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- 5.6 Licht und Farben
- 5.6.2 Mischung von Farben
- Additive Farbmischung
Additive Farbmischung
Bei der additiven Farbmischung wird Licht verschiedener Farben auf dieselbe Stelle gelenkt (z.B. mit Scheinwerfern verschiedener Farbe) und überlagert (addiert) sich. Diese Überlagerung ergibt neue Farben.
Grundfarben der additiven Farbmischung
Die Grundfarben der additiven Farbmischung sind Blau, Grün und Rot. Die nachfolgende Übersicht zeigt, welche Mischfarben entstehen, wenn man die drei Grundfarben additiv mischt. Dabei wird von der gleichen Intensität der drei Farben ausgegangen.
| Mischung von | ergibt |
| Grün + Rot | Gelb |
| Blau + Grün | Cyan (Blaugrün) |
| Blau + Rot | Magenta (Purpur) |
| Grün + Blau + Rot | Weiß |
Haben die einzelnen Farben unterschiedliche Intensität, so ergeben sich als Mischfarben andere Farbtöne.
Das kann man leicht am Computer mit einem Zeichenprogramm ausprobieren, bei dem man die Intensität der einzelnen Farben variieren kann. Notwendig ist dazu der RGB-Modus. Abgeleitet ist die Bezeichnung RGB von den Grundfarben Rot, Grün und Blau. Die Anteile der einzelnen Farben kann man zwischen 0 und 255 einstellen. Darüber hinaus wird die Farbe von der Farbsättigung (von 0 bis 240 einstellbar) und von der Farbhelligkeit (ebenfalls von 0 bis 240 einstellbar) beeinflusst. Die unterschiedlichen Farben werden in Farbatlanten oder Farbtafeln erfasst.
Gesetze der additiven Farbmischung
Ordnet man die verschiedenen Farben kreisförmig an, so erhält man einen Farbkreis, an dem man die Gesetze der additiven Farbmischung verdeutlichen kann. Für die additive Farbmischung gelten folgende Gesetze:
- Alle Farben des Farbkreises kann man durch Mischen der drei Grundfarben Blau, Grün und Rot erhalten.
- Durch Mischen aller drei Grundfarben mit gleicher Intensität erhält man Weiß.
- Jede Farbe des Farbkreises kann man durch Mischen der beiden benachbarten Farben erhalten.
- Gegenüberliegende Farben des Farbkreises ergeben Weiß, sind also Komplementärfarben.
Enge Zusammenhänge bestehen zwischen den Grundfarben der additiven Farbmischung (Rot, Grün, Blau) und denen der subtraktiven Farbmischung (Cyan, Magenta, Gelb):
Je eine Grundfarbe der additiven Farbmischung ergibt sich, wenn weißes Licht nacheinander durch Filter mit zwei verschiedenen subtraktiven Grundfarben fällt. So ergibt z. B. Gelb und Magenta die Grundfarbe Rot der additiven Farbmischung.
Bestimmte Grundfarben der additiven und der subtraktiven Farbmischung ergeben bei additiver Mischung Weiß, sind also Komplementärfarben. Das gilt für
| Rot | + Cyan |
| Grün | + Magenta |
| Blau | + Gelb |
Allerdings kennt man auch von derselben Farbe verschiedene Helligkeiten und Sättigungen. Mischt man z.B. alle drei Grundfarben, wobei ein bisschen mehr Rot verwendet wird, dann erhält man ein schwaches Rot. Je mehr Rot man zu dieser Kombination hinzu fügt, desto größer ist die Sättigung der Farbe Rot.
Fügt man dieser Farbe eine Kombination aus gleichen Anteilen aller drei Grundfarben hinzu, dann hat man Weiß dazu gemischt. Die Farbe wird heller.
Farbaddition findet immer dann statt, wenn das Licht von derselben Sehzelle registriert wird. Durch Versuche mit Testpersonen hat man ein Verfahren gefunden, wie der Farbeindruck der Mischfarben bestimmt werden kann. Bei maximaler Sättigung erhält man ein Gebilde, das in Bild 1 dargestellt ist.
Auf der gekrümmten Randlinie befinden sich die Spektralfarben und im Inneren des Gebildes die dazugehörigen Mischfarben. Eine solche Anordnung wird als Normfarbtafel bezeichnet.
