Aus dem Kunstunterricht kennst du schon verschiedene Farben und dass du sie mischen kannst, um neue Farben zu erhalten. Möchtest du jedoch ein Farbexperte werden und verstehen, wie die verschiedenen Farben zustande kommen? Und welche Farben sich wie mischen lassen?
Das erfährst du alles in diesem Artikel über die Mischung von Farben!
Farbmischung – Spektralfarben
Um Farben zu mischen, brauchen wir zunächst mal Farben! Zur Definition von Farben müssen wir erst mal festlegen, wie wir Farben überhaupt wahrnehmen. Denn Farben sind verschiedene Wellenlängen von Licht. Sichtbares Licht ist eine elektromagnetische Strahlung in dem Bereich, wo wir die Strahlung mit unserem Auge wahrnehmen können.
Denn unser Auge kann Wellenlängen von Licht zwischen 380 nm und 750 nm wahrnehmen. Dafür befinden sich im Auge Zapfen, welche zwischen Hell und Dunkel unterscheiden können. Damit wir jedoch nicht nur Graustufen sehen können, brauchen wir auch Zapfen zur Wahrnehmung von Farben. Davon haben wir drei verschiedene Arten im Auge, welche jeweils eine andere Wellenlänge besser wahrnehmen können. Aus diesen Sinnesreizen setzt dann unser Gehirn ein fertiges Bild zusammen.
Die verschiedenen Wellenlängen, die das Auge wahrnehmen kann, verteilen sich auf die entsprechenden Farben im Farbspektrum. Gemeinsam bilden sie ein kontinuierliches Spektrum, das alle Spektralfarben enthält. Sehen kannst du das in Abbildung 1: von Violett über Blau, Grün, Gelb, Orange und Rot sind alle Farben des Regenbogens in den Spektralfarben enthalten. Weißes Licht ist nichts anderes als alle Spektralfarben zusammen.
Farben nehmen wir als verschiedene Wellenlängen von Licht zwischen 380 Nanometer und 750 Nanometer wahr. Dabei heißen die Farben des Lichts reine Farben oder Spektralfarben.
Abb. 1 - Kontinuierliches Farbspektrum das alle Spektralfarben enthält
Doch wie kann man die Spektralfarben zu neuen Farben kombinieren und entspricht das dem Mischen der Malfarben im Kunstunterricht? Um das zu beantworten, beschäftigen wir uns nun mit der Farbmischung.
Additive Farbmischung
Nun weißt du, was reine Farben sind und wie wir sie wahrnehmen. Doch wir können verschiedene Farben auch mischen, in dem wir verschiedene Farben oder Licht in verschiedenen Wellenlängen kombinieren: Das Vorgehen nennen wir additive Farbmischung.
Prinzip der Additiven Farbmischung
Treffen nun verschieden farbige Lichtstrahlen aufeinander, addieren sich ihre Spektralfarben. Das daraufhin sichtbare Spektrum enthält beide Farbräume der kombinierten Lichtstrahlen.
Kombinieren wir verschieden farbige Lichtstrahlen, sodass sie sich überlagern, sprechen wir von additiver Farbmischung. Hierbei werden die Farben zu einem gemeinsamen Spektrum addiert. Das sogenannte Mischspektrum enthält immer mehr Farbvolumen als die jeweiligen einzelnen Farben davor.
Meistens werden bei der additiven Farbmischung drei verschiedene Farben kombiniert, um alle anderen abzubilden. Jedoch sind grundsätzlich Mischungen aus beliebig vielen Farben möglich.
Dabei nennen wir die gemeinsame Menge der Farben, die die Kombination der zu mischenden Farben abdecken kann, Farbraum.
Hier bietet sich eine Kombination aus Rot, Grün und Blau, auch abgekürzt mit RGB an.
