Farbsysteme, Farbmodelle und Farbmodi

15. Februar 2017 | Von | Kategorie: Farbmodus, Zwischenprüfung 2017

Farbsysteme, Farbmodelle und Farbmodi

Zunächst einige unerlässliche Definitionen: Unter Farbtiefe versteht man die Zahl der Bits, die zur Beschreibung der Farbe eines Pixels verwendet werden. Je mehr Bits verwendet werden, desto mehr Farben kann ein Pixel haben.

Ein Bit (Binary Digit) ist die kleinste mögliche Informations- und Speichereinheit in einem Computersystem und hat entweder den Zustand 0 oder 1. Wird also ein Bildpunkt nur mit einem Bit beschrieben, kann es zwei Zustände haben. Somit lässt sich bereits Schwarz und Weiß definieren, was für eine einfache Zeichnung ohne Graustufen oder einen eingescannten Text bereits völlig ausreicht. Bei 72 dpi ist eine Datei mit einem A4-Bild nur 74 Kilobyte, oder 0,072 Megabyte und bei 300 dpi etwas über ein Megabyte groß.

Werden zur Beschreibung eines Pixel 8 Bit verwendet (8-Bit-Farbtiefe), so lassen sich bereits 256 Farben beschreiben. Da jedes Bit den Zustand 0 und 1 haben kann, resultieren also 2 hoch 8 (2^8), sprich 256 Kombinationsmöglichkeiten. Ein Graustufenbild wird ebenfalls mit 8 Bit pro Pixel beschrieben und enthält 256 Graustufen von reinem Weiß bis reinem Schwarz.

 

Hinweis:

Ein-Bit-Bilder werden in der elektronischen Datenverarbeitung allgemein als Bitmaps bezeichnet. Adobe verwendet den Begriff „Bitmaps“ jedoch für alle Rasterbilder, unabhängig von deren Farbtiefe. Berücksichtigen Sie diese unterschiedliche Begriffsverwendung, wenn Sie die Adobe-Dokumentationen konsultieren.

Die Darstellung von Farbe gestaltet sich wesentlich komplizierter, da sie auf verschiedenen Farbmodellen und daraus resultierender Farbmodi basieren kann. Bevor wir in den nächsten Abschnitten näher darauf eingehen, greifen wir hier die Farbtiefe eines Bildes exemplarisch anhand des RGB-Farbmodus auf.

Der Farbmodus RGB (Rot Grün und Blau) beschreibt eine Farbe über bestimmte Werte für jede der drei Primärfarben. Diese Informationen sind in drei Kanälen gespeichert, jeweils einem für Rot, Grün und Blau.

Als Grundeinstellung belegt Photoshop für jeden Kanal 8-Bit Speicherplatz, somit sind 256 Werte (2^8) pro Kanal möglich. Die Gesamtzahl der darstellbaren Farben beträgt 256^3, also insgesamt 16.777.216 Farben. Im Menü Bild, Moduslassen sich Bilder in den Modi RGB, CMYK und CIE Lab sogar in 16-Bit Kanäle konvertieren. Jeder Kanal kann 2^16, also 65536 Werte annehmen, was bei drei Kanälen eine Gesamtzahl von 281.474.976.710.656, also rund 281,5 Billionen Farben ergibt.

Abb 143 Ein Bild mit 8-Bit Farbtiefe enthält bis zu 256 Farben (oben), ein 24-Bit-Bild bis zu 16,7 Millionen Farben

 

Für die Darstellung von Farbe existieren verschiedene Farbmodelle, aus denen Farbmodi abgeleitet werden. Ein Farbmodell beschreibt Farbe mathematisch, während Farbmodi bestimmen, wie die Anzeige und Ausgabe von Farben erfolgt. Farbmodi bestimmen nicht nur die Anzahl der Farben, die in einem Bild angezeigt werden kann, sondern auch die Anzahl der Kanäle und die Dateigröße eines Bildes.

Gängige Farbmodelle sind:

  • RGB (Rot, Grün, Blau),
  • CMYK (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz)
  • HSB (Hue, Saturation, Brightness: Farbton, Sättigung, Helligkeit)
  • CIE L*a*b.

Wenn Sie in Photoshop eine neue Datei anlegen, können Sie zwischen den Farbmodi Bitmap, Graustufen, RGB, CMYK und Lab wählen. Sie sehen, dass es für das HSB-Farbmodell keinen synonymen Farbmodus gibt. Bereits bestehende Bilder können Sie in Photoshop in weitere Modi für spezielle Farbausgaben konvertieren. Zu diesen zählen Indizierte Farben und Duplex. Betrachten wir die Farbmodelle und Modi nun im Einzelnen.

Licht ist -physikalisch gesehen- eine Mischung elektromagnetischer Wellen mit unterschiedlicher Wellenlänge und unterschiedlicher Intensität. Farben gibt es nicht! Diese sind lediglich eine Interpretation des (menschlichen) Gehirns, das zu diesem Zweck die Signale dreier unterschiedlicher Typen von Netzhautzellen einsetzt. Diese sogenannten Zapfen, die im inneren Bereich der Augennetzhaut angesiedelt sind, reagieren jeweils auf rote, grüne und blaue Lichtanteile. Alle anderen Farbwahrnehmungen (ausgenommen Rot, Grün, Blau) beruhen auf einer gleichzeitigen Reizung mehrerer Zapfenarten.

Farben gibt es also nicht! Dadurch ist es schwierig, Farbe technisch darzustellen, denn jede Farbreproduktion muss diese Interpretation bei der Signalerfassung nachbilden. Es ist aber auch einfach, weil sich aus nur drei Farben (fast) alle von unserem unvollkommenen Sehsystem (Auge) erfassbaren Farben mischen lassen.

Einige Beispiele dazu erleichtern das Verständnis des eben Gelesenen: Werden gleichzeitig rote und blaue Zapfen angeregt, entsteht eine violette Farbwahrnehmung, Rot und Grün ergibt Gelb und eine gleichmäßige und gleichzeitige Reizung aller drei Zapfentypen lässt weißes Licht entstehen.

Was geschieht dann bei wenig Licht? Am Rande der Netzhaut sind Stäbchen angesiedelt. Diese liefern lediglich Hell-Dunkel-Informationen, sind also für das Schwarz-Weiß-Sehen zuständig.

Grundsätzlich funktionieren Digitalkameras ebenso wie die Zapfen im menschlichen Auge. Vor dem (farbenblinden) Bildsensor entsteht durch ein Raster roten, grüner und blauer Farbfilter ein in die Grundfarben Rot, Grün und Blau aufgeteiltes Bild.

 

 

Quelle: https://www.teialehrbuch.de/Kostenlose-Kurse/Photoshop-CS5/3.2-Farbsysteme-Farbmodelle-und-Farbmodi.html

 

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