Farbe - Color

Farbeffekt – Sonnenlicht, das durch Buntglas auf Teppich scheint ( Nasir-ol-Molk-Moschee in Shiraz , Iran )
Farben können je nach umgebenden Farben und Formen unterschiedlich erscheinen. Bei dieser optischen Täuschung haben die beiden kleinen Quadrate exakt die gleiche Farbe, das rechte sieht jedoch etwas dunkler aus.

Farbe ( amerikanisches Englisch ) oder Farbe ( Commonwealth Englisch ) ist die visuelle Wahrnehmungs Eigenschaft in entsprechenden Menschen in die Kategorien genannt rot , blau , gelb , etc. Farbe ergibt sich aus dem Spektrum des Lichts (Verteilung der Lichtleistung über der Wellenlänge ) die Interaktion im Auge mit den spektralen Empfindlichkeiten der Lichtrezeptoren . Farbkategorien und physikalische Farbspezifikationen werden auch Objekten oder Materialien auf der Grundlage ihrer physikalischen Eigenschaften wie Lichtabsorption, Reflexion oder Emissionsspektren zugeordnet. Durch die Definition eines Farbraums können Farben anhand ihrer Koordinaten numerisch identifiziert werden.

Da die Farbwahrnehmung von der unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeit verschiedener Arten von Zapfenzellen in der Netzhaut für verschiedene Teile des Spektrums herrührt, können Farben durch den Grad, in dem sie diese Zellen stimulieren, definiert und quantifiziert werden. Diese physikalischen oder physiologischen Quantifizierungen der Farbe erklären jedoch die psychophysische Wahrnehmung des Farberscheinungsbildes nicht vollständig .

Die Wissenschaft der Farbe wird manchmal Chromatik , Kolorimetrie oder einfach Farbwissenschaft genannt . Es umfasst die Farbwahrnehmung durch das menschliche Auge und Gehirn, die Entstehung von Farben in Materialien, die Farbtheorie in der Kunst und die Physik der elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren Bereich (das heißt, was gemeinhin einfach als Licht bezeichnet wird ).

Physik der Farbe

Kontinuierliches optisches Spektrum, das in den sRGB- Farbraum gerendert wird.
Die Farben des sichtbaren Lichtspektrums
Farbe
Wellenlängenintervall

Frequenzintervall
rot ~ 700–635 nm ~ 430–480 THz
Orange ~ 635–590 nm ~ 480–510 THz
Gelb ~ 590–560 nm ~ 510–540 THz
Grün ~ 560–520 nm ~ 540–580 THz
Cyan ~ 520–490 nm ~ 580–610 THz
Blau ~ 490–450 nm ~ 610–670 THz
Violett ~ 450–400 nm ~ 670–750 THz
Farbe, Wellenlänge, Frequenz und Energie des Lichts
Farbe
(nm)

(THZ)

(μm −1 )

(eV)

(kJmol −1 )
Infrarot > 1000 < 300 < 1,00 < 1,24 < 120
rot 700 428 1.43 1,77 171
Orange 620 484 1.61 2,00 193
Gelb 580 517 1,72 2.14 206
Grün 530 566 1,89 2.34 226
Cyan 500 600
Blau 470 638 2.13 2.64 254
Violett (sichtbar) 420 714 2.38 2.95 285
Nahes Ultraviolett 300 1000 3.33 4.15 400
Fernes Ultraviolett < 200 > 1500 > 5.00 > 6.20 > 598

Elektromagnetische Strahlung wird durch ihre Wellenlänge (oder Frequenz ) und ihre Intensität charakterisiert . Wenn die Wellenlänge im sichtbaren Spektrum liegt (der Wellenlängenbereich, den der Mensch wahrnehmen kann, ungefähr von 390  nm bis 700 nm), wird es als "sichtbares Licht " bezeichnet.

Die meisten Lichtquellen emittieren Licht mit vielen verschiedenen Wellenlängen; Das Spektrum einer Quelle ist eine Verteilung, die ihre Intensität bei jeder Wellenlänge angibt. Obwohl das Spektrum des Lichts auf das Auge aus einer bestimmten Richtung ankommt , die Farbe bestimmt Sensation in dieser Richtung gibt es viele weitere mögliche spektrale Kombinationen als Farbempfindungen. Tatsächlich kann man eine Farbe formal als eine Klasse von Spektren definieren, die zu derselben Farbempfindung führen, obwohl solche Klassen zwischen verschiedenen Arten stark variieren und in geringerem Maße zwischen Individuen innerhalb derselben Art. In jeder dieser Klassen werden die Mitglieder Metamere der fraglichen Farbe genannt. Dieser Effekt lässt sich durch den Vergleich der spektralen Leistungsverteilungen der Lichtquellen und der resultierenden Farben visualisieren .

