DE102006056923A1

DE102006056923A1 - Farbsystem zur Darstellung der für das menschliche Auge sichtbaren Farben, Additives Farbmodell GOPB, sowie Substraktives Farbmodell V-TRY

Info

Publication number: DE102006056923A1
Application number: DE200610056923
Authority: DE
Inventors: Roland Stecher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-02
Filing date: 2006-12-02
Publication date: 2008-06-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Farbsystem zur Darstellung der für das menschliche Auge sichtbaren Farben. Das Farbsystem umfasst vier additive Grundfarben im Zentrum der Farbräume, sowie vier subtraktive Grundfarben an den Grenzen zwischen den Farbräumen.

Description

Stand der Technik
Additive Farbmischung
Die Additive Farbmischung (auch Additive Farbsynthese, Additives Verfahren oder Additionsverfahren) ist ein optisches Modell, welches das Mischverhalten von Lichtfarben beschreibt. Im Gegensatz zur Subtraktiven Farbsynthese entstehen die Mischfarben nicht durch wiederholte Einschränkung des Spektrums, sondern durch das Hinzufügen neuer Spektralbereiche. Das additive Verfahren arbeitet nach der Dreifarbentheorie von Young und Helmholtz.
RGB-Farbmodell
Hierfür werden die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau eingesetzt (so genanntes RGB-Modell), durch deren Kombination sich ein großer Teil des von Menschen wahrnehmbaren Farbraums erzeugen lässt.
Bei der additiven Farbsynthese ergibt sich Weiß als Summe aller eingesetzten Grundfarben, Schwarz als Abwesenheit von Licht.
Die additiven Grundfarben werden unter anderem in Röhrenmonitoren, LCD-Schirmen und Video-Projektoren zur Bilddarstellung verwendet. In der digitalen Bildbearbeitung sind die additiven Grundfarben eine Methode zur Farbbeschreibung.
Subtraktive Farbmischung
Die subtraktive Farbmischung (auch subtraktive Farbsynthese, subtraktives Verfahren oder Subtraktionsverfahren) ist ein optisches Modell, dass das Verhalten von Körperfarben bei der Mischung von Farbpigmenten beschreibt. Das entspricht der Absorption der Farbanteile des sichtbaren Lichtspektrums des weißen Lichts.
CMYK-Farbmodell
CMYK steht für Cyan (ein grünliches Blau), Magenta (ein zum Violett tendierendes Rot), Yellow (ein mittleres Gelb) und Key (Schwarz, zur Erhöhung des Kontrastes in dunklen Stellen) und ist ein subtraktives Farbmodell, welches die technische Grundlage für den modernen Vierfarbdruck bildet. Vereinfacht kann es als komplementär zum RGB-Farbmodell verstanden werden.
Auch Tintenstrahldrucker arbeiten meist mit CMYK-Farben. Viele Geräte weisen jedoch zusätzlich noch weitere Tinten auf: Durch eine oder mehrere hellere Abstufungen von Magenta und Cyan oder auch durch Grautöne wird das Streuraster des Druckers in hellen Farbmischungen weniger wahrgenommen.
Hexachrome
Hexachrome ist ein subtraktives Farbmischverfahren in der Druckindustrie, bei dem neben den CMYK-Farben noch Orange und Grün verwendet werden. Dieses Verfahren wurde entwickelt, um den verwendbaren Farbraum zu vergrößern. Auch die Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz wurden verändert. Der Patentinhaber, die Firma Pantone, hat dieses Verfahren entwickelt, bei dem neben einer wesentlich besseren Farbdarstellung bei Fotos (was nicht Entwicklungsziel war) der Druck von Sonderfarben ohne den Einsatz echter Sonderfarben möglich ist (wichtig im Verpackungsdruck).
Natural Color System
Der Aufbau des Natural Color System ist an den Ostwaldschen Doppelkegel angelehnt und wird speziell bei der Mischung von Lacken und Farben angewendet.