Schauen wir uns die Überlagerung aus rotem, grünem und blauem Licht mal genauer an:
Abb. 2 - Rot, Grün und Blau bildet mittels Additiver Farbmischung das gesamte Farbspektrum ab
Im Bild befinden sich drei Farbkreise in Rot, Grün und Blau. Da, wo sich die Kreise schneiden, entstehen neue Farben: Aus Rot und Grün wird beispielsweise gelb. Kombinierst du alle drei Farben, entsteht weiß.
Wir sollten also diese wichtige Farbkombination, die durch additive Farbmischung alle Farben abbilden kann, uns genau merken.
Diese additive Farbkombination aus rotem, grünem und blauem Licht, auch RGB-Farben genannt, addiert die Farbräume der drei Spektralfarben zusammen. Die ursprünglichen Farben nennen wir Primärfarben, die gemischten Farben Sekundärfarben. Somit bildet die Kombination aus allen drei Farben auch weiß ab: Alle Spektralfarben sind enthalten.
Am besten kannst du die additive Farbmischung beobachten, wenn du die Lichtkegel verschieden farbiger Lichter überlagerst. Du kannst die Lichtkegel als Versuch an eine Wand werfen und dann die Kegel ineinander leuchten lassen. An der Wand werden neue Farben entstehen, wenn sich die Lichtkegel überlagern. Auch in der Diskothek kannst du den Effekt bei den Scheinwerfern beobachten, wenn sie sich additiv überlagern.
Additive Farbmischung – Anwendung
Fast immer, wenn in moderner Elektronik Farben und Licht gemeinsam vorkommen, wird additive Farbmischung verwendet, um diese Farben abzubilden. Schauen wir uns nun ein paar Beispiele an:
Beleuchtung
Früher wurden zur Beleuchtung nur Glühlampen eingesetzt. Wie man mit diesem farbigen Licht erhält, erfährst du im Abschnitt Subtraktive Farbmischung. Doch heute basiert unsere Beleuchtung hauptsächlich auf LEDs. Diese können nicht nur weißes Licht ausstrahlen, sondern gibt es farbige LEDs, die jeweils nur eine Farbe ausstrahlen. Und die lassen sich wiederum per additiver Farbmischung kombinieren, um neue andersfarbige Lichtstrahlen zu erhalten.
In Disco-Lichter kommen heute oft LEDs mit Rot, Grün und Blau vor. Je nach gewünschter Farbe werden die drei LEDs separat angesteuert. Dann werden die verschieden farbigen
Lichtstrahlen durch eine
Optik kombiniert. Am Ende sieht man nur noch den Farbton, der nach der Farbmischung der drei Farben entstanden ist. Deswegen können die Disco-Lichter so schnell zwischen den Farben wechseln: Sie müssen nur die drei farbigen LEDs verschieden stark ansteuern.
Auch bei dir zu Hause kannst du dir eine farbige Beleuchtung installieren, die auf dem Prinzip der additiven Farbmischung basiert:
Beliebt sind beispielsweise RGB-Streifen oder smarte Lampen: Du kannst per Fernsteuerung oder Smartphone sofort die Stimmung in deinem Zimmer ändern, indem du die Beleuchtungsfarbe änderst. Dabei stehen dir alle Spektralfarben zur Verfügung, durch das Prinzip der additiven Farbmischung. Denn erneut sind rote, grüne und blaue LEDs das Geheimnis: Ihre beliebige Kombination ermöglicht die hohe Farbbandbreite.
Bildschirme
Das Prinzip der additiven Farbmischung findest du heutzutage in einer Form in sehr vielen Geräten: Alles, was einen Bildschirm besitzt, bildet seine Farben über die Farbmischung der RGB-Farben zusammen.
Bestimmt hast du schon von Pixeln gehört, das sind die kleinen Punkte auf einem Bildschirm, die gemeinsam ein Bild darstellen. Vielleicht kannst du sie gerade erkennen, wenn du dein Auge sehr nah an den Bildschirm hältst.
