Farblehre, Graustufen und RGB

Hier sucht man also Graustufen und Farblehre ? Ja genau, und dieser jemand der sucht, das bin ich. Ich möchte mehr über Farben und Farblehre erfahren, die Geheimnisse des Farbkreises/Farbecks und was man beachten sollte beim Umgang mit Farben aus dem RGB-Raum.

Fangen wir aber mal bei dem Grundlegenden an, der Farblehre, in dem Fall konzentrieren wir uns auf den RGB-Farbraum, er wird am häufigsten für die digitale Bildbearbeitung genutzt, da hier jede der 3 Grundfarben eine Wertigkeit zugeordnet bekommt, bei 24 Bit sind das jeweils 255 Stufen. Die 0 ist dabei schwarz und 255 die maximale Sättigung einer Farbe. Meist macht man sich zu Anfang erst einmal Gedanken über eine schöne Farbkombination, die auch zum Inhalt der Seite passt. Eine Webseite über Wellness in Schwarz/Rot würde da sicher am Ziel vorbei schießen. Deshalb schauen wir mal was wir über Farblehre zu berichten haben, gibt es Regeln oder Grundsetze welche Farben wie zusammenspielen ?

Der RGB-Farbraum kann man als 3 dimensional Matrize sehen, um es aber zu Anfang nicht zu kompliziert zu machen, lasse ich die Kontrastfarben schwarz und weiss weg und übertrage die Matrize mal auf ein einfaches 2 Dimensionales Farbeck. Bei den RGB Farben spricht man auch von additiven Farben, Grün und rot addieren sich zum Beispiel zu gelb, würden wir das ganze auf Papier mit Filzstiften machen, würde da eher ein Braunton entstehen, da in dem Fall die Farben subtraktiv sind. Bei Leuchtkörpern, wie Monitoren, Scheinwerfern etc. ist dies jedoch immer umgekehrt, die Farben addieren sich. Grün und Rot würde in dem Fall dann Gelb ergeben (255 0 0 für Rot + 0 255 0 für Grün ergibt 255 255 0 = Gelb).

Das Verstehen des Farbecks: Bei dem Farbeck handelt sich es um ein Sechseck was aus den 3 Grundfarben, Rot, Blau und Grün (die sogenannten Urfarben) entsteht. Hier heraus bilden wir nochmals die 3 Mischfarben (im folgenden Grundfarben genannt), quasi aus Rot und Blau wird Mangenta, aus Blau und Grün wird Cyan. Ich habe dazu mal eine kleine Grafik gebastelt zum besserem Verständnis.

Wie Sie hier sehen können, kann man allein aus den Urfarben Rot, Grün und Blau (RGB) alle weiteren benötigten Farben mischen. Nun werden Sie sich fragen, wo ist schwarz und weiß ? Schwarz und Weiß sind als solches keine Farbfarben, oder sagen wir Buntfarben. Man bezeichnet Schwarz und Weiß als sogenannte Kontrastfarben, die sie ja eigentlich nur für Helligkeit und Dunkelheit zuständig sind, Licht und Schatten. Und Grau ? Grau ist ja nur eine Mischung aus Schwarz und Weiß, daher gilt das gleiche wie für Schwarz und Weiß. Wenn wir bestimmten Farben also die Sättigung entziehen, gehen wir in den Mischbereich der Farbe zu Grau. Wir nehmen quasi die Farben aus einem Bild herraus, bewegen die Farbe immer mehr zum passenden Grauton hin.

Wie errechnet sich der passende Grauton ? Wenn wir mal vom RGB-24Bit Farbmodel ausgehen, so besitzt ein 100%tiges sauberes Rot, also ohne das es andere Farben enthält, den Wert 255-0-0. Huch, was bedeutet das schon wieder ? Ganz einfach, die 255 steht für das Maximum an Rotanteilen im RGB (Rot, Grün, Blau) Farbenmischer. Im hexdezimaler Screibweise würde das dann FF0000 sein. Aber soweit mag ich das nicht vertiefen, kehren wir zurück zum Rot, wie errechnet sich nun der Grauton ? In der Grautontabelle gibt es kein 255-0-0, dort exisitert nur ein einziger Helligkeitswert, das Minimum ist 0 und das Maximum 255. Wobei 0 = Schwarz ist und Weiß = 255. Ein Rot mit 255-0-0 kann man also nicht einfach in ein 255 Grau umschreiben, hier müssen wir logisch denken, das RGB-System hat 3 Farbwerte, das Grauton nur einen. Was macht man ? Man errechnet den durchschnitt. 255+0+0=255 /3 = 85 Das heisst ein Rot mit voller Sättigung 255-0-0 würde einem Grau mit der Helligkeit 85 entsprechen.

Wirklich ? Nein leider nicht, denn wir haben das Problem das wir in RGB denken und da herrschen andere Gesetze als im Graustufenuniversum. Also übertragen wir die RGB Farbskala Prozentual. Ausserdem empfindet der Mensch ein volles Rot (255,0,0) als heller als ein volles Blau (0,0,255), was mit den Zapfen im menschlichen Auge zusammenhängt (wir nehmen grün weitaus besser war als blau, bei verschiedenen Tieren ist dies wieder anders). Deshalb rechnet man dort noch die Leuchtkraft der Farben mit hinein. Wenn wir also einem vollen Weiss (255,255,255) Eine Leuchtkraft von 100 % zugestehen, so teilen wir die Leuchtkraft der einzelnen Urfarben so auf: Rot: 30%, Grün: 59%, Blau: 11% – damit kann man arbeiten. Stellen wir nun eine Formel zur Berechnung einer RGB Farbe in eine Graustufen auf.

