6. Farben Farbwiedergabe in den Medien

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1 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien

2 Was sind Farben? Beispiele: Reflexion an einem Körper oder Transmission durch einen Körper Farbe ist ein Sinneseindruck, der durch das Zusammenwirken von Farbreiz, Farbvalenz und Farbempfindung entsteht. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 2

3 Der Begriff Farbe A Definition nach CIE 17.4: Eigenschaft der Gesichtsempfindung*, die aus einer beliebigen Kombination bunten oder unbunten Inhalts besteht. Diese Eigenschaft kann durch Farbnamen beschrieben werden. Die Farbempfindung hängt in erster Linie von der spektralen Strahlungsverteilung des Farbreizes ab, aber ebenfalls von der Größe, Gestalt, Struktur und Umgebung des Gesichtsfelds sowie von der Farbstimmung und der Erfahrung des Beobachters bei früheren, ähnlichen Beobachtungssituationen. Die im Auge detektierte Strahlung wird als Farbreiz oder Stimulus* bezeichnet. Bei dieser Strahlung kann es sich um eine monochromatische oder eine polychromatische Strahlung handeln. Die monochromatische Strahlung wird auch als Spektralfarbe bezeichnet. Die polychromatische Strahlung wird auch als Spektrum bezeichnet. * Gesichtsempfindung = visuelle Empfindung * Farbreiz = Stimulus (pl. Stimuli) 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 3

4 Spektralfarben Spektralfarben haben eine bestimmte Wellenlänge. Nach der Aufspaltung des weißen Lichts durch beispielsweise ein Prisma oder ein Beugungsgitter und der Trennung durch eine Blende lässt sich die Spektralfarbe durch ein weiteres Prisma oder Beugungsgitter nicht weiter zerlegen. Die dazugehörige Strahlung bezeichnet man als monochromatische Strahlung. Alle Spektralfarben im Bereich von 380 nm und 780 nm beschreiben zusammen das Spektrum. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 4

5 Der Stimulus bestimmt die Farbe (1) unbunte Farben: Spektralfarben: 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 5

6 Der Stimulus bestimmt die Farbe (2) bunte Farben: 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 6

7 Der Stimulus bestimmt die Farbe (2) A Spektralfarben: Jede Wellenlänge bezeichnet eine Farbe. Beispiele: 780 nm Rot, 550 nm Grün, 420 nm Blau Die Bezeichnung jeder Wellenlänge über einen Farbnamen ist nicht praktikabel. Manchen Spektren ( Zusammenfassung einer Vielzahl spektraler Anteile) werden Farbnamen zugeordnet. Dabei werden in den Farbwissenschaften bunte Farben und Unbunte Farben unterschieden. Als unbunte Farben werden im Allgemeinen Weiß, Grau und Schwarz für opake und transluzente Proben sowie farblos und neutral für transparente Proben bezeichnet. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird das Wort Farbe als ein Gegensatz zu Weiß, Grau oder Schwarz benutzt. Das Wort farbig steht dann eine bunte Farbe, wie beispielsweise Rot, Grün, Blau, 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 7

8 Komplementärfarben Wenn man aus den sechs Grundfarben des Farbkreises eine ausblendet und die übrigen mit einer Konvexlinse wieder vereinigt, so erhält man eine andere Farbe, nämlich die Komplementärfarbe. Eine Mischung von Komplementärfarbe und Ursprungsfarbe ergibt in Abhängigkeit der Mischung Schwarz (subtraktive Mischung) oder Weiß (additive Mischung). Komplementärfarben liegen sich im Farbkreis gegenüber. Zwischen Komplementärfarben ergibt sich der größtmöglich Kontrast in der Farbwirkung. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 8

9 Primär-, Sekundär- und Terziärfarben Primärfarben nennt man die Ausgangsfarben / Grundfarben eines Wiedergabemediums. Primärfarbe Sekundärfarbe Tertiärfarbe 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 9

10 Additive Mischung Räumliche Überlagerung von Licht Die additive Mischung ist die örtliche Übereinanderlagerung unterschiedlicher Lichtspektren. Additive Farbmischung ist nur bei der Mischung von Licht möglich. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 10

11 Additive Farbmischung Räumlich nebeneinander Wird der Abstand klein genug gewählt, dann kommt es in der Wahrnehmung zu einer additiven Farbmischung. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 11