Bestimmt hast du bei Fernsehern schon mal Angaben zur Auflösung gesehen: Ein 4K Fernseher hat eine Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixeln, also auf der längeren Seite pro Zeile fast viertausend Pixel! Beeindruckend ist jedoch die gesamte Anzahl der Pixel in der Bildschirmmatrix: Fast 8,3 Millionen einzelne Pixel stellen das Bild auf einem 4K Fernseher dar!
Die einzelnen Pixel besitzen, um Farben darzustellen, drei sogenannte Subpixel: in den Farben Rot, Grün und Blau. Diese Subpixel können jeweils die Helligkeit ihrer Farbe ändern. Im Bild siehst du eine stark vergrößerte Ansicht von einer Bildschirmoberfläche:
Abbildung 3: Bei starker Vergrößerung der Bildschirmoberfläche sieht man die einzelnen Subpixel in Rot, Grün und Blau Quelle: Wikipedia.org
Mit den drei Subpixeln kann der Bildschirm nun Farben darstellen. Um ein weißes Bild zu erhalten, werden alle drei Subpixel aktiviert, dann mischen sich wie oben gesehen die drei Farben zu Weiß. Und um ein schwarzes Bild zu erhalten, werden alle drei Subpixel deaktiviert, du siehst nur noch den schwarzen Hintergrund des Bildschirms als wäre er aus.
Allerdings ist nicht jede Mischung von Farben additiv. Die subtraktive Farbmischung spielt auch eine große Rolle.
Subtraktive Farbmischung
Wir haben uns bisher nur mit ausgesendetem Licht und dessen Farben beschäftigt, nun kommt noch ein wichtiger Aspekt hinzu: die Farbe der beleuchteten Gegenstände.
Prinzip der Subtraktiven Farbmischung
Verschiedene Substanzen oder Objekte haben auch Farben. Diese senden jedoch nicht wie Lichtquellen Licht in bestimmten Farben aus, sondern reflektieren oder absorbieren bestimmte Wellenlängen von einstrahlendem Licht. Die absorbierten Farben werden von der Substanz geschluckt, sie sind dann für uns nicht mehr sichtbar. Jedoch werden die reflektierten Farben von der Substanz zurückgeworfen und wir können sie wahrnehmen.
Oder die nicht absorbierten Farben haben die Möglichkeit durch die Substanz hindurchzustrahlen wie beispielsweise bei bunten Kirchenfenstern. Also sehen wir Objekte in der Farbe, die sie nicht absorbieren.
Bei Pflanzen, die meist grün sind, heißt das, dass sie grünes Licht reflektieren. Alle anderen Farben, also bläuliches und rötliches Licht, werden absorbiert und die Energie für die Photosynthese der Pflanzen genutzt.
Kombinieren wir nun verschiedene Substanzen, werden auch die optischen Eigenschaften kombiniert. Dabei wird anders als bei der additiven Farbmischung nicht die ausgesendeten, also reflektierten, Farben addiert. Sondern die absorbierten Farben der Substanzen werden für den resultierenden Farbraum als Eigenschaft übernommen.
Bei der subtraktiven Farbmischung absorbieren Substanzen jeweils ein Teil des Lichts. Der restliche Anteil des Spektrums bildet eine Mischfarbe, die sichtbar bleibt. Somit bleibt nach der Farbmischung zweier Substanzen immer weniger Farbvolumen sichtbar, als bei jeweils bei den einzelnen Farben davor. Die absorbierenden Farbbereiche der beiden Substanzen addieren sich.