Spektralfarben

Die bekannten Farben des Regenbogens in dem Spektrum -named die Verwendung von lateinischen Wort für Erscheinung oder Erscheinung von Isaac Newton in alle diese Farben 1671-einschließen , die durch sichtbares hergestellt werden können Licht nur einer einzigen Wellenlänge, die reine Spektralfarben oder monochromatische Farben . Die Tabelle rechts zeigt ungefähre Frequenzen (im Tera - Hertz ) und Wellenlängen (in Nanometer ) für verschiedene reine Spektralfarben. Die aufgeführten Wellenlängen sind in Luft oder Vakuum gemessen (siehe Brechungsindex ).

Die Farbtabelle sollte nicht als endgültige Liste interpretiert werden – die reinen Spektralfarben bilden ein kontinuierliches Spektrum, und wie es sprachlich in verschiedene Farben unterteilt ist, ist eine Frage der Kultur und der historischen Kontingenz (obwohl Menschen überall gezeigt haben, dass sie Farben in den gleicher Weg). Eine gemeinsame Liste identifiziert sechs Hauptbänder: Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett. Newtons Konzept umfasste eine siebte Farbe, Indigo , zwischen Blau und Violett. Es ist möglich, dass das, was Newton als Blau bezeichnete, dem, was heute als Cyan bekannt ist, näher kommt und dass Indigo einfach das dunkle Blau des damals importierten Indigofarbstoffs war.

Die Intensität einer Spektralfarbe im Verhältnis zum Kontext, in dem sie betrachtet wird, kann ihre Wahrnehmung erheblich verändern; zum Beispiel ist ein Orange-Gelb mit niedriger Intensität braun und ein Gelb-Grün mit niedriger Intensität ist Olivgrün .

Farbe der Objekte

Die Farbe eines Objekts hängt von der Physik des Objekts in seiner Umgebung, der Physik des Lichts in seiner Umgebung und den Eigenschaften des wahrnehmenden Auges und Gehirns ab . Physikalisch kann man sagen, dass Objekte die Farbe des Lichts haben, das ihre Oberfläche verlässt, wenn es sich mit der Geschwindigkeit c durch das Vakuum des Weltraums bewegt und kein physikalisches Medium wie ein Prisma passiert . Die wahrgenommene Farbe hängt normalerweise vom Spektrum der einfallenden Beleuchtung, der Wellengeschwindigkeit , den Reflexionseigenschaften der Oberfläche und möglicherweise von den Beleuchtungs- und Betrachtungswinkeln ab. Manche Objekte reflektieren nicht nur Licht, sondern lassen auch Licht durch oder emittieren selbst Licht, was ebenfalls zur Farbe beiträgt. Die Wahrnehmung der Farbe des Objekts durch den Betrachter hängt nicht nur vom Spektrum des Lichts ab, das seine Oberfläche verlässt, sondern auch von einer Vielzahl kontextbezogener Hinweise, sodass Farbunterschiede zwischen Objekten weitgehend unabhängig von Lichtspektrum, Blickwinkel usw. Dieser Effekt wird als Farbkonstanz bezeichnet .

Die obere Scheibe und die untere Scheibe haben exakt die gleiche Objektivfarbe und befinden sich in identischer grauer Umgebung; basierend auf Kontextunterschieden nehmen Menschen die Quadrate als mit unterschiedlichen Reflexionsgraden wahr und können die Farben als unterschiedliche Farbkategorien interpretieren; siehe Checker-Schatten-Illusion .

Einige Verallgemeinerungen der Physik können gezogen werden, wobei Wahrnehmungseffekte vorerst vernachlässigt werden:

  • Licht bei einer ankommenden opaken Oberfläche wird entweder reflektiertspiegelnd “ (das heißt, in der Art eines Spiegels), verstreute (das heißt, mit reflektierten diffusen Streuung) oder absorbiert -oder eine Kombination von dieser.
  • Undurchsichtige Objekte, die nicht spiegelnd reflektieren (die zu rauen Oberflächen neigen), werden in ihrer Farbe dadurch bestimmt, welche Wellenlängen des Lichts sie stark streuen (wobei das nicht gestreute Licht absorbiert wird). Wenn Objekte alle Wellenlängen ungefähr gleich stark streuen, erscheinen sie weiß. Wenn sie alle Wellenlängen absorbieren, erscheinen sie schwarz.
  • Opake Objekte, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen mit unterschiedlicher Effizienz spiegelnd reflektieren, sehen aus wie Spiegel, die mit Farben getönt sind, die durch diese Unterschiede bestimmt werden. Ein Objekt, das einen Teil des einfallenden Lichts reflektiert und den Rest absorbiert, kann schwarz aussehen, aber auch schwach reflektieren; Beispiele sind schwarze Gegenstände, die mit Email- oder Lackschichten überzogen sind.
  • Objekte, die Licht durchlassen, sind entweder durchscheinend (das durchgelassene Licht streuen) oder transparent (das durchgelassene Licht nicht streuen). Wenn sie auch Licht verschiedener Wellenlängen unterschiedlich absorbieren (oder reflektieren), erscheinen sie mit einer Farbe, die durch die Art dieser Absorption (oder dieses Reflexionsvermögens) bestimmt wird.
  • Objekte können Licht emittieren, das sie durch angeregte Elektronen erzeugen, anstatt nur Licht zu reflektieren oder durchzulassen. Die Elektronen können durch erhöhte Temperatur ( Glühen ), durch chemische Reaktionen ( Chemilumineszenz ), nach Absorption von Licht anderer Frequenzen („ Fluoreszenz “ oder „ Phosphoreszenz “) oder durch elektrische Kontakte wie bei Leuchtdioden angeregt werden , oder andere Lichtquellen .