12 Additive Farbmischung Räuml. nebeneinander - Beispiel Im Druck wird das räumlich eingeschränkte Auflösungsvermögen des Auges genutzt, um durch viele kleine Punkte (wenige Farben) ein Bild mit kontinuierlichen Farbverläufen wiederzugeben. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 12

13 Additive Mischung Zeitliche Überlagerung zeitliches Nacheinander von selbstleuchtenden Farben unterschiedlicher Spektren zeitliches Nacheinander von beleuchteten Farbflächen unterschiedlicher Spektren 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 13

14 Additive Farbmischung - Kombinationen A CRT-Bildschirm: Phoshore werden zum Leuchten angeregt. Die einzelnen Phoshore liegen dabei nebeneinander. Darüber hinaus erfolgt ihre Anregung in einer zeitlichen Abfolge. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 14

15 Gesetzmäßigkeiten der additiven Mischung Die additive Mischung gehorcht relativ einfachen Gesetzmäßigkeiten. Bei der additiven Mischung addieren sich die Farbeindrücke unmittelbar. Helligkeit wird dabei aufgebaut, das heißt durch die additive Mischung entstehen generell hellere Farbeindrücke. relative Strahlungsleistung 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Addition 500 Wellenlänge in nm Cyan Magenta Mischfarbe der additiven Mischung 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 15

16 Weiß als Folge der additven Mischung Ein weißer Farbeindruck kann durch additive Farbmischung auf unterschiedliche Wege erzeugt werden. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 16

17 Gesetzmäßigkeiten der additiven Mischung (2) A GRASSMANNSCHE Gesetze 1853, Hermann GRASSMANN ( ) Gesetz der additiven Mischung: Vier beliebig vorgegebene Farben (genauere Bezeichnung: Farbvalenzen) sind immer durch eine lineare Beziehung verknüpft. In einer additiven Mischung kann man jeden der beteiligten Farbreize durch einen metameren Farbreiz ersetzen, ohne dass dadurch das Ergebnis beeinflusst wird. Ändert sich eine Komponente in einer additiven Mischung stetig, so ändert sich auch die Mischfarbe stetig. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 17

18 Was ist Weiß? Im physikalischen Sinn ist nur ein energiegleiches Spektrums wirklich weiß. Ein energiegleiches Spektrum liegt vor, wenn die Strahlungsfunktion im sichtbaren Spektralbereich für alle Wellenlängen konstant ist ( ( )=konstant). relative Strahlungsleistung Reflexion Wellenlänge (lineare Skalierung meist von 380 nm bis 780 nm) Wellenlänge (lineare Skalierung meist von 380 nm bis 780 nm) Wir nennen jedoch Dinge auch dann Weiß, wenn kein energiegleiches Spektrum vorliegt. Ein Beispiel ist die Betrachtung eines weißen Blatt Papiers unter dem Licht einer Glühlampe und bei Tageslicht ( Chromatische Adaption). 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 18

19 Subtraktive Mischung (1) Die subtraktive Mischung müsste eigentlich multiplikative Mischung heißen. Helligkeit wird in Folge der subtraktiven Mischung abgebaut. Der Vorgang der substraktiven Mischung ist rein physikalisch und unabhängig von menschlichen Wahrnehmungsgrenzen. 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, relative Strahlungsleistung Wellenlänge in nm Cyan Magenta Subtraktive Farbmischung 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 19

20 Subtraktive Mischung (2) A Durch die subtraktive Mischung kann das Verhalten von hintereinander geschalteten Filtern beschrieben werden. Die Wirkung der Filter auf die Strahlungsverteilung wird durch das Produkt der spektralen Durchlässigkeiten repräsentiert. ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 Die Farben mischen sich also nicht, sondern es findet eine gegenseitige spektrale Beeinflussung statt. Diese Beeinflussung ist darüber hinaus multiplikativ und nicht subtaktiv. Für die subtraktive Mischung lassen sich keine Gesetzmäßigkeiten wie bei der additiven Farbmischung angeben. Die Übertragung der Gesetzmäßigkeiten der additiven Mischung auf die subtraktive Mischung ist nicht gültig. So ergeben zwei bedingt gleiche Farbfilter (sehr ähnliche Farben der Farbfilter) in einer Hintereinanderschaltung mit einem dritten Farbfilter deutlich verschiedene Farben, während bei der additiven Farbmischung das ersetzen einer Farbe durch eine metamere Farbe zu dem gleichen Farbergebnis führen. n 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 20