Normfarbtafel
Will man z.B. die Mischfarbe aus vier Teilen Rot, einem Teil Gelb und einem Teil Grün bestimmen, dann sucht man zuerst den Mittelpunkt der Strecke Gelb-Grün und teilt dann die Strecke von diesem Mittelpunkt zu Rot im Verhältnis 1:2, weil Rot doppelt so viel Anteile wie Grün und Gelb zusammen hat (Bild 2). Man erhält die Mischfarbe Orange.
Erzeugung von Mischfarben
Anwendungen der additiven Farbmischung
Angewendet wird die additive Farbmischung z. B. bei der Beleuchtung von Bühnen, beim Farbfernsehen und bei Monitoren von Computern. Sie spielt auch beim farbigen Sehen eine entscheidende Rolle.
Farbfernsehen : Das Grundprinzip des in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts eingeführten Farbfernsehens besteht in Folgendem: Durch eine Aufnahmekamera wird das Bild aufgenommen, in seine Grundfarben Rot, Grün und Blau zerlegt, in elektrische Signale umgewandelt und mithilfe elektromagnetischer Wellen zum Empfänger übertragen. Im Empfänger werden mit diesen Signalen drei Elektronenstrahlen gesteuert, die auf rot, grün oder blau leuchtende Punkte des Bildschirmes treffen. Die betreffenden Punkte leuchten auf.
Die Punkte sind so klein, dass man sie mit bloßem Auge nicht unterscheiden kann. Nimmt man eine Lupe zu Hilfe, dann sieht man, dass diese rot, grün oder blau leuchtenden Punkte je nach Art der Bildröhre linienförmig oder im Dreieck angeordnet sind. Insgesamt befinden sich auf einem Bildschirm ca. 1,2 Millionen solcher rot, grün oder blau leuchtender Bildpunkte.
Das Bild wird auf dem Schirm zeilenweise geschrieben, wobei in Deutschland als Norm mit 625 Zeilen auf dem Bildschirm gearbeitet wird. In einer Sekunde werden 25 Bilder (50 Halbbilder) übertragen. Dadurch nehmen wir ein ruhiges Bild wahr, weil der Mensch höchstens 16 Bilder je Sekunde noch als Einzelbilder voneinander unterscheiden kann. Moderne Fernsehgeräte arbeiten mit der doppelten Bildwechselfrequenz von 100 Hz. Damit entsteht ein flimmerfreies Bild.
Das Gesamtbild setzt sich durch additive Farbmischung aus rot, grün oder blau leuchtenden Punkten zusammen. Dabei können die einzelnen Punkte nicht nur ein- oder ausgeschaltet werden, sondern auch in ihrer Helligkeit variieren. Entsprechend den Gesetzen der additiven Farbmischung entstehen dann die unterschiedlichen Farben. Monitore : Monitore oder Bildschirme nutzt man z. B. als Ausgabegeräte bei Computern. Es gibt sie in zwei verschiedenen Bauweisen:
a) Monitore mit Elektronenstrahlröhre:
Die Funktionsweise entspricht der von Farbfernsehgeräten. Das Bild entsteht durch additive Farbmischung.
b) Monitore mit Flüssigkristallanzeige:
Man spricht auch von Bildschirmen mit LCD-Anzeige (Abkürzung für das englische liquid crystal display) oder Flachbildschirme n, weil man die Schirme aufgrund des verwendeten technischen Prinzips sehr flach bauen kann. Auch bei einem solchen Bildschirm gibt es eine große Anzahl von Bildpunkten, die rot, grün oder blau aufleuchten können. Das wird aber nicht durch auftreffende Elektronenstrahlen erreicht, sondern so, dass an die einzelnen Punkte eine Spannung angelegt wird und damit die dort befindlichen organischen kristallinen Flüssigkeiten ihre optischen Eigenschaften ändern. Um das zu realisieren, ist eine hochwertige elektronische Steuerung winziger Bereiche des Bildschirms erforderlich. Das ist einer der Gründe für die gegenwärtig noch relativ hohen Preise solcher Bildschirme.
Die Auflösung (Anzahl der Bildpunkte oder Pixel ) beträgt bei LCD-Anzeige zwischen 640 x 350 (224 000 Pixel) und 1024 x 768 (786 432 Pixel). Für professionelle Zwecke arbeitet man mit Auflösungen bis zu 1600 x 1200 Pixel. Dadurch erhält man auch bei 21-Zoll-Bildschirmen ein klares Farbbild. Das Grundprinzip der LCD-Anzeige kann man auch für Schwarz-Weiß-Bilder nutzen. Beispiele dafür sind die digitalen Anzeigen von Armbanduhren, Taschenrechnern, Organizern oder Handys.
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