Bei
der additiven Farbmischung wird Licht verschiedener Farben auf dieselbe
Stelle gelenkt und überlagert (addiert) sich. Diese Überlagerung
ergibt neue Farben (Bild 1).
Grundfarben der
additiven Farbmischung
Die Grundfarben der additiven
Farbmischung sind Blau, Grün und Rot (Bild 2). Die nachfolgende Übersicht
zeigt, welche Mischfarben
entstehen, wenn man die drei Grundfarben additiv mischt. Dabei wird von
der gleichen Intensität der drei Farben ausgegangen.
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Mischung von
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ergibt
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Grün + Rot
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Gelb
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Blau + Grün
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Cyan (Blaugrün)
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Blau + Rot
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Magenta (Purpur)
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Grün + Blau + Rot
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Weiß
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Haben die einzelnen Farben unterschiedliche Intensität,
so ergeben sich als Mischfarben andere Farbtöne.
Das kann man leicht am Computer mit einem Zeichenprogramm ausprobieren,
bei dem man die Intensität der einzelnen Farben variieren kann. Notwendig
ist dazu der RGB-Modus.
Abgeleitet ist die Bezeichnung RGB von den Grundfarben Rot,
Grün und Blau.
Die Anteile der einzelnen Farben kann man zwischen 0 und 255 einstellen.
Darüber hinaus wird die Farbe von der Farbsättigung
(von 0 bis 240 einstellbar) und von der Farbhelligkeit
(ebenfalls von 0 bis 240 einstellbar) beeinflusst. Die unterschiedlichen
Farben werden in Farbatlanten oder Farbtafeln erfasst.
Gesetze der additiven
Farbmischung
Ordnet man die verschiedenen Farben kreisförmig an, so erhält
man einen Farbkreis (Bild 3),
an dem man die Gesetze
der additiven Farbmischung verdeutlichen kann. Für die additive
Farbmischung gelten folgende Gesetze:
- Alle Farben des Farbkreises kann man durch Mischen der drei Grundfarben Blau, Grün und Rot erhalten.
- Durch Mischen aller drei Grundfarben mit gleicher Intensität erhält man Weiß.
- Jede Farbe des Farbkreises kann man durch Mischen der beiden benachbarten Farben erhalten.
- Gegenüberliegende Farben des Farbkreises ergeben Weiß, sind also Komplementärfarben.
Enge Zusammenhänge bestehen zwischen den Grundfarben der additiven Farbmischung (Rot, Grün, Blau) und denen der subtraktiven Farbmischung (Cyan, Magenta, Gelb):
- Je eine Grundfarbe der additiven Farbmischung ergibt sich, wenn weißes Licht nacheinander durch Filter mit zwei verschiedenen subtraktiven Grundfarben fällt. So ergibt z. B. Gelb und Magenta die Grundfarbe Rot der additiven Farbmischung.
- Bestimmte Grundfarben der additiven und der subtraktiven
Farbmischung ergeben bei additiver Mischung Weiß, sind also Komplementärfarben.
Das gilt für
Rot + Cyan Grün + Magenta Blau + Gelb
Allerdings kennt man auch von derselben Farbe verschiedene
Helligkeiten und Sättigungen. Mischt man z.B. alle drei Grundfarben,
wobei ein bisschen mehr Rot verwendet wird, dann erhält man ein schwaches
Rot. Je mehr Rot man zu dieser Kombination hinzu fügt, desto größer
ist die Sättigung der Farbe Rot.
Fügt man dieser Farbe eine Kombination aus gleichen Anteilen aller
drei Grundfarben hinzu, dann hat man Weiß dazu gemischt. Die Farbe
wird heller.
Farbaddition findet immer dann statt, wenn das Licht von derselben Sehzelle
registriert wird. Durch Versuche mit Testpersonen hat man ein Verfahren
gefunden, wie der Farbeindruck der Mischfarben bestimmt werden kann. Bei
maximaler Sättigung erhält man ein Gebilde, das in Bild 4 dargestellt
ist.
Auf der gekrümmten Randlinie befinden sich die Spektralfarben und
im Inneren des Gebildes die dazugehörigen Mischfarben. Eine solche
Anordnung wird als Normfarbtafel
bezeichnet.
Will man z.B. die Mischfarbe aus vier Teilen Rot,
einem Teil Gelb und einem Teil Grün bestimmen, dann sucht man zuerst
den Mittelpunkt der Strecke Gelb-Grün und teilt dann die Strecke
von diesem Mittelpunkt zu Rot im Verhältnis 1:2, weil Rot doppelt
so viel Anteile wie Grün und Gelb zusammen hat (Bild 5). Man erhält
die Mischfarbe Orange.