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Farbe eines Objekts ein komplexes Ergebnis seiner Oberflächeneigenschaften, seiner Transmissionseigenschaften und seiner Emissionseigenschaften ist, die alle zur Mischung der Wellenlängen des Lichts beitragen, das die Oberfläche des Objekts verlässt. Die wahrgenommene Farbe wird dann weiter durch die Art der Umgebungsbeleuchtung und durch die Farbeigenschaften anderer Objekte in der Nähe sowie durch andere Eigenschaften des wahrnehmenden Auges und Gehirns bedingt.

Wahrnehmung

In voller Größe enthält dieses Bild etwa 16 Millionen Pixel, von denen jedes einer anderen Farbe des gesamten RGB-Farbsatzes entspricht. Das menschliche Auge kann etwa 10 Millionen verschiedene Farben unterscheiden.

Entwicklung von Theorien des Farbsehens

Obwohl Aristoteles und andere antike Wissenschaftler bereits über die Natur des Lichts und des Farbsehens geschrieben hatten , wurde erst Newton das Licht als Quelle der Farbempfindung identifiziert. Im Jahr 1810, Goethe veröffentlichte seine umfassende Theorie von Farben , in denen er eine rationale Beschreibung der Farbe Erfahrung zur Verfügung gestellt, die ‚uns sagen , wie er entsteht, nicht das, was es ist.‘ (Schopenhauer)

Im Jahr 1801 schlug Thomas Young seine trichromatische Theorie vor , basierend auf der Beobachtung, dass jede Farbe mit einer Kombination von drei Lichtern abgestimmt werden kann. Diese Theorie wurde später von James Clerk Maxwell und Hermann von Helmholtz verfeinert . Wie Helmholtz es ausdrückt, "wurden die Prinzipien des Newtonschen Mischungsgesetzes 1856 von Maxwell experimentell bestätigt. Youngs Theorie der Farbempfindungen blieb wie so vieles, was dieser wunderbare Forscher seiner Zeit voraus hatte, unbemerkt, bis Maxwell darauf aufmerksam machte." ."

Zur gleichen Zeit wie Helmholtz entwickelte Ewald Hering die Gegnerprozesstheorie der Farbe und stellte fest, dass Farbenblindheit und Nachbilder typischerweise in Gegnerpaaren (Rot-Grün, Blau-Orange, Gelb-Violett und Schwarz-Weiß) auftreten. Letztendlich wurden diese beiden Theorien 1957 von Hurvich und Jameson synthetisiert, die zeigten, dass die retinale Verarbeitung der trichromatischen Theorie entspricht, während die Verarbeitung auf der Ebene des lateralen geknickten Kerns der gegnerischen Theorie entspricht.

1931 entwickelte eine internationale Expertengruppe, die als Commission internationale de l'éclairage ( CIE ) bekannt ist, ein mathematisches Farbmodell, das den Raum der beobachtbaren Farben abbildete und jedem eine Reihe von drei Zahlen zuordnete.

Farbe im Auge

Normalisierte typische menschliche Zapfenzellreaktionen (Typen S, M und L) auf monochromatische Spektralstimuli

Die Fähigkeit des menschlichen Auges , Farben zu unterscheiden, beruht auf der unterschiedlichen Empfindlichkeit verschiedener Zellen der Netzhaut gegenüber Licht unterschiedlicher Wellenlänge . Menschen sind trichromatisch – die Netzhaut enthält drei Arten von Farbrezeptorzellen oder Zapfen . Eine Art, die sich relativ von den anderen beiden unterscheidet, reagiert am stärksten auf Licht, das als blau oder blauviolett wahrgenommen wird, mit Wellenlängen um 450 nm ; Kegel dieser Art werden manchmal als kurzwellige Kegel oder S-Kegel (oder irreführend als blaue Kegel ) bezeichnet. Die anderen beiden Arten sind genetisch und chemisch eng verwandt: Zapfen mittlerer Wellenlänge , M-Zapfen oder grüne Zapfen sind am empfindlichsten für als grün wahrgenommenes Licht mit Wellenlängen um 540 nm, während die langwelligen Zapfen , L-Zapfen oder rote Zapfen , sind am empfindlichsten für Licht, das als grünlich-gelb wahrgenommen wird, mit Wellenlängen um 570 nm.

