Farbmischgesetze

Die Art und Weise wie wir Farben wahrnehmen, bildet die Grundlage für die Gesetze der Farbmischung. Immer hat das Farbenmischen den Zweck, aus gegebenen Farben durch Mischung eine von den Ursprungsfarben abweichende Farbe hervorzubringen, im Sehorgan eine beabsichtigte Farbempfindungen zu erzielen.

Farben können sich uns als Farblichter oder als Körperfarben präsentieren. Körperfarben können zudem deckend (opak) oder durchsichtig (transparent) sein. Natürlich gibt es auch jede Art von Zwischenstufen. Die drei hier vorgestellten Farbmischgesetze gehen von den drei extremen Möglichkeiten aus:

  • Ausgehend von Farblichtern erhalten wir dieadditive Mischung. Die additive Mischung geht von Schwarz aus und fügt Licht hinzu - man spricht hierbei auch von Lichtmischung.
  • Ausgehend von transparenten Farben erhalten wir diesubtraktive Mischung. Bei der subtraktiven Mischung geht man normalerweise von Weiss aus und entfernt dem Lichtspektrum durch Filterung einzelne Farbkomponenten.
  • Die Integrierte Mischung beschreibt die Mischung bei Verwendung deckender Ausgangsfarben. Die resultierenden Farben zeigen einen Übergang von der einen zur anderen Farbe entsprechend den Mischungsverhältnissen.

Additive Mischung

Bei der additiven Mischung werden verschieden farbige Lichtquellen überlagert. Die drei Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) werden als die additiven Primärfarben bezeichnet.  Ausgegangen wird von Schwarz. Andere Farben entstehen durch Beifügen primärer Lichtfarben zwischen jeweils 0% bis 100% Intensität. Die resultierende Mischfarbe ist somit immer heller als die Ausgangsfarbe.

  • Rot, Grün und Blau sind die Primärfarben der additiven Mischung.
  • Durch Mischung zweier Primärfarben entsteht eine Sekundärfarbe, Cyan, Magenta oder Gelb, respektive Zwischenfarbtöne beider Primärfarben.
  • Durch Mischung dreier Primärfarben entsteht eine Tertiärfarbe, Gelb, Cyan oder Magenta.
  • Werden die drei primären Spektralfarben mit gleicher maximaler Intensität zugefügt, so entsteht weisses Licht.

Additive Primär- und Sekundärfarben sind reine Buntfarben. Tertiärfarben, enthalten immer einen Weissanteil, welcher sich aus dem gemeinsamen Anteil aller drei Primärfarben ergibt. Teritärfarben sind deshalb auch keine reinen Buntfarben.

Subtraktive Mischung

Die subtraktive Mischung ist das gegenteilige Verfahren der additiven Farbmischung. Ausgegangen wird normalerweise von Weiss, die einzelnen Farben entstehen durch Entfernen von Farbkomponenten aus dem Spektrum der Ausgangsfarbe Weiss. Die Primärfarben der subtraktiven Mischung sind Gelb (Y/Yellow), Magenta (M) und Cyan (C), sie müssen als transparente Filterschichten zur Verfügung stehen.

Die subtraktive Farbmischung lässt sich am besten erklären, wenn wir uns die Ausgangsfarbe Weiss zusammengesetzt aus den gleichen Anteilen der Komponenten Rot, Grün und Blau denken, also so wie Weiss durch additive Mischung entsteht.

Durch Einsatz jeweils eines primärfarbenen Filters entstehen die subtraktiven Primärfarben:

  • Der cyanfarbene Filter sperrt den Rotanteil der Grundfarbe Weiss und lässt Grün und Blau passieren, dadurch entsteht die Farbwirkung Cyan.
  • Der magentafarbene Filter sperrt den Grünanteil der Grundfarbe Weiss und lässt Rot und Blau passieren, dadurch entsteht die Farbwirkung Magenta.
  • Der gelbfarbene Filter sperrt den Blauanteil und lässt Rot und Grün passieren, dadurch entsteht die Farbwirkung Gelb.