21 Schwarz als Folge der subtraktiven Farbmischung Reines Schwarz lässt sich mit real vorliegenden Farben beziehungsweise Filtern nicht mittels der subtraktiven Mischung erzeugen. Schwarz im physikalischen Sinn liegt nur im Fall eines energiegleichen Spektrums mit einer relativen Strahlungsleistung nahe Null vor. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 21

22 Beschreibung von Farben Eine Beschreibung von Farben ist auf eine vielfältige Arten möglich. Die Farbbeschreibung erfolgt durch: Farbnamen Farbauswahlsysteme Farbempfindungen Farbmaßsysteme Farbabstandssysteme Eine Übersicht zu den Farbnamen, Farbauswahlsystemen und Farbempfindungen folgt in diesem Kapitel. Erläuterung zu den Farbmaßsystemen und Farbabstandsystemen werden in Kapitel 7 gegeben. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 22

23 Beschreibung durch Namen (1) Quelle: Welsch, Liebmann: Farben, Spektrum Verlag Farben Farbwiedergabe in den Medien 23

24 Beschreibung durch Namen (2) A Wie der Auszug aus einer Übersicht zur Bezeichnung von Farben zeigt, ist eine Beschreibung durch Namen sehr schwierig und missverständlich. Einfachen Farbnamen wie Rot, Grün, Blau, Gelb, werden eine Vielzahl von Nuancen zugeordnet. Die Unterscheidbarkeit von Farben über Farbnamen ist daher sehr schwierig, heute jedoch oft und besonders in der Umgangssprache die Regel. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 24

25 Farbauswahlsysteme (1) 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 25

26 Farbauswahlsysteme (2) A Farbauswahlsysteme sind Farbtabellen oder Farbfächer, die nach bestimmten Kriterien geordnet eine beschränkte Anzahl an Farben zur Auswahl liefern und diesen eine eindeutige Kennung zuordnet. Farbtabellen werden insbesondere für die Darstellung von Farben am Bildschirm und für Aufgaben des Corporate Design mit der Möglichkeit zur Farbauswahl verwendet. Farbfächer stehen für unterschiedliche Anwendungen zur Verfügung. RAL-Farbfächer werden meist für Anstrichstoffe und Lacke, insbesondere im Baubereich, verwendet. Pantone-Farbfächer und HKS-Farbfächer finden ihre Anwendung speziell im Druckbereich. HKS-Farbfächer geben Farbbeispiele für unterschiedliche Bedruckstoffe. (K Kunstdruckpapier, N Naturpapier, E Endlosdruckpapier) Neben Farbfächern und Farbtabellen zählen auch Farbmustersammlungen zu den Farbauswahlsystemen. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 26

27 Empfindungsgemäße Farbbeschreibung Analog zur verbalen Beschreibung von Farben lassen sich die mit dem Auge unterscheidbaren Farben systematisch nach Kriterien sortieren und anordnen. Ziel der empfindungsgemäßen Farbbeschreibung ist es, Farben so zu beschreiben, wie wir sie sehen. Farben sind daher so zu positionieren, dass ähnliche Farben nahe beieinander liegen und sehr unterschiedliche Farben weit auseinander. Einer der vielzähligen Ansätze zur Beschreibung von Farben ist der so genannte Dessert Island -Versuch von JUDD (1975). Ein weiterer, wahrscheinlich noch weit aus bekannterer, Ansatz ist das Farbordnungssystem nach MUNSELL (1929, 1963, 1969). Darüber hinaus existieren eine Vielzahl weiterer Farbsysteme die auf einer empfindungsgemäßen Farbbeschreibung aufbauen. An dieser Stelle soll auf das NCS (Natural Color System) hingewiesen werden. Eine Beschreibung dieses Systems erfolgt in dieser Vorlesung jedoch nicht. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 27

28 Desert Island -Versuch (1) Annahme: Eine Person, die niemals etwas mit Farben zu tun hatte, soll eine Menge Kieselsteine unterschiedlicher Farben hinsichtlich ihrer Farbe sortieren. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 28