Licht, egal wie komplex seine Wellenlängenzusammensetzung ist, wird vom Auge auf drei Farbkomponenten reduziert. Jeder Kegeltyp folgt dem Prinzip der Univarianz , das heißt, dass die Leistung jedes Kegels durch die Lichtmenge bestimmt wird, die über alle Wellenlängen auf ihn fällt. Für jede Stelle im Gesichtsfeld liefern die drei Zapfentypen drei Signale, je nachdem, wie stark sie jeweils stimuliert werden. Diese Reizmengen werden manchmal als Tristimuluswerte bezeichnet .

Die Antwortkurve als Funktion der Wellenlänge variiert für jeden Kegeltyp. Da sich die Kurven überlappen, treten einige Tristimulus-Werte für keine Kombination von einfallendem Licht auf. Es ist beispielsweise nicht möglich, nur die mittleren Wellenlängen (sogenannte "grüne") Zapfen zu stimulieren ; die anderen Zapfen werden unweigerlich gleichzeitig bis zu einem gewissen Grad stimuliert. Die Menge aller möglichen Farbwerte bestimmt den menschlichen Farbraum . Es wird geschätzt, dass der Mensch ungefähr 10 Millionen verschiedene Farben unterscheiden kann.

Die andere Art der lichtempfindlichen Zelle im Auge, der Stab , hat eine andere Reaktionskurve. In normalen Situationen, wenn das Licht hell genug ist, um die Zapfen stark zu stimulieren, spielen Stäbchen für das Sehen praktisch keine Rolle. Andererseits werden die Zapfen bei schwachem Licht unterstimuliert und hinterlassen nur das Signal der Stäbchen, was zu einer farblosen Reaktion führt. (Außerdem sind die Stäbchen im "roten" Bereich kaum lichtempfindlich.) Unter bestimmten Bedingungen einer Zwischenbeleuchtung können die Stabantwort und eine schwache Kegelantwort zusammen zu Farbdiskriminierungen führen, die nicht durch die Kegelantworten allein berücksichtigt werden. Diese kombinierten Effekte sind auch in der Kruithof-Kurve zusammengefasst , die die Veränderung der Farbwahrnehmung und der Lichtstimmung in Abhängigkeit von Temperatur und Intensität beschreibt.

Farbe im Gehirn

Der visuelle dorsale Strom (grün) und der ventrale Strom (lila) werden angezeigt. Der ventrale Strom ist für die Farbwahrnehmung verantwortlich.

Während die Mechanismen des Farbsehens auf Netzhautebene in Bezug auf Farbwerte gut beschrieben sind, ist die Farbverarbeitung nach diesem Punkt anders organisiert. Eine vorherrschende Theorie des Farbsehens schlägt vor, dass Farbinformationen aus dem Auge durch drei gegnerische Prozesse oder gegnerische Kanäle übertragen werden, die jeweils aus der Rohausgabe der Zapfen aufgebaut sind: ein Rot-Grün-Kanal, ein Blau-Gelb-Kanal und ein Schwarz –weißer "Luminanz"-Kanal. Diese Theorie wurde von der Neurobiologie unterstützt und erklärt die Struktur unseres subjektiven Farberlebnisses. Konkret erklärt es, warum der Mensch ein "Rotgrün" oder "Gelbblau" nicht wahrnehmen kann, und es sagt den Farbkreis voraus : Es ist die Sammlung von Farben, für die mindestens einer der beiden Farbkanäle einen Wert an einem seiner Extremwerte misst .

Die genaue Natur der Farbwahrnehmung über die bereits beschriebene Verarbeitung hinaus, und tatsächlich der Status der Farbe als Merkmal der wahrgenommenen Welt bzw. als Merkmal unserer Wahrnehmung der Welt – eine Art Qualia – ist eine Frage komplexer und anhaltender philosophischer Disput.

Nichtstandardisierte Farbwahrnehmung

Farbmangel

Wenn eine oder mehrere Arten von Farbsensorkegeln einer Person fehlen oder weniger als normal auf einfallendes Licht reagieren, kann diese Person weniger Farben unterscheiden und gilt als farbdefizient oder farbenblind (obwohl letzterer Begriff irreführend sein kann; fast alle .) Personen mit Farbmangel können zumindest einige Farben unterscheiden). Einige Arten von Farbmangel werden durch Anomalien in der Anzahl oder Art der Zapfen in der Netzhaut verursacht. Andere (wie die zentrale oder kortikale Achromatopsie ) werden durch neurale Anomalien in den Teilen des Gehirns verursacht, in denen die visuelle Verarbeitung stattfindet.