Liegen zwei Filterschichten übereinander, so verbleibt jeweils eine nicht gesperrte Farbkomponente, derart entstehen die subraktiven Sekundärfarben Rot, Grün und Blau:

  • Bei Überlagerung des gelbfarbenen und des magentafarbenen Filters wird sowohl der Blauanteil als auch der Grünanteil der Grundfarbe Weiss gesperrt, durchgelassen wird einzig die Rotkomponente.
  • Bei Überlagerung des gelbfarbenen und des cyanfarbenen Filters wird sowohl der Blauanteil als auch der Rotanteil der Grundfarbe Weiss gesperrt, durchgelassen wird einzig die Grünkomponente.
  • Bei Überlagerung des magentafarbenen und des cyanfarbenen Filters wird sowohl der Grünanteil als auch der Rotanteil der Grundfarbe Weiss gesperrt, durchgelassen wird einzig die Blaukomponente.

Subtraktive Primär- und Sekundärfarben sind (theoretisch) reine Buntfarben (falls die Filter ideales Verhalten aufweisen).

Jetzt bleibt noch die Variante der Überlagerung aller drei Filterschichten. Indem die Absorption der jeweiligen Filterschichten zwischen null und 100% variiert werden, können alle Farbtöne hervorgebracht werden. Dies sind ist die subtraktiven Tertiärfarben. Dabei handelt es sich nicht mehr um reine Buntfarben, das sie einen Schwarzanteil enthalten.
Weisen die Filter im ihnen zugedachten Spektralbereich vollständige Absorption auf, so bleibt nichts und das ist nicht viel. Die Theorie besagt, dass wir dann Schwarzsehen, diesen Fall sollten wir aber eher tolerant angehen.

Die subtraktive Mischung ist für die Druckindustrie von Bedeutung. In der Praxis stellt das subtraktive Farbmischen hohe Anforderungen an die Primärfarben, diese müssen jeweils exakt den ihnen zugedachten spektralen Bereich sperren, was nicht ganz so trivial ist wie sich dies hier anhört. Neutrale Grautöne sind daher mittels der subtraktiven Farbmischung nur schwer sauber mischbar. Um dennoch sauberes Schwarz drucken zu können wird das CMY-Modell mit Schwarz (K/Key) als vierter Farbe zum CMYK-Modell erweitert. Gleiche Anteile Cyan, Magenta und Yellow werden durch einen entsprechenden Anteil Schwarz ersetzt, man spricht dann vom so genannten Schwarzaufbau.

Integrierte Mischung

Die Integrierte Mischung bezieht sich auf deckende Farben. Jede deckende Farbe kann mit jeder anderen deckenden Farbe gemischt werden. Die Übergänge von der einen Farbe zur anderen Farbe geschehen derart, dass die einzelnen Farbkomponenten, aus welchen gemischt man sich die Ausgangsfarben vorstellen kann, gleichmässig vom Wert der einen Farbe zum entsprechenden Wert der anderen Farbe übergehen.

Die obere Zeile zeigt die Mischung aus Weiss und Schwarz in 8 Stufen. Dabei entsteht eine Grauskala.

In Weiss sind alle drei Grundfarben Rot, Grün und Blau jeweils zu 100% enthalten, nach rechts zu Schwarz hin nehmen sich gleichermassen nach 0% ab.

In der Zweiten Zeile sehen wir den Übergang von Grün nach Rot - beide nicht in reiner Form - in 8 Stufen. Der Grünanteil nimmt von links 80% nach rechts 10% ab, Rot nimmt von links 0% nach rechts 96% zu und Blau variiert in gleichmässigen Schritten von links 32% nach rechts 4%. In diesem Beispiel entstehen in den Zwischenschritten Brauntöne.

Die Integrierte Mischung wird in den meisten Fällen von Kunstmalern angewandt, welche deckende Farben aus der Tube auf ihre Palette nehmen und dort verrühren, bevor sie die Farbe ins Bild setzen. Ausgehend von Farben, welche der Zielfarbe bereits nahe sind lassen sich durch diese Mischart Farben sehr fein abstimmen.

