Wahrnehmung und Farbe

Farbtöne des Spektrums

Sinneszellen, die auch Zapfen genannt werden, ermöglichen es, auf der Netzhaut des Auges Farbunterscheidungen zu treffen. Das menschliche Auge kann von den einfallenden Lichtstrahlen Farben im Wellenlängenbereich zwischen etwa 760 nm (rot) und 380 nm (blau) wahrnehmen und dadurch ca. 7 Millionen Farbvarianten und 200 Farbtöne unterscheiden. Drei verschiedene Sehsubstanzen der Zapfen ermöglichen die Unterscheidung der Grundfarben Rot, Grün und Blau. Deren Wahrnehmung und Mischung erfolgt auf Grund der Sinnesreize, die an das Gehirn weitergeleitet und erst dort in sämtliche Farbtöne des Spektrums interpretiert werden. Mit den so genannten Stäbchen erfolgt das Schwarz-Weiss-Sehen.

Bild eines Llichtwellenspektrums für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Der vom menschlichen Auge sichtbare Bereich im gesamten Lichtwellenspektrum. Die Farbe Magenta ist nicht hier, aber im Farbkreis zu sehen, da sie sich erst durch Über- lagerung von Rot und Violett ergibt. Die Spektralfarben ergeben sich, wenn man Sonnenlicht durch ein Prisma schickt. Sir Isaac Newton (1642–1727) beschrieb als erster diesen Vorgang und wandte die daraus resul- tierenden Farben auch als Erster für die Erstellung eines Farbkreises an.

 

Bild eines Farbkreises für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Der symmetrische Farbkreis basiert auf physikalischer Logik und ergibt sich aus dem Band der Spektralfarben, wobei die Enden vom roten und vom violetten Rand des Farbspektrums überlagert werden, um Magenta zu erhalten.  

Der Farbkreis nach Harald Küppers weicht vom symmetrischen Farbkreis ab, indem er die Nachbilder der Farbenpaare Rot und Türkis, Gelb und Violett, Magenta und Grün als jeweilige Komplementärfarbenpaare berücksichtigt. Beim symmetrischen Farbkreis ist die Komplementärfarbe von Rot die Farbe Cyan, von Gelb ist es Blau und von Orange ist es eine Sekundärfarbe, die zwischen Cyan und Blau liegt.

Bild eines Komplementär Farbkreises für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Farbkreis nach Harald Küppers

Da der symmetrische Farbkreis nur auf physikalischer Logik basiert, der Farbkreis nach Harald Küppers allerdings die optischen Phänomene des menschlichen Auges bzw. der Wahrnehmung und Interpretation des Gehirns in Form der Nachbilder berücksichtigt, ist der Farbkreis nach Harald Küppers als Vorgabe bzw. als Hilfestellung zur Farbwahl für gestalterische Entscheidungen besser geeignet. Informationen zu Harald Küppers’ Farbenlehre findet man unter: Küppers Farbenlehre

Additive Farbmischung

Mit einer additiven Farbmischung ist das Mischen von farbigem Licht gemeint, das entweder durch Reflexion oder mittels direkter Bestrahlung zum Auge gelangt. Eine additive Farbmischung ergibt sich über Reflexion, indem Licht z. B. über farbige Druckerzeugnisse abgelenkt ins Auge des Betrachters leuchtet und die Farbpunkte des farbigen Druckrasters als additive Farbmischung neue Farbwahrnehmungen entstehen lassen. Am besten ist dies bei Plakaten zu erkennen, da deren Raster sehr grob ist. Sobald man sich ihnen nähert, sind selbst mit bloßem Auge die einzelnen Bildpunkte zu erkennen, die sich erst bei entsprechender Distanz zur Mischfarbe addieren. Interessant ist, dass die einzelnen Bildpunkte eines solchen Plakates nach subtraktiver Farbmischung gemischt sind. Das optische farbliche Zusammenwirken dieser einzelnen Punkte erfolgt allerdings nach der additiven Farbmischung. Eine Farbfläche, deren Farbe sich z. B. aus der subtraktiven Farbmischung von Blau und Gelb zu einem satten Grün ergab, wird in Kombination mit gelben Punkten in additiver Farbmischung optisch als eine hellgrüne Fläche wahrgenommen.
Eine direkte Bestrahlung von Licht ins Auge des Betrachters erfolgt bei selbstleuchtenden Medien, wie z. B. durch Projektoren, Fernseher, Computerröhrenmonitore, Flach-bildschirme oder Displays von mobilen Endgeräten (Mobiltelefon, PDA, etc.). Die additive Farbmischung kann sowohl außerhalb als auch erst im Auge stattfinden, wenn z. B. unterschiedliche Farbbereiche so eng beieinander liegen, dass sie auf Grund von Distanz oder der geringen Größe vom bloßen Auge nicht mehr differenziert werden können und daher direkt als Mischung dieser Farbbereiche wahrgenommen werden.
Die Grundfarben der additiven Farbmischung sind die RGB-Farben Rot, Grün und Blau. Sie werden auch Lichtfarben genannt. Bei einem Röhrenmonitor bzw. bei Flachbildschirmen oder anderen selbstleuchtenden Medien erfolgt die Farbmischung ausschließlich additiv. Es stehen dabei tatsächlich nur die drei Farben Rot, Grün und Blau zur Verfügung, aus denen durch Addition alle weiteren Farben gebildet werden, indem sie sich optisch vermischen, sobald das Auge die einzelnen Punkte nicht mehr auflösen kann. Dies setzt natürlich voraus, dass die einzelnen Farbpunkte entsprechend klein sind. Drei Farbpunkte (Rot, Grün, Blau) bilden einen Bildpunkt. Je nach Mischverhältnis bzw. Anzahl der jeweils leuchtenden Bildpunkte kann so z. B. aus roten und grünen Farbpunkten Gelb oder Orange wahrgenommen werden. Und aus der Mischung von blauen und grünen Farbpunkten kann sich Türkis ergeben. Weiß bildet sich aus der optischen Vermischung der drei Farbpunkte Rot, Grün und Blau.
Wenn man sich einem Röhrenmonitor oder einem Flachbildschirm mit einer Lupe nähert, werden die drei einzelnen Farbpunkte Rot, Grün und Blau sichtbar.