Du kennst das Prinzip sicherlich aus dem Kunstunterricht: Wenn du verschiedene Wassermalfarben kombinierst, erhältst du immer dunklere Farben, bis du bei einem dunkelbraun endest. Schauen wir uns die subtraktive Mischung von zwei Farben genauer an:
Betrachten wir, was passiert, wenn du blaue und gelbe Farbe zu Grün mischen möchtest:
Abb. 4 - Mischen wir Blau und Gelb, so wird nur der gemeinsame Anteil beider Farben nicht adsorbiert: Grün
Dabei kannst du erkennen, dass die Farben jeweils ein Absorptionsspektrum zeigen, wo aus der Kombination der nicht absorbieren sichtbaren Spektralfarben die Farbe Blau, Gelb oder Grün entsteht. Mischen wir nun die blaue und grüne Farbe, wird das Licht überall dort absorbiert, wo beide vorher ihren Absorptionsanteil hatten. Übrig bleibt nur ein dünner Streifen im grünen Bereich, der reflektiert und damit für uns sichtbar wird: Wir erhalten grüne Farbe.
Doch auch mit subtraktiver Farbmischung können wir größere Farbräume abbilden. Als Beispiel betrachten wir die Mischung der Farben Cyan, Magenta und Gelb genauer, welche mittels subtraktiver Farbmischung das gesamte Spektrum an Spektralfarben abdecken kann:
Die subtraktive Farbmischung aus Cyan, Magenta und Gelb, auch abgekürzt mit CMY (Y für Yellow) siehst du abgebildet:
Abb. 5 - Cyan, Magenta und Gelb bilden gemeinsam mittels Subtraktiver Farbmischung das gesamte Farbspektrum ab
Wir sehen anhand der Überlagerungen der Kreise, dass die Farben generell dunkler werden, da sie weniger Farbraum enthalten. Durch die Überlagerung der drei Farben erhalten wir Schwarz.
Probiere das doch das nächste Mal beim Zeichen oder Malen aus! Denn dabei betreibst du jedes Mal subtraktive Farbmischung beim Mischen von Farben.
Subtraktive Farbmischung – Anwendung
Immer wenn du ein weißes Papier oder eine Leinwand bemalen willst, stehen dir nicht alle Farben zur Verfügung. Daher musst du die fehlenden Farben per subtraktiver Farbmischung erstellen.
Kunst
Überall, wo gemalt wird, findest du verschiedene Farben. Egal welche Art der Farben, ob Wassermalfarben oder Acryl, die Erstellung neuer Farben basiert immer auf dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung. Um herauszufinden welche Farben du mischen musst, um die gewünschte Farbe zu erhalten, lernst du im letzten Abschnitt des Artikels mehr über den Farbkreis und Komplementärfarben.
Drucker
Auch Drucker nutzen das Prinzip der subtraktiven Farbmischung. Denn sie beginnen mit einem weißen Papier und tragen darauf Farben auf. Mit dem Druckkopf dann der Drucker genau steuern, wie viel welcher Farbe auf dem Papier landet. So werden farbige Bilder möglich.
Dabei werden wie oben gezeigt die Farben Cyan, Magenta und Gelb in Farbpatronen genutzt, um das Drucken jeglicher Farbe zu ermöglichen. Zusätzlich nutzen Drucker eine schwarze Patrone. Zwar könnten sie Schwarz auch aus den drei Farben mischen, jedoch verbraucht das viel mehr Tinte. Der Schwarzton wäre jedoch eher gräulich und nicht komplett dunkel. Und wir drucken oft viel mehr Schwarz, wie beispielsweise Text, als Buntes. So ist es effizienter für Schwarz eine eigene Patrone zu nutzen.
Beleuchtung
Meistens benutzen wir heute LEDs zur farbigen Beleuchtung. Diese können mit den RGB Farben und additiver Farbmischung einen großen Farbraum abdecken. Doch manchmal, beispielsweise als Bühnenbeleuchtung, findest du noch Glühlampen, die mit einer Farbfolie davor farbiges Licht ausstrahlen.
Abb. 6 - Weißes Licht wird durch einen Rotfilter auf seinen Rotlichtanteil reduziert
Dabei absorbiert die Farbfolie alle Farben außer der gewünschte Farbe. Es werden also subtraktiv Weiß (also kein Absorptionsspektrum) und das Absorptionsspektrum der Folie gemischt. Übrig bleibt nur der nicht absorbierte Anteil des weißen Lichts.