Um durch Integrierte Mischung alle Farben mischen zu können braucht man gemäss Küppers sowohl die Primärfarben der additiven als auch diejengen der subraktiven Mischung, also Rot, Grün, Blau, Gelb, Cyan und Magenta, sowie die beiden Unbuntfarben Weiss und Schwarz.

Reinbunt, Bunt, Unbunt...

Mit dem Wissen um die Mischgesetze haben wir jetzt auch die Elemente zusammen, welche wir benötigen, um Farben nach Bunt-Unbunt-Kriterien zu charakterisieren. Die Sache ist an sich einfach:

  • Die Skala Weiss bis Schwarz mit allen dazwischen liegenden Grautönen sind die unbunten Farben.
  • Alle Farben, welche keine unbunte Farbe enthalten - also keinen Grauanteil - sind Reinbunt. Dies sind alle Farben, welche aus maximal 2 Primärfarben gemischt sind.

Zur Beschreibung einer Farbe nach Bunt- Unbuntkriterien wird diese separiert in zwei Farbanteile, einen reinbunten und einen unbunten Farbanteil:

  • Der bunte Farbanteil bestimmt die Buntart,
  • der unbunte Farbanteil entspricht der Unbuntart
  • und das Mengenverhältnis dieser beiden Farbanteile wird als Buntgrad, resp. als Unbuntgrad bezeichnet.

Ein Beispiel mag den Sachverhalt verständlicher erläutern. Dazu möge die nebenstehende Farbe dienen.

Am einfachsten erklären lassen sich die Bunt-Unbunt-Zusammenhänge, wenn wir von der Farbe als additive Mischung ausgehen:

Mit 80% Intensität trägt Grün am meisten zur oben vorgestellten Farbe bei, danach folgt Blau mit 40% Intensität und schliesslich kommt noch ein Rotanteil mit 10% Intensität dazu. Dies entspricht in der additiven Mischung der obigen Farbe.

Von diesen Primärfarben-Anteilen ergeben jeweils 10% Rot, Grün und Blau als Mischung 10% Weiss. Damit ist der Rotanteil bereits aufgebraucht.
Verblieben sind 30% Blau- und 70% Grünintensität, die nächste Schwelle ist also 30% höher erreicht.

Diese 30% Blau und 30% des Grünanteils mischen sich zu Cyan. Cyan ist also mit 30% an der Mischfarbe beteiligt. Der Blauanteil ist damit auc aufgebraucht.

Jetzt verleiben 40% Grünintensität, weder von Rot noch von Blau ist etwas übrig um sich mit diesem Grün zu mischen, dieses bleibt also so bestehen.

Die letzten 20% sind Schwarz.

Die Farbe ist jetzt umgesetzt in zwei unbunte Farbanteile, Weiss und Schwarz im Mengenverhältnis 10% zu 20%, sowie zwei reinbunte Farbanteile, die Primärfarbe Grün mit einem Mengenanteil von 40% sowie die Sekundärfarbe Cyan mit 30%.

Der letzte Schritt ist eine Art Zusammenfassung:

Mischt man die beiden reinbunten Farben Grün und Cyan mit ihren entsprechenden Anteilen zusammen, so erhält man eine reinbunte Farbe auf der Grün-Cyan-Skala welche mit 70% Mengenanteil zur Gesamtfarbe beiträgt.

Gleiches gilt für die unbunten Farben Weiss und Schwarz, sie mischen sich zu einem 33%igen Grau mit einem Mengenanteil an der Gesamtfarbe von 30%.

Die Farbe kann jetzt nach Buntgrad, Buntart und Unbuntart angegeben werden:

Die Farbe besteht zu 30% aus Grauanteil und 70% aus einer reinbunten Farbe und hat somit einen Buntgrad von 70% resp. einen Unbuntgrad von 30%.

Die Buntart ist 4 Teile Grün zu 3 Teil Cyan.

Die Unbuntart ist ein 33%iges Grau.