Bild des RGB-Farb-Rasters Eines Raster-Roehrenmonitors für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Rasterung bei einem Röhrenmonitor für Computer – allerdings auch bei LED-Monitoren.

 

Bild über Raster von LCD-Monitore für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Bei LED-Monitore sind die 3 Farben pro Pixel oft im Dreieck angeordnet.

 

Bild der RGB-Buchstaben für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Die Grundfarben der additiven Farbmischung sind die RGB-Farben Rot, Grün und Blau. Sie werden auch Lichtfarben genannt.

 

 

Bild der Lichtfarben für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Werden die Grundfarben der additiven Farbmischung (Rot, Grün, Blau) in identischer Farbintensität als Licht übereinander projiziert, ergeben diese drei Farben in ihrer Vermischung Weiß. Aus den übereinander projizierten Farben Blau und Rot bildet sich Purpur (Magenta), aus Blau und Grün Türkis (Cyan) und aus Rot und Grün ergibt sich Gelb.

 

 

Bild des Raster-Vierfarbendrucks für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Punktrasterung eines Vierfarbendrucks. Eine additive Farbmischung erfolgt in der Regel durch selbstleuchtende Medien wie z. B. Displays oder Monitore, aber auch durch Lichtprojektion, die sich durch Reflexion ergeben kann. Es können z. B. die farbigen Rasterpunkte eines Druckerzeugnisses durch Reflexion ins Auge projiziert werden und sich dort additiv zu neuen Farbwahrnehmungen vermischen bzw. sie werden vom Gehirn entsprechend interpretiert. Die für den Druck aufbereiteten Farben wurden allerdings nach der subtraktiven Farbmischung gemischt.

 

Bild über Raster von TFT- LCD- und Röhren-Monitore für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Je nachdem, welche der drei Farbpunkte innerhalb des Farbtripels (RGB) leuchten, ergibt sich ein so genannter Pixel-Farbpunkt, der vom Betrachter als entsprechende additive Farbmischung wahrgenommen wird. Wenn z. B. alle drei Farben (Rot, Grün, Blau) gemeinsam leuchten, ergibt sich Weiß, wenn Rot und Grün leuchten, ergibt sich Gelb, wenn Grün und Blau leuchten, ergibt sich Cyan und wenn keine der drei Farben innerhalb des Farbtripels leuchten, ergibt sich Schwarz. Bei Röhrenmonitoren mit Lochmaske sind die Farbtripel im Dreieck angeordnet und bei Röhrenmonitoren mit Streifenmaske horizontal, also nebeneinander. Röhrenmonitoren finden aber kaum mehr Anwendung. Zum Glück gibt es seit langem hochauflösende LCD-, LED- und OLED-Monitore. Bei diesen sind die 3 Farben pro Pixel aber ähnlich angeordnet.

Subtraktive Farbmischung

Eine subtraktive Farbmischung ergibt sich aus dem Vermischen von Farbstoffen, wie z. B. Farbpulver bzw. flüssigen Farben, oder aus dem Überlagern von Farbfiltern, die im Bereich der Überlagerung dann nur entsprechende Wellenlängen bzw. entsprechend farblich gemischtes Licht passieren lassen.
Die Grundfarben der subtraktiven Farbmischung sind die CMY­Farben Türkis (Cyan), Purpur (Magenta) und Gelb (Yellow), die auch Körper­farben genannt werden. Bei Druckerzeugnissen kommt noch die Farbe Schwarz (blacK) dazu, da die CMY-Farben beim überlagerten Drucken kein tiefes Schwarz ergeben. Man spricht dann vom CMYK­Modell.

