Farbmodell – Farbraum – Farbprofil

Farbmodelle beschreiben Farben mit Hilfe von Formeln und geometrischen Modellen und setzen sie zueinander in Beziehung.

Wir nutzen verschiedene Farbmodelle für verschiedene Anwendungen: Das RGB-Farbmodell für Computergrafik, YUV oder YCrCb für Video, CMY(K) für den Druck, HSV oder HSL für Grafiker. Keines dieser Modelle würde den Anforderungen aller Anwendungen genügen.

Farbmodelle haben eine oder mehr Dimensionen, die zusammen das sichtbare Spektrum der Farben darstellen.

Jeder Dimension des Farbmodells werden bestimmte Farben zugewiesen, damit die Farben des Modells numerisch beschrieben werden können. Sobald eine numerische Darstellung vorliegt, können Farben beschrieben, klassifiziert, verglichen und geordnet werden.

Farbmodell – Farbraum – Gerätefarbraum

Ein Farbraum ist die praktische Anwendung eines Farbmodells. Ein Farbraum ist das Gamut oder der Bereich der Farben, die mit einem bestimmten Farbmodell erzeugt werden können. Während das Farbmodell das Verhältnis zwischen den Werten jeder Dimension festlegt, definiert ein Farbraum absolute Werte für Farben.

Das Farbmodell beschreibt die möglichen Farben durch die Koordinaten seiner Achsen. Der Farbraum besteht aus den physikalisch möglichen Farben des Geräts. Das Farbprofil beschreibt die den Schwarzpunkt, den Weißpunkt, die Farbtemperatur und das Gamma eines Geräts.

Ein Gerätefarbraum beschreibt das Gamut oder den Bereich der Farben, die ein physikalisches Gerät erzeugen oder darstellen kann. Das Gamut eines physikalischen Geräts variiert von Gerät zu Gerät und selbst zwischen zwei Geräten desselben Typs.

Um Farben von einem Farbraum in einen anderen Farbraum zu transformieren (z.B. um ein Bild aus dem Farbraum der Kamera im Farbraum des Druckers mit dem Profil des Papiers auszugeben), brauchen wir Funktionen zur Umrechnung.

Farbmodelle mit drei Grundfarben

Verschiedene Farbmodelle basieren auf unterschiedlichen Grundfarben und Anordnungen. In einem Farbmodell mit einer Farbe könnten wir nur einen Farbeindruck in unterschiedlichen Helligkeiten erzeugen, in einem Farbmodell mit zwei Grundfarben schon alle Farben auf der Strecke zwischen den beiden Grundfarben reproduzieren.

Ein Modell mit drei Grundfarben (Dreifarbentheorie oder Trichromatische Theorie) erzeugt alle Farbeindrücke innerhalb eines Dreiecks (Farbebene) oder Spates (Farbraum). Hermann von Helmholtz und Thomas Young stellten bereits Mitte des 19. Jahrhundert fest, dass sich fast jeder Farbeindruck durch das Mischen dreier Primärfarbstrahlen erzielen lässt.

D.h., es gibt zwei oder mehr sichtbare Wellenlängen, die das Auge als gleiche Farben wahrnimmt, ein Phänomen, das als Metamerismus bezeichnet wird. Mit unterschiedlichen spektralen Energieverteilungen kann also für das menschliche Auge ein und dieselbe Farbe erzeugt werden (aber auch die Lichtart oder Beleuchtung spielt dabei eine Rolle).

Durch diese Eigenschaft können wir eine spektrale Reproduktion (wie das fotografische Farbbild aus dem Labor), die teuer und unhandlich wäre, durch eine trichromatische Farbreproduktion, die billiger und besser zu steuern ist, ersetzen.

Trichromatische Farbreproduktionen nutzen nur drei Primärfarben, um alle anderen Farben zu erzeugen. Die Prämissen sind

  • Alle Farben auf der Strecke zwischen zwei Farbpunkten können durch Mischen der Farben auf den Endpunkten hergestellt werden
  • Alle Farben innerhalb eines Dreiecks können durch Mischen der Farben der drei Endpunkte erzeugt werden.
  • Jeder Punkt innerhalb des Dreiecks repräsentiert genau eine Farbe
farbmodell-rgb-cmyk-dreieck

Die trichromatische Farbtheorie beruht auf der Fähigkeit des Auges, in gleicher Weise auf zwei oder mehr Stimulanzien unterschiedlicher Wellenlängen zu reagieren – so erzeugt ein Licht mit einer Wellenlänge von 580 nm Gelb, aber ebenso zwei Lichtquellen mit den Wellenlängen 700 nm (Rot) und 520 nm (Grün).

Unser Monitor benutzt bekanntlich Rot, Grün und Blau als Primärfarben.
Der Druck verwendet Cyan, Magenta und Gelb. Beim Druck wird Schwarz als zusätzliche Farbe beigegeben, da die Primärfarben nicht rein genug sind.

Wenn die Farbpunkte nur klein genug sind, vermischt unser Auge Kombinationen – z.B. in Form von Druckpunkten – zu einer Farbe. Da diese Primärfarben in der Natur nicht rein vorkommen, arbeitet insbesondere der Druck mit vielen kleinen und großen Tricks, um die trichromatische Farbmischung – so gut es geht – zu unterstützen.

1260 px
1387