Farbtheorie: Additive und Subtraktive Farbmischung verstehen

Grundlagen der Farbtheorie und Farbwahrnehmung

Die Zapfen im menschlichen Auge

Die Zapfen (Rezeptoren im Auge) sind in drei Typen unterteilt, basierend auf den Wellenlängen, auf die sie reagieren:

• Kurzwellige Zapfen (blau)
• Mittelwellige Zapfen (grün)
• Langwellige Zapfen (rot)

Additive Farbmischung (Lichtfarben)

Die Mischung von farbigem Licht wird als **additive Farbmischung** (oder additive Synthese) bezeichnet. Dies liegt daran, dass die Ergebnisse durch das Hinzufügen von Licht zu Licht erzielt werden.

Additive Primärfarben und ihre Mischungen

Die Summe der drei additiven Primärfarben (Rot, Grün und Blau-Violett) mit gleicher Intensität ergibt **Weißes Licht** (achromatisch, keine dominante Wellenlänge).

Die Mischung der additiven Primärfarben ergibt die Sekundärfarben:

• Rot + Grün = Gelbes Licht
• Rot + Blau-Violett = Helles Magenta
• Blau-Violett + Grün = Cyan

Die Abwesenheit von Licht ergibt **Schwarz**.

Komplementäre Lichtpaare

Komplementäre Lichtpaare ergeben ebenfalls weißes Licht. Die wichtigsten Paare sind:

• Blau-Violett + Gelb (Grün + Rot) = Weißes Licht
• Grün + Magenta (Violett + Rot) = Weißes Licht
• Rot + Cyan (Grün + Blau-Violett) = Weißes Licht

Reine und gesättigte Spektralfarben

Was sind reine (voll gesättigte) Farben? Reine Farben sind diejenigen, die kein Weißlicht enthalten, wie alle Farben des Regenbogens.

Voll gesättigte Farben sind die monochromatischen Spektralfarben, die beim Zerlegen des weißen Sonnenlichts sichtbar werden (Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett). Isaac Newton entdeckte dieses Phänomen, indem er weißes Licht durch ein Glasprisma leitete, was zur Zersetzung des weißen Lichts führte.

Die additive Synthese wird demonstriert durch die Projektion reiner Lichter auf eine weiße Leinwand in einem völlig dunklen Raum. Ein weiteres Verfahren ist die **Newton-Farbscheibe** (schnelle Rotation der Spektralfarben, wodurch Weiß entsteht).

Subtraktive Farbmischung (Pigmente)

In völliger Dunkelheit erscheinen alle Objekte schwarz. Die Farbe eines Objekts entsteht, wenn Licht darauf trifft und das Material je nach molekularer Struktur bestimmte Wellenlängen reflektiert, absorbiert oder durchlässt (transmittiert).

Transmission und Reflexion

Transmission (Durchlässigkeit) tritt bei durchscheinenden oder transparenten Materialien auf. Diese Materialien lassen Lichtstrahlung passieren, ohne sie zu absorbieren oder zu reflektieren, und erscheinen oft farblos (totale Transmission).

Zusätzlich zu den Materialeigenschaften wird die Lichtdurchlässigkeit auch von der Tiefe oder Dicke des Materials beeinflusst. Beispielsweise dringt Sonnenlicht in Wasser nur bis zu einer bestimmten Tiefe vor.

Reflexion (Rückstrahlung) ist typisch für opake Materialien. Das Material absorbiert einige Lichtstrahlen und reflektiert alle anderen. Die reflektierten Strahlen bestimmen die wahrgenommene Farbe des Objekts.

Warum subtraktive Farbmischung?

Die Mischung von Pigmenten wird als **subtraktive Farbmischung** bezeichnet, weil jedes Pigment selektiv bestimmte Wellenlängen absorbiert. Beim Kombinieren verschiedener Pigmente addieren sich diese Absorptionen (Subtraktionen von Licht), was zu dunkleren Farben führt als die Ausgangskomponenten. Bestimmte Kombinationen können zur totalen Lichtabsorption (Schwarz) führen.

Absorption und Reflexion von Pigmenten

• Gelbes Pigment: Absorbiert den blau-violetten Bereich (kurze Wellenlänge) und reflektiert Grün (mittlere Wellenlänge) und Rot (lange Wellenlänge).
• Cyan-Pigment: Absorbiert Rot (Langwelle) und reflektiert Grün (Mittelwelle) und Blau-Violett (Kurzwelle).

Eine binäre Farbe, hergestellt durch Mischen gleicher Teile zweier Primärfarben, absorbiert zwei Drittel des weißen Lichts und reflektiert ein Drittel.

Die **Primärfarben** der subtraktiven Farbmischung sind Cyan, Magenta und Gelb (CMY).

Das Farbrad und Komplementärfarben

Das Farbrad (Farbkreis) ist die gängigste Darstellung der Grundfarben und ihrer Mischungen (binäre Farben), oft in regelmäßigen Formen (Dreieck, Sechseck) mit 6, 12 oder 24 Sektoren.

Was sind Komplementärfarben? Komplementärfarben sind Farben, die sich im Farbrad diametral gegenüberliegen. Beim Mischen neigen sie dazu, sich gegenseitig aufzuheben, was je nach Mischungsverhältnis zu undurchsichtigem Grau oder Schwarz führt. Die wichtigsten Paare sind:

• Magenta – Grün
• Cyan – Rot
• Gelb – Blau-Violett

Tertiärfarben (Erdfarben)

Tertiärfarben entstehen durch das Mischen der drei subtraktiven Primärfarben (Cyan, Magenta und Gelb) in unterschiedlichen Proportionen. Sie sind auch als Erdfarben bekannt. Die drei grundlegenden Tertiärfarben sind:

• Rote Erde (Roter Ocker)
• Violett-Rot
• Olivgrüne Erde (Grün + Violett)

Die drei Farbvariablen

Farbton, Sättigung und Helligkeit

• Farbton (Ton): Ist die wesentliche Eigenschaft, die eine Farbe von einer anderen unterscheidet (z. B. Gelb, Violett, Rot).
• Sättigung: Beschreibt die Reinheit oder Intensität einer Farbe. Sie ermöglicht es, zwischen blassen und intensiven Farbtönen zu unterscheiden.
• Helligkeit (Luminanz): Ist die visuelle Wahrnehmung, die die Anwesenheit von Licht anzeigt (Gefühl von Hell oder Dunkel).

Helligkeitsskala (10 = Hell, 0 = Dunkel):

1. Weiß (10)
2. Gelb (9)
3. Rot (8)
4. Orange (7)
5. Magenta (6)
6. Grün (5)
7. Cyan (4)
8. Blau-Violett (3)
9. Schwarz (0)

Veränderung von Sättigung und Helligkeit

Die Farbsättigung nimmt ab, wenn Weiß, Grau oder die Komplementärfarbe hinzugefügt wird.

Die Helligkeit nimmt ab, indem Schwarz zum Farbton hinzugefügt wird.