre in Bildern. Bern, Stuttgart 1985 Bruce MacEvoy: Ludwig Gall: Stephan H. Hartl: Harald Küppers: Thomas Seilnacht: Color Vision. Light and the Eye. Messen Kontrollieren Rezeptieren. Was ist Farbe? Licht und Farbe. Küppers Farbenlehre Das Phänomen Farbe. 11

12 Dieses Skriptum dient als Orientierungs- und Lernhilfe. Es erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und ersetzt nicht den Besuch der Lehrveranstaltung. AProf. Mag. Dr. Peter Stoeckl Design / Grafik und Werbung Universität für angewandte Kunst Wien peter.stoeckl@uni-ak.ac.at