Bild der CMYK-Buchstaben für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Die Grundfarben der subtraktiven Farbmischung sind die CMY-Farben Türkis (Cyan), Purpur (Magenta) und Gelb (Yellow). Zusammen mit Schwarz (blacK) ergibt sich das CMYK-Modell.

Bild der Grundfarben im Druck für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

Werden die Grundfarben der subtraktiven Farbmischung mit identischer Farbintensität als Farbfilter übereinander gelegt, kann in der Schnittmenge kein Licht mehr passieren und es ergibt sich in der Überlagerungsfläche dieser Farbfilter Dunkelheit bzw. Schwarz. Aus den übereinander gelegten Farbfiltern Türkis (Cyan) und Gelb (Yellow) bildet sich Grün, aus Blau und Purpur (Magenta) ergibt sich Violett und aus Purpur (Magenta) und Gelb (Yellow) ergibt sich Orange. Dieselben Mischfarben würden sich durch Vermischen von entsprechenden Farb- pulvern bzw. flüssigen Farben ergeben.

Farbraumsysteme

Um Farben genau bestimmen und miteinander vergleichen und abgleichen zu können, wurden Farbsysteme definiert. Am Computer werden Farben mit RGB- (Rot, Grün, Blau) bzw. HSV-Werten bestimmt (Hue (Farbwert), Saturation (Sättigung), Value (Helligkeitswert)).
Mit dem Farbwert wird die Variation eines Farbtons des Farbkreises bestimmt (siehe ›Farbkreis nach Harald Küppers‹) und die Prozentzahl der Sättigung einer Farbe variiert je nach Grad des Buntanteils einer Farbe. Die Sättigung der Farben im Farbkreis betragen jeweils 100 %. Der Hellig­keitswert liegt entweder an der Farbe selbst – das Gelb im Farbkreis ist z. B. heller als das Blau – oder er kann durch Zugabe von Weiß erhöht oder durch Zugabe von Schwarz gesenkt werden.

Bild des CIE Farbsystems für den Artikel Wahrnehmung und Farbe.

CIE-Farbsystem.

Mit dem CIE-Farbsystem (Normfarbtafel der Commission Internationale de l’Eclairage; www.cie.co.at) werden seit 1931 die jeweiligen Farbanteile der Grundfarben Rot, Grün, Blau des RGB-Farbsystems zum Zwecke der Normierung in drei Normfarbwerten ablesbar dargestellt. Mit x und y wird eine Farbebene aufgespannt, deren Koordinaten einen Farbton definieren. Der Wert Y beschreibt den Helligkeitswert, der in der dritten Dimension dargestellt wird. Deshalb wird ein solches Farbmodel auch Farbraum genannt. 1976 wurde von CIE eine neue Metrik mit der Bezeichnung CIELab für nicht selbstleuchtende Objekte empfohlen (L = Helligkeit, a = Rot- Grün-Farbinformation, b = Gelb-Blau-Information). Gemeint sind damit Körperfarben, z. B. CMY-Farben von Druckerzeugnissen. Mit dem CIELuv- Farbsystem (L = Helligkeit, u = Rot-Grün-Farbinformation, v = Gelb-Blau- Information) werden die Farben von selbstleuchtenden Objekten beschrieben, z. B. von Computer-Monitoren bzw. Fernsehern. Im Gegensatz zum CIE-Farbraum, der in der zweidimensionalen Ansicht einer Schuhsohle nicht unähnlich ist, sind die CIELab- und CIELuv-Farbräume als Kugeln dargestellt, damit im Gegensatz zur Darstellung des CIE-Farbsystems gleiche Abstände im Farbraum auch als solche wahrgenommen werden können. CIELab und CIELuv unterscheiden sich nur darin, dass beim CIELuv-Farbsystem der Grünbereich verkleinert und der Blaubereich vergrößert ist. Der CIE-Farbraum beinhaltet alle Farben, die mit dem menschlichen Auge sichtbar sind. Der eigentlich dreidimensionale Farbraum ist hier in der Abbildung als zweidimensionaler Schnitt dargestellt. Aus den beiden abgebildeten Farbanteilen kann der dritte ermitteln werden. So ergeben z. B. die drei Farbanteile Rot, Grün, Blau in der Summe stets den Wert 1. Daher genügen zwei Zahlenwerte zur Beschreibung von Farbton und Sättigung. Der Farbraum der Körperfarben (CMY) ist kleiner, als der der Lichtfarben (RGB), deckt aber auch Farbbereiche ab, die über den Farbraum der Lichtfarben hinausgeht. Mit dem CMYK-Modell lassen sich also Farben abbilden, die mit dem RGB-Modell nicht darstellbar sind. Somit gibt es bestimmte Farben, die sich drucken, aber nicht über einen Monitor darstellen lassen. Ansonsten ist noch festzustellen, dass Lichtfarben im Gegensatz zu Körperfarben eine höhere Intensität haben.

