Farbenspiel

Autor:Wilfried Dutkowski, GeoGebra Institut NRW

Farbe und Farbwahrnehmung

Zu Beginn des Semesters versprach ich jede Menge Kopfschmerzen, und im Bereich Wahrnehmung war ich da ja auch ziemlich erfolgreich. Das eine 'aktuelle' Wahrnehmung nicht möglich ist, haben Sie über die endliche Lichtgeschwindigkeit erfahren, und dass Sie eigentlich alles auf dem Kopf sehen müssten, durch die geometrische Optik, denn Ihr Auge funktioniert wie eine Camera Obscura. Dass Ihre Netzhaut nicht jedes Bild Pixel für Pixel analysieren kann, mussten Sie über die Informationsvielfalt eines Bildes erlernen, doch jetzt kommen die Farben ins Spiel, und. das ist richtig kompliziert. Ich hoffe, das folgende Kapitel wird Ihnen helfen, Farbwahrnehmungen zu verstehen, und der Begriffe Wahrnehmung ist hier fundamental. Um Farben zu verstehen, müssen Sie akzeptierten, dass der Mensch zu den Trichromaten gehört, also zu den Lebewesen, die drei Farben wahrnehmen können: rot - grün - blau. Dazu haben Sie Farbsensoren im Auge, die Zapfen genannt werden. Sie haben:

Zapfen, die eine rote Farbe wahrnehmen können
Zapfen, die eine grüne Farbe wahrnehmen können
Zapfen, die eine blaue Farbe wahrnehmen können

Diese Theorie wird RGB-Farbwahrnehmung genannt. Mit dieser Theorie sind hochkarätige Naturwissenschaftler verknüpft:

17. Jahrhundert: Isaac Newton: Licht besteht aus unterschiedlichen Farben und gleichartig zusammengesetztes Licht wird als 'dieselbe' Farbe wahrgenommen.
Endes des. 17.Jahrhunderts: John Dalton: Rot-Grün Schwäche wird als DALTONISMUS bezeichnet-heute landläufig als 'Farbenblindheit'.
Beginn 19. Jahrhundert: Thomas Young: Alle Farben lassen sich aus drei Primärfarben zusammemmischen.
Ende 19. Jahrhundert: Hermann von Helmholtz: Dreifarbentheorie James Clark Maxwell: Drei Rezeptoren Theorie Gegentheorie einer Vierfarbtheorie des Physiologen Edward Hering, die von Johannes von Kreis widerlegt wurde

An den Daten lässt sich schnell erkennen, dass Farbwahrnehmung relativ jung ist, und bis heute ist das Rätsel nicht schlüssig gelöst. Die RGB-Theorie scheint aber im Allgemeinen den alltäglichen Farbempfindungen des Menschen zu entsprechen. Diese physiologische Wahrnehmung entspricht einer Addition der Farben rot-grün-blau und führt zu sogenannten Mischfarben. Dieser Bereich der Farbenlehre wird additive Farbmischung genannt. Die Entstehung wird auf der linken Seite des nachfolgenden Applets dargestellt. Dem gegenüber steht die subtraktive Farbmischung, eine Farbmischung durch 'Wegnahme' von Farben, was z.B. in der Beleuchtungstechnik im Theater eine zentrale Rolle spielt.

Physiologische und physikalische Farbmischungen

Applets Erklärungen

Das Applet zeigt zwei völlig unterschiedliche Farbmischungen, die es gilt auseinander zu halten:

linkes Applet	rechtes Applet
Additive Farbmischung	Subtraktive Farbmischung
Das Licht kommt von drei monochromatischen Lichtquellen, die auf einem 'schwarzen' bewegt werden können. Die Lichtintensität lässt sich durch die Schieberegler steuern. An den Schnittflächen entstehen Mischfarben, die Sekundärfarben genannt werden Wenn alle drei Farben gemeinsam ein Lichtbündel bilden, entsteht die Wahrnehmung WEIß! Diese Mischung passiert in Ihrem Auge, aber technisch auch auf Ihrem Monotor, der aus RGB Pixeln besteht.	Das -weiße- Licht kommt aus dem Computer und wird durch Farbfilter gefiltert. Dadurch wird das Licht immer dunkler. Wenn alles Farbfilter übereinanderlegen, kann kein Licht mehr aus dem Computer kommen, es entsteht die Wahrnehmung SCHWARZ. Die Filterstärke können Sie mit den Schiebereglern steuern. Auch hier bilden die Schnittflächen Sekundärfarben ab. Dieses Verfahren wird bei Farbfotografie, dem Farbdruck und dem Siebdruck angewendet.

Die einzigen Farben, die Sie verlässlich wahrnehmen können - wenn Sie keine rot-grün-Schwäche haben, sind die Farben rot, grün und blau. Welches Farbempfinden Sie bei Mischungen entwickeln, ist nicht für alle Menschen im voraus zu sagen.

Schnittflächen vergleichen

R + G ergibt ...

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G + B ergibt

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Weiter Applets

Eine schöne Ergänzung mit Aufgaben, um zu überprüfen, ob sie die additive und subtraktive Farbmischung verstanden haben finden Sie im Buch von Herrn Elschenbroich, der bei der Erstellung dieses Kapitels mitgearbeitet hat und zeitgleich ein eigene Zusammenstellung zu diesem Thema erstellt hat. Buch zu Farbmischungen von Herrn Hans-Jürgen Elschenbroich. Auch Herrn Hornof hat sich diesem Thema mit GeoGebra gewidmet, wie Sie hier sehen.

Kurzer Dank

Simulationen am Computer zu erstellen ist immer ein Spagat zwischen Nutzen und Richtigkeit. Mein aufrichtiger Dank gilt hier Hans-Jürgen Elschenbroich, der unermüdlich darauf insistierte, dass die Simulation möglichst nah an der Realität liegt.