Anwendungen der
additiven Farbmischung
Angewendet wird die additive Farbmischung z. B. bei der Beleuchtung von
Bühnen, beim Farbfernsehen und bei Monitoren von Computern. Sie spielt
auch beim farbigen Sehen eine entscheidende Rolle.
Farbfernsehen:
Das Grundprinzip des in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts eingeführten
Farbfernsehens besteht in Folgendem: Durch eine Aufnahmekamera wird das
Bild aufgenommen, in seine Grundfarben Rot, Grün und Blau zerlegt,
in elektrische Signale umgewandelt und mithilfe elektromagnetischer Wellen
zum Empfänger übertragen. Im Empfänger werden mit diesen
Signalen drei Elektronenstrahlen gesteuert, die auf rot, grün oder
blau leuchtende Punkte des Bildschirmes treffen (Bild 6). Die betreffenden
Punkte leuchten auf.
Die Punkte sind so klein, dass man sie mit bloßem
Auge nicht unterscheiden kann. Nimmt man eine Lupe zu Hilfe, dann sieht
man, dass diese rot, grün oder blau leuchtenden Punkte je nach Art
der Bildröhre linienförmig (Bild 7) oder im Dreieck angeordnet
sind. Insgesamt befinden sich auf einem Bildschirm ca. 1,2 Millionen solcher
rot, grün oder blau leuchtender Bildpunkte.
Das Bild wird auf dem Schirm zeilenweise geschrieben, wobei in Deutschland
als Norm mit 625 Zeilen auf dem Bildschirm gearbeitet wird. In einer Sekunde
werden 25 Bilder (50 Halbbilder) übertragen. Dadurch nehmen wir ein
ruhiges Bild wahr, weil der Mensch höchstens 16 Bilder je Sekunde
noch als Einzelbilder voneinander unterscheiden kann. Moderne Fernsehgeräte
arbeiten mit der doppelten Bildwechselfrequenz von 100 Hz. Damit entsteht
ein flimmerfreies Bild.
Das Gesamtbild setzt sich durch additive Farbmischung aus rot, grün oder blau leuchtenden Punkten zusammen. Dabei können die einzelnen Punkte nicht nur ein- oder ausgeschaltet werden, sondern auch in ihrer Helligkeit variieren. Entsprechend den Gesetzen der additiven Farbmischung entstehen dann die unterschiedlichen Farben. Bild 8 zeigt einige Beispiele. In der Mitte ist jeweils angegeben, welche Bildpunkte leuchten. Ringsherum ist die dann wahrzunehmende Farbe dargestellt.
Monitore:
Monitore oder Bildschirme
nutzt man z. B. als Ausgabegeräte bei Computern. Es gibt sie in zwei
verschiedenen Bauweisen:
a) Monitore mit Elektronenstrahlröhre:
Die Funktionsweise entspricht der von Farbfernsehgeräten. Das Bild
entsteht durch additive Farbmischung.
b) Monitore mit Flüssigkristallanzeige:
Man spricht auch von Bildschirmen mit LCD-Anzeige
(Abkürzung für das englische liquid crystal display) oder Flachbildschirmen,
weil man die Schirme aufgrund des verwendeten technischen Prinzips sehr
flach bauen kann. Auch bei einem solchen Bildschirm gibt es eine große
Anzahl von Bildpunkten, die rot, grün oder blau aufleuchten können.
Das wird aber nicht durch auftreffende Elektronenstrahlen erreicht, sondern
so, dass an die einzelnen Punkte eine Spannung angelegt wird und damit
die dort befindlichen organischen kristallinen Flüssigkeiten ihre
optischen Eigenschaften ändern. Um das zu realisieren, ist eine hochwertige
elektronische Steuerung winziger Bereiche des Bildschirms erforderlich.
Das ist einer der Gründe für die gegenwärtig noch relativ
hohen Preise solcher Bildschirme.
Die Auflösung (Anzahl
der Bildpunkte oder Pixel)
beträgt bei LCD-Anzeige zwischen 640 x 350 (224 000 Pixel) und 1024
x 768
(786 432 Pixel). Für professionelle Zwecke arbeitet man mit Auflösungen
bis zu 1600 x 1200 Pixel. Dadurch erhält man auch bei 21-Zoll-Bildschirmen
ein klares Farbbild. Das Grundprinzip der LCD-Anzeige kann man auch für
Schwarz-Weiß-Bilder nutzen. Beispiele dafür sind die digitalen
Anzeigen von Armbanduhren, Taschenrechnern, Organizern oder Handys.