Tetrachromie

Während die meisten Menschen trichromatisch sind (drei Arten von Farbrezeptoren haben), haben viele Tiere, die als Tetrachromate bekannt sind, vier Arten. Dazu gehören einige Spinnenarten , die meisten Beuteltiere , Vögel , Reptilien und viele Fischarten . Andere Arten sind nur für zwei Farbachsen empfindlich oder nehmen Farbe überhaupt nicht wahr; diese werden Dichromate bzw. Monochromate genannt . Man unterscheidet zwischen retinaler Tetrachromie (mit vier Pigmenten in Zapfenzellen in der Netzhaut im Vergleich zu drei in Trichromaten) und funktioneller Tetrachromie (mit der Fähigkeit, basierend auf diesem Netzhautunterschied verbesserte Farbunterscheidungen vorzunehmen). Etwa die Hälfte aller Frauen sind retinale Tetrachromate. Das Phänomen tritt auf, wenn ein Individuum zwei leicht unterschiedliche Kopien des Gens entweder für die mittel- oder langwelligen Zapfen erhält, die auf dem X-Chromosom getragen werden . Um zwei verschiedene Gene zu haben, muss ein Mensch zwei X-Chromosomen haben, weshalb das Phänomen nur bei Frauen auftritt. Es gibt einen wissenschaftlichen Bericht, der die Existenz eines funktionellen Tetrachromaten bestätigt.

Synästhesie

Bei bestimmten Formen der Synästhesie / Ideenthesie führt das Wahrnehmen von Buchstaben und Zahlen ( Graphem-Farbsynästhesie ) oder das Hören von Musikklängen (Musik-Farbsynästhesie) zu den ungewöhnlichen Zusatzerlebnissen des Farbensehens. Verhaltens- und funktionelle Neuroimaging- Experimente haben gezeigt, dass diese Farberfahrungen zu Veränderungen der Verhaltensaufgaben und zu einer verstärkten Aktivierung von Gehirnregionen führen, die an der Farbwahrnehmung beteiligt sind, wodurch ihre Realität und Ähnlichkeit mit realen Farbwahrnehmungen demonstriert wird, wenn auch auf einem nicht standardmäßigen Weg evoziert .

Nachbilder

Nach Einwirkung von starkem Licht in ihrem Empfindlichkeitsbereich werden Photorezeptoren eines bestimmten Typs desensibilisiert. Nach dem Erlöschen des Lichts werden sie einige Sekunden lang weniger stark signalisieren, als sie es sonst tun würden. Während dieser Zeit beobachtete Farben scheinen die Farbkomponente zu fehlen, die von den desensibilisierten Photorezeptoren nachgewiesen wird. Dieser Effekt ist für das Phänomen der Nachbilder verantwortlich , bei denen das Auge nach dem Wegschauen zwar weiterhin eine helle Figur sieht, jedoch in einer Komplementärfarbe .

Nachbildeffekte wurden auch von Künstlern verwendet, darunter Vincent van Gogh .

Farbkonstanz

Wenn ein Künstler eine begrenzte Farbpalette verwendet , neigt das menschliche Auge dazu, dies zu kompensieren, indem es jede graue oder neutrale Farbe als die Farbe sieht, die im Farbkreis fehlt. In einer begrenzten Palette, die aus Rot, Gelb, Schwarz und Weiß besteht, erscheint beispielsweise eine Mischung aus Gelb und Schwarz als Grün, eine Mischung aus Rot und Schwarz als Violett und reines Grau erscheinen bläulich.

Die trichromatische Theorie ist streng wahr, wenn sich das visuelle System in einem festen Anpassungszustand befindet. In Wirklichkeit passt sich das visuelle System ständig an Veränderungen in der Umgebung an und vergleicht die verschiedenen Farben in einer Szene, um die Auswirkungen der Beleuchtung zu reduzieren. Wenn eine Szene mit einem Licht beleuchtet wird und dann mit einem anderen, solange der Unterschied zwischen den Lichtquellen in einem vernünftigen Bereich bleibt, erscheinen uns die Farben in der Szene relativ konstant. Dies wurde in den 1970er Jahren von Edwin H. Land untersucht und führte zu seiner Retinex-Theorie der Farbkonstanz .

