Fotografie Blog

von Frank Tegtmeyer, Henstedt-Ulzburg

Farbdarstellung

Regenbogenfarben

Wie entstehen eigentlich Farben? Wie wird ein farbiges Bild auf einem Fernseher oder Monitor erzeugt? Wie entstehen Farben beim Drucken? Dieser Artikel stellt die für Fotografen wichtigen Konzepte vor.

Zunächst muß man erst einmal festhalten: es gibt zwei völlig verschiedene Arten der Farbmischung:

  • additive Farbmischung und
  • subtraktive Farbmischung

Vielen Menschen ist oft nur die subtraktive Farbmischung bekannt, weil sie diese aus dem Kunstunterricht vom Malen kennen. In technischen Bereichen wie der digitalen Fotografie und bei allen Fernsehern und Monitoren ist aber das Gegenteil eingesetzt: die additive Farbmischung. Deswegen behandeln wir zunächst diese Variante.

Additive Farbmischung

Die Wahrnehmung von Farben über das menschliche Auge ist zunächst einmal ein additiver Prozess:

  • das Auge besitzt Rezeptoren (Zapfen) mit drei verschiedenen Typen: je ein Typ für die Wahrnehmung der drei Grundfarben Rot (L-Zapfen), Grün (M-Zapfen) und Blau (S-Zapfen)
  • die resultierende Farbe bei der Wahrnehmung wird über eine additive Mischung der wahrgenommenen Einzel-Reize ermittelt Falls Sie mehr über die Farbwahrnehmung wissen möchten, ist die Wikipedia-Seite dazu durchaus empfehlenswert.

Diese additive Farbmischung betrifft aber zunächst nur die Wahrnehmung. Die Entstehung der Lichtzusammensetzung eines wahrgenommenen Objekts ist in unserer natürlichen Umgebung normalerweise ein subtraktiver Prozeß. Die additive Farbmischung bei der Entstehung von farbigen Licht-Mischungen ist meistens an technische Systeme gebunden.

Hier kommen wir zu den für Fotografen wichtigen Infos. In der Digital-Fotografie hat man es nämlich ausschließlich mit der additiven Farbmischung zu tun - es sei denn man druckt seine Bilder aus (dazu später).

Die Mischung von Farben bei der additiven Farbmischung erfolgt aus den Grundfarben Rot, Grün und Blau. Hier haben Sie ein Beispielbild, das die Primär- und Sekundärfarben bei der additiven Farbmischung im RGB-Farbraum zeigt (Quelle: Wikipedia/Poyekhali):

Additive Farbmischung

Dieses Video zu Lehrmitteln zeigt sowohl additive als auch subtraktive Farbmischung:

Interessant für die additive Farbmischung ist die Zeit zwischen 1:00 und 2:30.

Wie wird additive Farbmischung auf dem Fernseher oder Computer-Monitor angewendet?

Computer-Monitore und Fernseher senden selber Licht aus, das aus den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau gemischt wird. Die ursprünglichen Röhrengeräte haben mit verschieden leuchtenden Phosphor-Leuchtpunkten gearbeitet, die durch Elektronenbeschuß zum Leuchten angeregt wurden. Für den Elektronenbeschuß wurden drei verschiedene Elektronenstrahlen benutzt, die sich nahe einer Lochmaske kreuzten und durch die in der Maske vorhandenen Löcher jeweils den “richtigen” Leuchtpunkt beschossen haben.
Im folgenden Bild zeigen die beiden oberen Darstellungen (CRT) mögliche Anordnungen der Leucht-Punkte.

Pixel geometry 01 Pengo

Eine spätere Technik sind LCD-Displays, bei denen die Leuchtpunkte sozusagen durch die LCD-Kristalle verdeckt oder offengelegt werden. Die Stärke der LCD-Durchlässigkeit bestimmt die Helligkeit der Leuchtpunkte.

Die nächste Technologie sind LED-Displays, bei denen jeder Leuchtpunkt durch eine Leuchtdiode realisiert wird. Die Leuchtkraft der Dioden kann durch die Stromstärke in den Dioden geregelt werden.

Das technische Prinzip der Farberzeugung ist bei allen diesen Techniken gleich - die Farbe eines Leuchtpunkts wird durch die Mischung von drei farbigen Leuchtpunkten erzeugt.

Hier ein praktisches Beispiel, bei dem Sie selbst die Farbmischung ausprobieren können:

0
0
0
Resultierende Mischfarbe:

Die Werte für die einzelnen Farbanteile (rot/grün/blau) werden meistens in einem Bereich von 0 (=dunkel) bis 255 (=hell) angegeben. Diese Zahlen entsprechen den Werten, die in einem Byte (= 8Bit) dargestellt werden können. Computer arbeiten mit Bits, das heißt mathematisch im Binärsystem.

Die Werte der einzelnen Bits im Binärsystem sind dabei:

  • 1 -> 2 “hoch” 0
  • 2 -> 2 “hoch” 1
  • 4 -> 2 “hoch” 2 -> 2*2
  • 8 -> 2 “hoch” 3 -> 2*2*2
  • 16 -> 2 “hoch” 4 -> 2*2*2*2
  • 32 -> 2 “hoch” 5 -> 2*2*2*2*2
  • 64 -> 2 “hoch” 6 -> 2*2*2*2*2*2
  • 128 -> 2 “hoch” 7 -> 2*2*2*2*2*2*2

Der Gesamtwert ergibt sich dabei aus der Summe der Einzel-Bits. Der maximal darstellbare Wert eines Bytes ergibt sich, wenn alle Bits auf 1 gesetzt sind. Dadurch erhält man:

128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255

Wenn alle Bits auf 0 gesetzt sind, erhält man den Gesamtwert 0.