Gleichung zur Berechnung des RGB-Graustufenwertes: Laut Grafikprogramm, ergibt die Farbe Rot (255, 0, 0) den Wert 76. Wie kommt das Grafikprogramm zu diesem Ergebnis ? Teilen wir vorerst mal die Prozente in einen Faktor auf, in dem Fall habe ich die Zahl 1 zerlegt und nutze ihn als Faktor um die Leuchtkraft des menschlichen Auges mit in die Rechnung einzubeziehen (Rot 30 % = 0,3 usw).

Formel: Rot * 0,3 + Grün * 0,584 + Blau * 0,114 Und nun rechnen wir das mal aus… genau, es passt. 76,5 ~ 77 Farbwert. Nun haben wir den Grauwert für Rot ermittelt. Wenn wir das ganze nun für Blau machen, müsste ja ein anderer Wert heraus kommen, da das menschliche Auge blau schwächer erfasst. Hier entspräche dann ein volles Blau RGB 0 0 255 = 29,07 ~ 29. Man sieht, das Blau ist bedeutend schwächer, sieht sehr dunkelgrau aus. Die Abweichungen zum Grafikprogramm kommen durch Unterschiede in der Farbskala zur Luminanzberechnung zustande, da der Computer die Farbe genauer berechnet und sicherlich genauerer Prozentwerte für das menschliche Auge als Grundlage hat.

Hier nochmal Rot und Blau als Grafik, in Graustufe und normal:

Wie Sie sehen, geht das ungesättigte Blau schon fast ins Schwarz über, während das Rot noch als mitteldunkles Grau durchgeht. Ohne den Einbezug der Nuancen des Auges, währen beide Farbtöne identisch. Was in einem Bild sehr störend sein kann. Hier das ganze mal mit einem Foto. Einmal normal mit Berücksichtigung der menschlichen Farbaufnahmefähigkeit, einmal stur, nach mathematischer Logik (ohne Farbgewicht).

Die Unterschiede sind in dem Fall nicht so groß, ich muss dazu sagen, ich hatte auf die Schnelle auch nur ein Handyfoto parat. Aber man kann deutlich sehen, wie auf dem Bild ohne Farbgewicht (rechts) die Details im Hintergrund verschwinden. Ausserdem sorgt der Abendhimmel für ein stärkeres Kriseln. Da er nun die einzelnen Farbwerte nicht mehr berücksichtigt und für ihn das Dunkelblau des Himmels die gleiche Farbe hat wie die letzten Strahlen der Sonne die den Himmel leicht rosa/orange erhellen. Was den kleinen Wolkenfleck in ein hauchzartes rosa taucht. Das sieht man dann beim rechten Bild nicht mehr.

Da merkt man, das sich ein guter Konvertierungsalgorythmus für Graustufen mehr als lohnt. Gerade wenn man es denn mit hochwertigen Fotos zu tun hat für den Print- oder Werbebereich, merkt man die Unterschiede dann noch deutlicher.

Eigentlich wollte ich über Farben und deren Wirkung im Webdesign und der digitalen Kunst eingehen, aber wie man sieht, kann man auch über Graustufen sich auslassen ;) Einer der nächsten Einträge beschäftigt sich dann mit Farben, Farbkombinationen und die Wirkung. Speziell für Layouter und Webdesigner. Ich denke das ist gerade für Anfänger mal recht interessant. Vielleicht weite ich es noch aus mit Einbezug der Schriftlehre.

Weitere Informationen zu RGB, Graustufen und Farben:

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• Der RGB-Farbraum (Rot Grün Blau) ist ein Maßraum in dem die Menge aller Farben durch drei Koordinaten definiert ist: die auf Rot, Blau und Grün Bezug nehmen. Notwendigkeit für die Definition einer solchen mathematischen Konstruktion ergibt sich aus technischen Realitäten bei denen darstellbare Farben durch drei Ausgangsstoffe erzeugt werden sollen. …weiterlesen
• Farben welche in der Natur vorkommen sind in fast allen Fällen eine Mischung aus Licht verschiedener Wellenlängen. Der Mensch erkennt sie aber trotzdem als eine Farbe. …weiterlesen
• Farbentheorie und Farbgestaltung: Farben haben die Menschen seit jeher fasziniert. Farben machen unser Leben lebendiger und freundlicher. Oder wie es in einem Zitat heißt: “Farben sind das Lächeln der Natur” (J. Hunt). …weiterlesen

Demnächst in diesem Programm, Farben und Farbkombinationen, welche Farbe zu welchem Anlaß, welche Farben vertragen sich und die dunkle kalte und warme Seite des Farbecks /Farbkreises.

Weitere Infos:

• Ein schickes Notebook mit ordentlich Leistung (0)

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