Beide Phänomene lassen sich leicht erklären und mit modernen Theorien der Farbanpassung und Farberscheinung (zB CIECAM02 , iCAM) mathematisch modellieren . Es besteht kein Grund, die trichromatische Sehtheorie abzulehnen, sondern kann vielmehr durch ein Verständnis davon ergänzt werden, wie sich das visuelle System an Veränderungen in der Sehumgebung anpasst.

Farbbenennung

Dieses Bild enthält eine Million Pixel, jedes in einer anderen Farbe

Farben variieren auf verschiedene Weise, einschließlich Farbton ( Rot- , Orange- , Gelb- , Grün- , Blau- und Violetttöne ), Sättigung , Helligkeit und Glanz . Einige Farbwörter leiten sich vom Namen eines Objekts dieser Farbe ab, wie " Orange " oder " Lachs ", während andere abstrakt sind, wie "Rot".

In den 1969 - Studie Grundfarbe Bedingungen : Die Universalität und Entwicklung , Brent Berlin und Paul Kay beschreiben „red blood“ ein Muster bei der Benennung „basic“ Farben (wie „rot“ , aber nicht „rot-orange“ oder „dunkelrot“ oder, die "Schattierungen" von Rot sind). Alle Sprachen, die zwei "grundlegende" Farbnamen haben, unterscheiden dunkle/kühle Farben von hellen/warmen Farben. Die nächsten zu unterscheidenden Farben sind in der Regel Rot und dann Gelb oder Grün. Alle Sprachen mit sechs "Grundfarben" umfassen Schwarz, Weiß, Rot, Grün, Blau und Gelb. Das Muster kann bis zu zwölf Stück umfassen: Schwarz, Grau, Weiß, Pink, Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Lila, Braun und Azurblau (im Russischen und Italienischen nicht von Blau , aber nicht Englisch).

In der Kultur

Farben, ihre Bedeutungen und Assoziationen können in Kunstwerken, einschließlich der Literatur, eine große Rolle spielen.

Verbände

Einzelne Farben haben eine Vielzahl kultureller Assoziationen wie Nationalfarben (im Allgemeinen in einzelnen Farbartikeln und Farbsymbolik beschrieben ). Das Gebiet der Farbpsychologie versucht, die Auswirkungen von Farbe auf menschliche Emotionen und Aktivitäten zu identifizieren. Die Farbtherapie ist eine Form der alternativen Medizin , die verschiedenen östlichen Traditionen zugeschrieben wird. Farben haben in verschiedenen Ländern und Kulturen unterschiedliche Assoziationen.

Es wurde nachgewiesen, dass verschiedene Farben Auswirkungen auf die Wahrnehmung haben. Forscher der Universität Linz in Österreich haben beispielsweise gezeigt, dass die Farbe Rot die kognitiven Fähigkeiten bei Männern signifikant verringert.

Spektralfarben und Farbwiedergabe

Das CIE 1931-Farbraum- Chromatizitätsdiagramm . Die äußere gekrümmte Grenze ist der spektrale (oder monochromatische) Ort mit Wellenlängen in Nanometern. Die dargestellten Farben hängen vom Farbraum des Geräts ab, auf dem Sie das Bild betrachten, und können daher die Farbe an einer bestimmten Position möglicherweise nicht genau wiedergeben, insbesondere nicht bei monochromen Farben.

Die meisten Lichtquellen sind Mischungen verschiedener Lichtwellenlängen. Viele dieser Quellen können immer noch effektiv eine Spektralfarbe erzeugen, da das Auge sie nicht von Quellen mit einer einzigen Wellenlänge unterscheiden kann. Die meisten Computerdisplays geben beispielsweise die Spektralfarbe Orange als Kombination aus rotem und grünem Licht wieder; es erscheint orange, weil Rot und Grün im richtigen Verhältnis gemischt sind, damit die Augenzapfen wie auf die Spektralfarbe Orange reagieren können.

Ein nützliches Konzept zum Verständnis der wahrgenommenen Farbe einer nicht-monochromatischen Lichtquelle ist die dominante Wellenlänge , die die einzelne Wellenlänge des Lichts identifiziert, die eine der Lichtquelle am ähnlichsten Empfindung erzeugt. Die dominante Wellenlänge entspricht ungefähr dem Farbton .

Es gibt viele Farbwahrnehmungen, die per Definition keine reinen Spektralfarben sein können, weil sie entsättigt sind oder weil es sich um Purpurfarben (Mischungen aus rotem und violettem Licht von entgegengesetzten Enden des Spektrums) handelt. Einige Beispiele für notwendigerweise nicht spektrale Farben sind die achromatischen Farben (Schwarz, Grau und Weiß) und Farben wie Pink , Tan und Magenta .

