Farbraum
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Ein Farbraum ist eine Menge von Farben, die von einem Ein- oder Ausgabegerät (Scanner, Bildschirm, Drucker etc., oder auch dem Auge) oder unter spezifischen Bedingungen erkannt bzw. dargestellt werden kann. Farbräume sind ein wichtiges Werkzeug in der Farbmetrik (Colorimetrie) und Gegenstand verschiedener Farbenlehren.
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[Bearbeiten] Überblick
Die Farben eines Farbraumes werden durch ein Farbraumsystem quantifiziert. Ein Farbraumsystem ist ein Koordinatensystem, in dem die einzelnen Farben durch Basiskoordinaten auf verschiedenen Achsen charakterisiert werden. Bedingt durch den Aufbau des menschlichen Auges sind es, bei für menschliche Betrachter gedachten Farbräumen, in den allermeisten Fällen drei Achsen. Es sind etwa 30-40 Farbraumsysteme in Gebrauch.
Häufig werden ein Farbraumsystem und der entsprechende Farbraum, auf dem das System basiert, nicht unterschieden, sondern zusammengefasst als Farbmodell bezeichnet. Es gibt zum einen technisch-physikalische Modelle, bei denen Farben aus anderen Farben gemischt werden (z.B. RGB, CMYK), zum anderen wahrnehmungsorientierte (perzeptuelle) Modelle, die Farben durch die Merkmale Helligkeit, Sättigung und Farbton beschreiben (z.B. HSV, HLS).
[Bearbeiten] Farbräume und Farbmodelle
In vielen Anwendungsbereichen spielen spezialisierte Modelle und deren Räume eine Rolle:
- RGB-Farbraum – Computermonitore, Internetstandard
- CMYK-Farbraum – Desktop Publishing, Druck-Endstufe
- HSV-Farbraum mit den Varianten HSL, HSB, HSI – Design, Dokumentation von Malerei, Videokunst
- LAB-Farbraum – CIE-Farbendreieck
- LCH-Farbraum bezeichnet keinen Farbraum, sondern die Darstellung von HSV oder LAB in Polarkoordinaten
- I1I2I3-Farbraum – rechentechnisch optimierter Raum der Bildverarbeitung
- YCbCr-Farbmodell (manchmal kurz YCC genannt, vgl. unten) – digitales Fernsehen, sowohl digitales PAL als auch digitales NTSC, DVB, JPEG, MPEG, DVD-Video, u. a.
- YPbPr-Farbmodell – analoges HDTV, analoges Komponenten-Videokabel
- YUV-Farbmodell – analoges PAL und NTSC
- YIQ-Farbmodell – veraltet, früher verwendet bei analogem NTSC
- YCC-Farbmodell −Kodak Photo CD
[Bearbeiten] Farbkomponenten
Farbkomponenten, die für die CIE Farbraumsysteme essenziell sind:
- CIEXYZ-Tristimulus-Werte
[Bearbeiten] Farbraumsysteme
- CIExyz-Farbraumsystem (Chromatizitäts-Koordinaten)
- CIEYxy-Farbraumsystem (Chromatizitäts-Koordinaten)
- CIEYuv-Farbraumsystem
- CIEYu'v'-Farbraumsystem
- CIELuv-Farbraumsystem
- CIELab-Farbraumsystem
- CIE-Normvalenzsystem
Siehe auch: Farbmischung, Gamut
[Bearbeiten] Inkongruenz und Überlappung
Das Problem der Farbräume ist die Nichtübereinstimmung mit der Farbwahrnehmung des Menschen – und analog die Nichtübereinstimmung des Farbraums eines Eingabegeräts mit dem eines Ausgabegeräts. Der Mensch hat drei Typen von Zapfen im Auge, die für die Farbwahrnehmung verantwortlich sind. Deren Empfindlichkeit für bestimmte Frequenzen des Lichts erstreckt sich jeweils über einen größeren Frequenzbereich, wobei die Frequenzbereiche nicht disjunkt sind – insbesondere im gelben Bereich liegt eine starke Überlappung der Erregungsempfindlichkeit zweier Zapfentypen vor.
Auch bei der Farbmischung werden die erzeugten Mischfarben nicht durch eine einzige Lichtfrequenz hervorgerufen, sondern durch ein Lichtspektrum. Die Mischung der Farben ergibt so einen Farbraum, der vom Farbraum der einfachen Modelle abweicht. Beim Mischen dreier Primärfarben (RGB- und CMY-System) können Zwischenfarben mit herkömmlichen Darstellungsgeräten, wie Röhren- und LC-Bildschirmen, nicht mit voller Helligkeit dargestellt werden. Mit RGB-Farbmischung kann (M)agenta nur abgeschwächt dargestellt werden. Farbsysteme mit Hauptspektralfarbe und Helligkeit (HSV) können zwar alle reinen Farben bezeichnen, ein Purpur zeichnet sich aber durch Abschwächung in einem schmalen Frequenzbereich aus, besteht also aus einem kontinuierlichen Farbspektrum. Die Sonderstellung der Purpur-/Magentafarben ist auch als sogenannte Magenta-/Purpurlinie im hufeisenförmigen CIExy- oder CIEuv-Farbdiagramm als Gerade, die den äußersten Blauwert mit dem äußersten Rotwert verbindet, erkennbar. Dies bedeutet auch, dass Magenta eindeutig keine Spektralfarbe ist.
Insbesondere Purpur (sowie die Gold- und Silberfarben im Druck) können durch den Farbraum der üblichen Eingabe- und Ausgabegeräte nicht erfasst bzw. dargestellt werden. Im Kunstdruck müssen diese Farbanteile einer Drucksache durch eigene Zusatzfarben auf das Papier gebracht werden. Anschaulich wird dieser Sachverhalt in den zweidimensionalen Darstellungen sowohl des CIExyz- als auch des CIExyY-Farbraumes, in denen Dreiecke mit den Eckkoordinaten der drei verwendeten Primärfarben des darstellenden Mediums gezeichnet werden (CIELab). Aus ähnlichem Grund werden die klassischen Vierfarbdrucker (CMYK) oft mit weiteren Farben erweiterbar gestaltet, um den darstellbaren Farbraum zu vergrößern.
Es existieren keine Geräte, die den vollständigen Farbraum der menschlichen Wahrnehmung erfassen oder erzeugen können. Einen Versuch, die menschliche Wahrnehmung von Farbabständen in technisch definierte Farbräume zu übertragen, stellen die MacAdams-Ellipsen gleicher Farbwahrnehmung dar. Diese Farbabstände können mit der Farbdifferenzformel quantitativ bestimmt werden. Das Ergebnis dieser Formel, ΔE, ist ein recht zuverlässiger Indikator für wahrgenommene Farbdifferenzen.
Siehe auch: Farbnachstellung, Farbreproduktion, Colorimetrie, Tristimulus