29 Desert Island -Versuch (2) 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 29

30 Ergebnis des Desert Island -Versuchs Farbton / Quelle: Paul: Farben messen anschaulich erklärt, Praxis Report 53: Fogra, München 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 30

31 Ergebnis des Desert Island Versuch (2) A Das Ergebnis eines Desert Island -Versuchs ist die Anordnung der Farben nach: Buntton (Rot, Gelb, Grün, Blau, ) Buntheit (leuchtend (rein), gedeckt (schmutzig), bunt, unbunt, ) Helligkeit (hell, dunkel) Farbveränderungen machen sich im Allgemeinen nicht nur durch die Veränderung von einem der drei Merkmale bemerkbar. Beispiel: Verändert man eine Druckfarbe wie Magenta durch hinzufügen von transparenter Firnis, so verringert sich nicht nur die Buntheit der Druckfarbe, sondern sie wird gleichzeitig heller. Bei Magenta ist darüber hinaus bekannt, dass die gemischte Druckfarbe etwas bläulicher erscheint. Sie ändert also zusätzlich noch ihren Buntton. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 31

32 Farbordnungssystem nach MUNSELL Albert Hary MUNSELL lebte von 1858 bis Das MUNSELL-Farbsystem wurde zwischen 1898 und 1905 veröffentlicht. Buntton Quelle: Malacara, D.: Color Vision and Colorimetry. Bellingham: Spie Press, Farben Farbwiedergabe in den Medien 32

33 Farbordnungssystem nach MUNSELL (2) Quelle: Malacara, D.: Color Vision and Colorimetry. Bellingham: Spie Press, Farben Farbwiedergabe in den Medien 33

34 Farbordnungssystem nach MUNSELL (3) A Das Farbordnungssystem nach MUNSELL Gleichabständigkeit aufgebaut. ist auf dem Grundsatz der Das Ziel von MUNSELL war es, sowohl ein numerisches System als auch eine materielle Umsetzung dieses Systems zu schaffen. Dies verwirklichte er im Atlas of the MUNSELL Colors (MUNSELL 1915). MUNSELL teilte den dreidimensionalen Farbraum in die Dimensionen MUNSELL- Helligkeit, MUNSELL-Buntheit und MUNSELL-Buntton auf. Die numerische Aufteilung erfolgte in zehn Basis-Einheiten für den Buntton sowie für die Helligkeit. 10 Basis-Bunttonwerte: Rot (R), Gelb-Rot (YR), Gelb (Y), Grün-Gelb (GY), Grün (G), Blau-Grün (BG), Blau (B), Violett-Blau (PB), Violett (P) und Rot- Violett (RP). 10 Basis-Helligkeitswerte: von Schwarz (0) bis Weiß (10). Jeder Basis-Buntton wurde daraufhin nochmals in 10 Unterbunttöne (beispielsweise 1R, 2R, ) aufgeteilt. 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 34

35 Farbordnungssystem nach MUNSELL (4) A Für einen definierten Buntton einer festgelegten Helligkeit wurden anschließend Farbproben unterschiedlicher Bunttheit (Anteil an Grau, Weiß beziehungsweise Schwarz, der jeweiligen Helligkeit in der Farbe) angefertigt und diese nach aufsteigender Buntheit angeordnet. Die Anordnung und Zuteilung der Buntheit folgt dabei einer visuellen Gleichabständigkeit. Die Anfertigung und die Anordnung der Farbproben erfolgte dabei einem Trial and Error -System. Das von MUNSELL selbst angefertigte Original ging leider verloren. Heute wird daher mit Nachbildungen gearbeitet, die im MUNSELL Book of Color festgehalten sind. Dieses Buch verfügt über circa 1500 Farbproben, welche auf insgesamt 40 Seiten angeordnet sind, die jeweils einen konstanten Buntton darstellen. Ausblick: Die Munsell-Helligkeit gilt als Grundlage für die Festlegung der CIE 1976 zur Bestimmung der Helligkeit L* im CIELUV und CIELAB-Farbsystem (siehe Kapitel 7). 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien 35

36 Impressum Farbwiedergabe in den Medien Vorlesung im WS Prof. Dr.-Ing. E. Dörsam Technische Universität Darmstadt Fachgebiet Druckmaschinen und Druckverfahren Magdalenenstr Darmstadt 6. Farben Farbwiedergabe in den Medien