Zwei unterschiedliche Lichtspektren, die auf die drei Farbrezeptoren im menschlichen Auge die gleiche Wirkung haben, werden als gleiche Farbe wahrgenommen. Sie sind Metamere dieser Farbe. Dies wird durch das von Leuchtstofflampen emittierte weiße Licht veranschaulicht, das typischerweise ein Spektrum von wenigen schmalen Bändern aufweist, während Tageslicht ein kontinuierliches Spektrum aufweist. Das menschliche Auge kann solche Lichtspektren nicht allein durch einen Blick in die Lichtquelle unterscheiden, obwohl reflektierte Farben von Objekten anders aussehen können. (Dies wird oft ausgenutzt, um zum Beispiel Obst oder Tomaten intensiver rot erscheinen zu lassen.)

In ähnlicher Weise können die meisten menschlichen Farbwahrnehmung durch eine Mischung aus drei Farben genannt erzeugt werden Vorwahlen . Dies wird verwendet, um Farbszenen in Fotografie, Druck, Fernsehen und anderen Medien zu reproduzieren. Es gibt eine Reihe von Methoden oder Farbräumen, um eine Farbe in Bezug auf drei bestimmte Primärfarben zu spezifizieren . Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile, abhängig von der jeweiligen Anwendung.

Keine Farbmischung kann jedoch eine wirklich identische Reaktion wie eine Spektralfarbe erzeugen, obwohl man ihnen nahe kommen kann, insbesondere für die längeren Wellenlängen, bei denen die Farbtafel des CIE 1931-Farbraums eine fast gerade Kante hat. Zum Beispiel erzeugt das Mischen von grünem Licht (530 nm) und blauem Licht (460 nm) cyanfarbenes Licht, das leicht entsättigt ist, da der rote Farbrezeptor auf grünes und blaues Licht in der Mischung stärker reagiert als auf a reines Cyanlicht bei 485 nm, das die gleiche Intensität wie die Mischung aus Blau und Grün hat.

Aus diesem Grund , und weil die Vorwahlen in Farbdruck - Systeme im Allgemeinen nicht rein sind selbst reproduziert die Farben sind nie perfekt Spektralfarben gesättigt und so Spektralfarben nicht exakt abgestimmt werden. Natürliche Szenen enthalten jedoch selten vollständig gesättigte Farben, daher können solche Szenen von diesen Systemen in der Regel gut angenähert werden. Der Farbbereich, der mit einem bestimmten Farbreproduktionssystem reproduziert werden kann, wird als Gamut bezeichnet . Das CIE- Farbtafeldiagramm kann verwendet werden, um den Farbumfang zu beschreiben.

Ein weiteres Problem bei Farbwiedergabesystemen ist mit den Erfassungsgeräten wie Kameras oder Scannern verbunden. Die Eigenschaften der Farbsensoren in den Geräten sind oft sehr weit von den Eigenschaften der Rezeptoren im menschlichen Auge entfernt. Tatsächlich kann die Erfassung von Farben relativ schlecht sein, wenn sie spezielle, oft sehr "gezackte" Spektren aufweisen, die beispielsweise durch eine ungewöhnliche Beleuchtung der fotografierten Szene verursacht werden. Ein auf einen Menschen mit normalem Farbsehen "abgestimmtes" Farbreproduktionssystem kann für andere Beobachter sehr ungenaue Ergebnisse liefern.

Die unterschiedliche Farbwiedergabe verschiedener Geräte kann problematisch sein, wenn sie nicht richtig verwaltet wird. Bei digital gespeicherten und übertragenen Farbinformationen können Farbmanagement- Techniken, beispielsweise auf Basis von ICC-Profilen , dabei helfen, Verzerrungen der reproduzierten Farben zu vermeiden. Das Farbmanagement umgeht nicht die Farbumfangsbeschränkungen bestimmter Ausgabegeräte, kann jedoch dabei helfen, eine gute Abbildung der Eingabefarben in den reproduzierbaren Farbraum zu finden.

Additive Einfärbung

Additive Farbmischung: Die Kombination von Rot und Grün ergibt Gelb; die Kombination aller drei Primärfarben zusammen ergibt Weiß.

Additive Farbe ist Licht, das durch Mischen von Licht von zwei oder mehr verschiedenen Farben erzeugt wird. Rot , Grün und Blau sind die additiven Primärfarben, die normalerweise in additiven Farbsystemen wie Projektoren und Computerterminals verwendet werden.

