Farben

• Physikalische Basis:
  • Lichtwellen verschiedener Wellenlängen werden von Oberflächen reflektiert oder gestreut
  • Anteil der verschiedenen Wellenlängen kann als Spektrum dargestellt werden
  • Beispiel: Spektrum einer Niederdruck-Cadmiumdampflampe
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• Physiologische Basis:
  • zwei Typen von lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut
    • Stäbchen: besonders empfindlich, keine Farbunterscheidung, vor allem zum Dämmerungssehen
    • Zäpfchen: drei Arten mit unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeiten, als Rot-, Grün- und Blau-Rezeptor bezeichnet
  • Empfindlichkeitskurven der Zäpfchen
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  • Menschen unterscheiden etwa 1 Million Farben
  • bei Säugetieren häufig nur 2 Zapfentypen, bei anderen Wirbeltieren und Insekten häufig 4 Typen
• Farbmodelle:
  • Farbmodell = Methode, Farben als Zahlenwerte abzuspeichern
  • meistens mit drei Parametern ( Zahl der verschiedenen Zäpfchenarten!)
  • RGB-Modell
    • aus der additiven Farbmischung (Bildröhre)
    • Helligkeiten jeweils für Rot, Grün und Blau
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    • häufig jeweils 8 bit (0 .. 255) für die drei Werte
    • → insgesamt 256³ = 16 Mio. Farben
      
  • CMYK-Modell
    • Basis der subtraktiven Farbmischung (Drucker)
    • Grundfarben: Cyan, Magenta, Yellow, Black (K = "Key" aus der Drucktechnik)
    • Schwarz theoretisch aus CMY mischbar, ist aber in der Praxis farbstichig, daher eigener Kanal
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  • HSB-Modell
    • aus dem Farbenkreis abgeleitet
      
    • beschrieben durch

      Parameter	Bedeutung	Werte
      Hue	Winkel im Farbenkreis	0 .. 360
      Saturation	Farbsättigung	0 .. 255
      Brightness	Helligkeit	0 .. 255

  • YCbCr-Modell
    • unterscheidet Grundhelligkeit Y, Anteil der Farbe in blau/gelb-Richtung Cb und Anteil in rot/türkis-Richtung Cr
    • Auge viel empfindlicher für Helligkeitsvariationen als für Änderungen in Cb oder Cr
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    • Basis für Bildkompression: Y mit mehr Bit abspeichern als Cb, Cr
    • verwendet bei digitalem Fernsehen, JPEG-Bildformat, MPEG-Videoformaten (z. B. für DVD)
• Farbtabellen:
  • Tabelle fester Länge mit Auswahl an Farben
  • nützlich bei beschränkter Farbanzahl (ältere Grafikkarten)
  • Farben der Tabelle oft an das Bild anpassbar, z.B. 256 freie Farben bei GIF-Bild
  • Farbe angeben durch Nummer in der Tabelle → Reduktion des Speicherbedarfs
  • Beispiel GIF-Bild
    • Farbe in RGB 24 Bit
    • stattdessen Nummer in der Tabelle 8 Bit
    • also Platzreduktion um Faktor 3
    • dazu kommt noch der Platz für die Tabelle selbst (256 x 24 Bit)