Da man jeweils den Wert für Rot, Grün und Blau benötigt, kann ein Bildpunkt (Pixel) durch drei Bytes dargestellt werden. Zum Beispiel erhalten Sie durch den Wert (255,120,0) ein nettes Orange. Probieren Sie es am obigen Farbmischer aus!

Subtraktive Farbmischung

Die subtraktive Farbmischung ist das, was uns im Alltag (wenn man von Bildschirmen absieht) am häufigsten begegnet.

Stellen Sie sich zum Beispiel einen sonnigen Tag vor, an dem Sie vor einem Blumenbeet stehen. Alle Blumen werden von weißem Licht beschienen, das alle sichtbaren Anteile des Lichts enthält (Sonnenlicht).

Sehen Sie eine rote Blume, dann entsteht die Farbe dadurch, dass die Blütenblätter den Cyan-Anteil des Lichts “verschlucken” oder wissenschaftlicher ausgedrückt: absorbieren.
Es ist auch möglich, dass die Blüten gleichzeitig zusätzlich noch Grün und Blau absorbieren. Oder die Blüten absorbieren alle Farben außer Rot - in all diesen Kombinationen ist die resultierende Farbe Rot.

Ähnlich ist es bei den grünen Blättern: hier wird der Magenta-Anteil des Lichts absorbiert. Eventuell werden auch zusätzlich Rot und Blau absorbiert - oder aber auch alle Farben außer Grün.

Im folgenden (idealisierten) Bild kann man sehen welche Farben entstehen, wenn weißes Licht durch Filter in den Farben Cyan, Magenta und Gelb gefiltert wird. An den Stellen, wo sich die Primärfarben-Filter überlappen, entstehen die sogenannten Sekundärfarben: Rot, Grün und Blau (welche im additiven Farbmodell die Primärfarben sind).

Wo sich alle drei Filter überlappen, ist keine Farbe mehr übrig - das Ergebnis ist Schwarz.

Subtraktive Farbmischung

Auch im Kunstbereich (Malerei) ist die subtraktive Farbmischung im Einsatz - Gemälde reflektieren Licht - die Farben entstehen durch Absorbtion von bestimmten Anteilen des Farbspektrums.

Jeder, der schon einmal versucht hat ein Schwarz oder Grau aus zwei entgegengesetzten Farben (z.B. Rot und Cyan) zu mischen, wird feststellen dass dabei ziemlich “dreckige” Ergebnisse herauskommen. Das oben gezeigte Modell hat in der Praxis einige Feinheiten, die man kennen muss, um eine gute Farbwirkung zu erzielen. Wer daran Interesse hat, dem sei das Buch “Colour Control” von Morley Fletcher empfohlen - das Buch ist kostenlos downloadbar.
Wer das ganze etwas praktischer braucht - es gibt einen hervorragenden Video-Kurs von und mit Myron Barnstone: Color Theory Class. Tipp: die Videos von Myron Barnstone kann man auch als “Video on Demand” kaufen - das ist vor allem bei einmaligem Ansehen massiv billiger ($US 30,- pro Monat) und man hat kompletten Zugriff auf ALLE Barnstone-Kurse.

Warum ist die subtraktive Farbmischung für Fotografen interessant?

Sobald Sie Drucke Ihrer Bilder erzeugen, haben Sie es mit subtraktiver Farbmischung zu tun. Gedruckte Bilder emittieren nicht selbst Licht, sondern reflektieren das Licht der Umgebung. Hier haben Sie die gleichen Mechanismen wie in dem oben beschriebenen Beispiel mit dem Blumenbeet.

Als Fotograf arbeiten Sie normalerweise in einem Farbraum, der die additive Farbmischung voraussetzt, die gängigsten Farbräume haben die primären Grundfarben der additiven Farbmischung (Rot, Grün und Blau) als Basis (RGB, sRGB, AdobeRGB, etc.).

Wenn Sie den Druck komplett einem Dienstleister überlassen brauchen Sie sich nicht weiter mit der subtraktiven Farbmischung beschäftigen - die Dienstleister akzeptieren heutzutage in der Regel alle RGB Formate.
Sollten Sie jedoch den Ehrgeiz haben, sich selber um Ihren Druck zu kümmern, kommen Sie manchmal nicht umhin, sich mit dem CMYK-Farbraum (Cyan, Magenta, Yellow, Key) zu befassen und eventuell auch vor dem Druck ihre Bilder in diesen Farbraum zu konvertieren. Nur so können Sie feststellen, ob Ihre Bildfarben überhaupt im Druck darstellbar sind.

Die gängigen Bearbeitungsprogramme bieten die Konvertierung an und auch Vorschau-Möglichkeiten, die eine Vorab-Beurteilung eines Drucks ermöglichen. Damit können Sie für Ihren Druck noch Korrekturen vornehmen, falls durch die Konvertierung ein anderer Farbeindruck entsteht als Sie ursprünglich geplant haben.

Um gleich die volle Kontrolle während der Bearbeitung zu haben, können Sie in Photoshop die folgende Technik einsetzen (Quelle: hier):

  • Öffnen Sie das Bild, das Sie bearbeiten wollen
  • Über das Menü “Anordnen” und “Neues Fenster” (für das gleiche Bild) können Sie eine zweite Ansicht Ihres Bildes öffnen, die live jede Änderung in Ihrem ersten Fenster nachvollzieht
  • Mit CMD-Y (Mac) oder Control-Y (PC) können Sie das zweite Fenster auf eine CMYK-Vorschau umschalten
  • Bearbeiten Sie Ihr Bild wie gewohnt im RGB-Farbmodus im ersten Fenster und verfolgen Sie die Auswirkungen im CMYK-Modus im zweiten Fenster.