Subtraktive Färbung

Subtraktive Farbmischung: Die Kombination von Gelb und Magenta ergibt Rot; die Kombination aller drei Primärfarben zusammen ergibt Schwarz
Zwölf Hauptpigmentfarben

Beim subtraktiven Färben werden Farbstoffe, Tinten, Pigmente oder Filter verwendet, um einige Wellenlängen des Lichts zu absorbieren und andere nicht. Die Farbe, die eine Oberfläche anzeigt, stammt aus den Teilen des sichtbaren Spektrums, die nicht absorbiert werden und daher sichtbar bleiben. Ohne Pigmente oder Farbstoffe bestehen Stofffasern, Farbträger und Papier in der Regel aus Partikeln, die weißes Licht (alle Farben) gut in alle Richtungen streuen. Wenn ein Pigment oder eine Tinte hinzugefügt wird, werden Wellenlängen von weißem Licht absorbiert oder "subtrahiert", sodass Licht einer anderen Farbe das Auge erreicht.

Wenn es sich bei dem Licht nicht um eine rein weiße Quelle handelt (was bei fast allen Formen künstlicher Beleuchtung der Fall ist), erscheint das resultierende Spektrum in einer etwas anderen Farbe. Rote Farbe kann unter blauem Licht betrachtet schwarz erscheinen . Rote Farbe ist rot, weil sie nur die roten Komponenten des Spektrums streut. Wenn rote Farbe von blauem Licht beleuchtet wird, wird sie von der roten Farbe absorbiert, wodurch das Aussehen eines schwarzen Objekts entsteht.

Strukturfarbe

Strukturfarben sind Farben, die eher durch Interferenzeffekte als durch Pigmente verursacht werden. Farbeffekte werden erzeugt, wenn ein Material mit feinen parallelen Linien geritzt wird, aus einer oder mehreren parallelen dünnen Schichten besteht oder anderweitig aus Mikrostrukturen auf der Skala der Wellenlänge der Farbe besteht . Wenn die Mikrostrukturen zufällig angeordnet sind, wird Licht kürzerer Wellenlängen bevorzugt gestreut, um Tyndall-Effektfarben zu erzeugen: das Blau des Himmels (Rayleigh-Streuung, verursacht durch Strukturen, die viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind, in diesem Fall Luftmoleküle), der Glanz von Opalen und dem Blau der menschlichen Iris. Wenn die Mikrostrukturen in Arrays ausgerichtet sind, zum Beispiel das Array von Pits in einer CD, verhalten sie sich wie ein Beugungsgitter : Das Gitter reflektiert aufgrund von Interferenzphänomenen verschiedene Wellenlängen in verschiedene Richtungen und trennt gemischtes "weißes" Licht in Licht unterschiedlicher Wellenlänge. Wenn die Struktur aus einer oder mehreren dünnen Schichten besteht, reflektiert sie einige Wellenlängen und überträgt andere, abhängig von der Dicke der Schichten.

Strukturfarbe wird im Bereich der Dünnschichtoptik untersucht . Die am stärksten geordneten oder am wechselvollsten Strukturfarben sind irisierend . Die Strukturfarbe ist für die Blau- und Grüntöne der Federn vieler Vögel (zum Beispiel des Blauhähers) sowie für bestimmte Schmetterlingsflügel und Käferpanzer verantwortlich. Variationen im Musterabstand führen oft zu einem schillernden Effekt, wie er bei Pfauenfedern , Seifenblasen , Ölfilmen und Perlmutt zu sehen ist , da die reflektierte Farbe vom Betrachtungswinkel abhängt. Zahlreiche Wissenschaftler haben an Schmetterlingsflügeln und Käferschalen geforscht, darunter Isaac Newton und Robert Hooke. Seit 1942 wird die Elektronenmikrographie eingesetzt, die die Entwicklung von Produkten vorantreibt, die Strukturfarbe nutzen, wie beispielsweise „ photonische “ Kosmetika.

Zusätzliche Bedingungen

  • Farbrad : eine illustrative Organisation von Farbtönen in einem Kreis, zeigen Beziehungen.
  • Buntheit , Chroma, Reinheit oder Sättigung: wie "intensiv" oder "konzentriert" eine Farbe ist. Technische Definitionen unterscheiden zwischen Farbigkeit, Chroma und Sättigung als unterschiedliche Wahrnehmungsattribute und schließen Reinheit als physikalische Größe ein. Diese Begriffe und andere in Bezug auf Licht und Farbe sind international vereinbart und im CIE Lighting Vocabulary veröffentlicht. Auch leichter verfügbare Texte zur Farbmetrik definieren und erläutern diese Begriffe.
  • Dichromatismus : ein Phänomen, bei dem der Farbton von der Konzentration und Dicke der absorbierenden Substanz abhängt.
  • Hue : die Richtung der Farbe von weiß, zum Beispiel in einem Farbrad oder Farbdiagramm.
  • Shade : eine Farbe aus dunkler durch schwarze Zugabe.
  • Tönung : Eine Farbe, die durch Hinzufügen von Weiß heller wird.
  • Wert , Helligkeit, Helligkeit oder Leuchtkraft: wie hell oder dunkel eine Farbe ist.

Siehe auch

Verweise

Externe Links