Farbe und Licht – diese Grundlagen benötigen Sie für Photoshop

Wer Photoshop benutzt, arbeitet mit Farbe. Was aber ist Farbe überhaupt und wie wird sie digital repräsentiert? Was steckt hinter den Zahlen in den Dateien? Wer darüber nicht Bescheid weiß, kann auch nicht sinnvoll und erfolgreich mit Photoshop arbeiten. Deshalb beginnen wir mit einem Ausflug in diesen wichtigen und interessanten Bereich.

Wie empfinden wir Farbe?

Sichtbares Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen mit Längen von ca. 380 bis ca. 780 Nanometer. Die verschiedenen Wellenlängen differenzieren unsere Augen und unser Sehzentrum als Farbe. Physikalisch existiert nur das Farbspektrum des Regenbogens – es reicht von Rot über Gelb, Grün und Cyan bis zu Blau:

Die Spektralfarben von Rot über Gelb und Grün bis Blau: Teilt man einen Strahl weißen Lichts über ein Glasprisma (bei einem Regenbogen durch Wassertröpfchen) auf, dann erhält man genau dieses Spektrum.

Wo aber ist hier Magenta (Purpur), wo sind Weiß, Grau und Schwarz, wo sind die Pastelltöne? Hier handelt es sich immer um Mischungen aus Licht verschiedener Wellenlängen. Bei gleichen Anteilen aller Energien sehen wir Weiß oder Grau, bei leichten Ungleichgewichten Pastelltöne, bei Abwesenheit von Licht Schwarz. Magenta ist eine Mischung aus den beiden Enden des Spektrums, also aus Rot und Blau. Über Magenta schließt sich das Spektrum zum Farbkreis:

Die CIE-Normfarbtafel (links): Das Koordinatensystem wird definiert durch idealisierte Farben, innerhalb derer sich alle sicht- und darstellbaren Farben eintragen lassen – sie bilden eine Schuhsohlenform. Außen liegen die Spektralfarben, Rot und Blau werden durch die Purpurgerade verbunden. Hier schließt sich der Kreis (rechts), …
... der sich idealisiert auch als Farbkreis darstellen lässt. Weiß befindet sich in der Mitte, die Primärfarben der Farbstoffmischung (Cyan, Magenta und Gelb) liegen auf der Peripherie des Kreises jeweils genau in der Mitte zwischen den Primärfarben der Farblichtmischung (Rot, Grün und Blau). Komplementärfarben liegen sich exakt gegenüber.

Jetzt müssen wir uns kurz der Physis des Sehens zuwenden. Das menschliche Auge kann die Wellenlängen und Intensitäten des eintreffenden Lichts keineswegs genau messen. Es besitzt für das Farbensehen drei verschiedene Arten von Sensorzellen, die durch eingelagerte Farbstoffe jeweils nur für bestimmte Bereiche der Spektralfarben empfindlich sind: für Blau, für Grün und für Gelb bis Rot.

Das hat eine höchst interessante Folge: Aus einer subjektiv erkannten Farbe können wir nicht auf deren spektrale Zusammensetzung schließen. Und mehr noch: Ein und dieselbe Farbempfindung kann mit spektral völlig unterschiedlich zusammengesetztem Licht hervorgerufen werden:

Der Farbeindruck »Gelb« entsteht nicht nur dann, wenn ausschließlich gelbes Licht auf die Netzhaut fällt (links), sondern in gleicher Weise auch dadurch, dass grünes und rotes Licht zu ungefähr gleichen Teilen die Netzhaut erreicht (rechts). In beiden Fällen werden die grün- und rotempfindlichen Rezeptoren ungefähr gleich gereizt – der Sinneseindruck »Gelb« entsteht.

Das bedeutet aber auch, dass wir mit nur wenigen Farben (auch Primärfarben genannt) praktisch die gesamte Palette an Farben erzeugen können – durch deren Mischung. Analog zu den drei Rezeptorarten des Auges benötigen wir hierfür mindestens drei Primärfarben, deren spektrale Emission möglichst weit auseinanderliegen: Rot, Grün und Blau.