Du hast jetzt viel über Farbmischung gelernt. Wie kannst du nun jedoch die richtigen Farben kombinieren, um kontrastreiche Darstellungen zu erhalten? Und in welchem Verhältnis stehen die verschiedenen Farben unter einander?
Komplementärfarben
Ein hilfreiches Modell zur Einordnung der verschiedenen Farben sind die Komplementärfarben.
Wir können die verschiedenen Spektralfarben, die wir wahrnehmen, statt auf einem Spektralbild auf einem Kreis einzeichnen. Wenn wir jetzt die jeweils gegenüber liegenden Farben, genannt Komplementärfarben, erhalten möchten, müssen wir das Licht aufgespalten in alle Spektralfarben, wie ein Regenbogen, betrachten.
Abb. 7 - Durch Ausblenden von Rot und kombinieren der übrigen Farben erhalten wir Grün
Dafür blenden wir eine Farbe (hier rot) auf der einer beliebigen Seite des Farbkreises aus, beispielsweise mit einer Blende in einem Lichtstrahl. Nun führen wir die übrigen Farben zusammen, betreiben somit additive Farbmischung mit allen anderen Farben im Farbkreis. Damit erhalten wir als Mischung genau die Farbe, die gegenüber der ursprünglichen Farbe im Farbkreis liegt (hier grün)!
Bilden wir das Farbspektrum auf einem Farbkreis ab und wählen dabei gegenüberliegenden Farben, bilden die beiden Farben jeweils Paare. Dabei mischt sich das restliche Licht beim Ausblenden der ersten Farbe zur zweiten gegenüberliegenden Farbe zusammen. Die Farbpaare nennen wir Komplementärfarben.
Abb. 8 - Komplementärfarben im Farbkreis nach Itten von 1961
Hier eine kurze Aufstellung von Komplementärfarbenpaare:
| Ausgeblendete Spektralfarbe | Mischfarbe des restlichen Spektrums |
| Rot | |
| Orange | |
| Gelb | |
| Grün | |
| Blau | |
| Violett | |
Du kannst Komplementärfarben beim Malen oder Designen nutzen, da sie besonders kontrastreich wirken. Besonders zum Hervorheben von Elementen ist das eine hervorragende Eigenschaft.
Farbmischung – Das Wichtigste
- Farben nehmen wir als verschiedene Wellenlängen von Licht zwischen 380nm und 750nm wahr. Dabei heißen die Farben des Lichts reine Farben oder Spektralfarben.
- Dabei nennen wir die gemeinsame Menge der Farben, die die Kombination der zu mischenden Farben abdecken kann, Farbraum.
- Kombinieren wir verschieden farbige Lichtstrahlen, sodass sie sich überlagern, sprechen wir von additiver Farbmischung. Hierbei werden die Farben zu einem gemeinsamen Spektrum addiert, das Mischspektrum enthält immer mehr Farbvolumen als jeweils die einzelnen Farben davor.
- Bei der subtraktiven Farbmischung absorbieren Substanzen jeweils ein Teil des Lichts. Der restliche Anteil des Spektrums bildet eine Mischfarbe, die sichtbar bleibt. Somit bleibt nach der Farbmischung zweier Substanzen immer weniger Farbvolumen sichtbar als bei jeweils bei den einzelnen Farben davor. Die absorbierenden Farbbereiche der beiden Substanzen addieren sich.
- Bilden wir das Farbspektrum auf einen Farbkreis ab und wählen dabei gegenüber liegenden Farben, bilden die beiden Farben jeweils Paare. Dabei mischt sich das restliche Licht beim Ausblenden der ersten Farbe zur zweiten gegenüberliegenden Farbe zusammen. Die Farbpaare nennen wir Komplementärfarben.
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