Regeln und Tipps zum Gebrauch von Farbe beim Screen- und Interfacedesign

  1. Farben sollten besonnen und wenn möglich sparsam eingesetzt werden. Buntheit könnte die Farbwahl beliebig erscheinen lassen. Mit dem Farbklima zweier Grundfarben lassen sich Produkt- oder Dienstleistungseigenschaften und die Orientierung innerhalb eines interaktiven Systems ausreichend darstellen. Die Farben sollten aufeinander abgestimmt sein und es sollten nicht mehr als 4 Grundfarben verwendet werden.
  2. Ein kontrastreicher Einsatz von Farben sichert eine konturenscharfe Darstellung und z. B. eine gute Lesbarkeit.
  3. Die Vordergrundfarbe sollte sich ausreichend vom Hintergrund abheben.
  4. Nimmt der Helligkeitskontrast ab, wird die Schrift unleserlicher.
  5. Ein Hell-Dunkel-Kontrast ermöglicht insbesondere für Sehschwache eine gute Lesbarkeit von Schrift, Bild und Funktion.
  6. Je farbiger ein Text, umso unleserlicher wird er.
  7. Text sollte nicht mit Blau dargestellt werden. Da Blau ein relativ kurzwelliges Licht ist und Licht unschärfer gesehen wird, je kurzwelliger es ist, wirkt Blau unschärfer als andere Farben (siehe ›Farbspektrum‹).
  8. Um das ›Flimmern‹ von Farben zu vermeiden, sollten RGB-Primärfarben nicht gemeinsam z. B. bei Text- und Hintergrundkombinationen verwendet werden, da deren Wellenlängen so nah beieinander liegen, dass sie im Auge als farbliches Flimmern wahrgenommen werden.
  9. Rot und Grün sollte nicht parallel verwendet werden, da immerhin, je nach Region, 4 – 9 % der Bevölkerung Rot-Grün-farbenfehlsichtig sind (Nordamerika: 8 %; Europa: 8,76 %; Osteuropa: 9,31 %; Asien: 6 %; Afrika: 4 %)
  10. Gelbfarbtonabstufungen sollten nicht gleichzeitig und nebeneinander verwendet werden, wenn die Differenzierbarkeit dieser Farbtonabstufungen zwingend gewährleistet sein muss. Dasselbe gilt für Blaufarbtonabstufungen. Mit zunehmendem Alter vergilbt die Augenlinse, weshalb sich gelbe aber auch blaue Farbtonabstufungen dann nicht mehr so gut differenzieren lassen.
  11. Für Informationen, die über einen Computermonitor oder mittels Displays betrachtet werden, sollten die Farben stets kräftig und kontrastreich sein, insbesondere beim Einsatz unter freiem Himmel z. B. bei Verkehrsleitsystemen oder bei Displays öffentlicher Verkehrsmittel, da nie ausgeschlossen werden kann, dass störendes Umgebungslicht die Kontraststärke beeinträchtigt.
  12. Je nach Darstellungsmedium und Intension sollte bedacht werden, ob die Farben auch für einen Schwarz-Weiss-Ausdruck optimiert sein sollten.
  13. Farbstandards, kulturell oder geografisch bedingte Definitionen und verschiedene Bedeutungsinterpretationen bestimmter Farben sollten beachtet und respektiert werden.
  14. Wurde eine Farbe mit einer Bedeutung oder Funktion belegt, so sollte diese Farbe innerhalb einer Produktion bzw. innerhalb eines Produktes auch nur noch zum Zwecke dieser Bedeutung oder Funktion einheitlich genutzt werden. Doppelbelegungen müssen zwar vermieden werden, aber dennoch kann mit Abstufungen einer Farbe gearbeitet werden.
  15. Unterschiede können durch klar unterscheidbare Farben entsprechend betont werden.
  16. Es ist zu beachten, dass Farben sowohl die Aussage als auch die Funktion eines Produkts unterstützen können. Es können Zustände an sich, Zustandsübergänge und Unterscheidungen von Zuständen mittels Farbe visualisiert und verdeutlicht werden.
  17. Im Sinne von Leiten und Informieren kann mit und durch Farbe die Aufmerksamkeit auf bestimmte Inhalte oder Funktionen gelenkt und fokussiert werden und/ oder es können Sach- bzw. Bezugszusammenhänge visualisiert werden. Durch Farbe kann fokussierend, differenzierend und verbindend visualisiert werden.