Das Natural Color System (NCS) ist ein vom Scandinavian Colour Institute in Stockholm entwickeltes Farbsystem, welches auf der natürlichen Farbwahrnehmung (Farbempfinden) des Menschen beruht. Das Natural Color System geht dabei von vier bunten Grundfarben aus, die vom Mensch als „reine Farben" empfunden werden – Gelb (Y), Grün (G), Rot (R) und Blau (B). Alle weiteren Farbtöne werden als Übergang zwischen diesen gesehen und in Prozentanteilen angegeben. Hinzu kommen die unbunten Farben Schwarz und Weiß.
Nachteile des Standes der Technik
Die oben genannten, bei Bildschirmen und im Druckbereich verwendeten Farbsysteme haben in speziellen Farbsegmenten gravierende Probleme bei der Farbwiedergabe. Der Farbumfang ist eingeschränkt und entspricht nur annähernd den für das menschliche Auge sichtbaren Farben. Auch bestehende Modelle mit vier, sechs und mehr Farben lösen diese Probleme nur teilweise.
Additive Farbmischung (RGB-Modell für Bildschirme, Projektoren)
Das bestehende RGB-Modell hat vor allem im satten Grün-Bereich Schwächen. Ein sattes Grün, Türkis und Aquamarintönen können mit dem RGB-Modell nicht dargestellt werden. Zusätzlich gibt es Schwächen im reinen und hellen Gelb-/Orangebereich.
Subtraktive Farbmischung (CMYK, Hexachrome für Druck)
Das bestehende CMYK-System hat mit seinen drei Buntfarben große Schwachstellen bei der Darstellung von Blau- und Violett-Tönen, reinem Orange und reinem Grasgrün. Das Hexachrome-System hat zwar durch die zwei zusätzlichen Farben Orange und Grün eine bessere Wiedergabe der Grün- und Orangetöne, aber auch bei diesem System gibt es trotz der Anwendung von insgesamt fünf Buntfarben Schwächen im Blau- und Violett-Bereich. Auch der Einsatz von einer oder mehreren hellen Abstufungen von Magenta und Cyan, wie sie bei Tintenstrahldrucker üblich sind, bringen bei Blau- und Violett-Tönen keine wesentlichen Verbesserungen.
Subtraktive Farbmischung (NCS-System für Farben, Lacke)
Das NCS-System hat durch die Verwendung der vier Buntfarben (Gelb, Grün, Rot und Blau) zwar eine bessere Darstellung der Blautöne, jedoch große Schwachstellen im kühlen Rot, Magenta-, Purpur- und Violett-Bereich.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein allgemeines Farbsystem, sowie ein additives und ein subtraktives Farbmodell zur verbesserten Darstellung der für das menschliche Auge sichtbaren Farben sowohl in additiven Emissionsspektren, als auch in subtraktiven Absorptionsspektren zu entwickeln.
Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1, durch die Merkmale des Anspruchs 2, sowie durch die Merkmale des Anspruchs 5.
Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft demnach ein auf einem Kernfarben-System basierendes Farbmodell mit vier additive Grundfarben im Zentrum der Farbräume und vier subtraktiven Grundfarben an deren Grenzen.
Das Kernfarben-System basiert auf der Grundidee, dass sich das komplette für den Menschen sichtbare Farbspektrum in 4 grundsätzliche, dem menschlichen Empfinden entsprechende, Farbräume gliedern lässt.
Es sind dies der Farbraum um Orange (vom warmen Gelb, über Orange bis zum warmen Rot), der Farbraum um Purpur (vom kühlen Rot, über Purpur bis zum reinen Violett), der Farbraum um das reine Blau (vom reinen Violett, über Blau bis zum Türkis) und der Farbraum um Grasgrün (von Türkis, über Grün bis zum kühlen Gelb).
Zum jeweiligen Farbraum gehören auch die Aufhellungen ins Weiß, die Abdunklungen ins Schwarz und die Mischungen in die Graubereiche.
Im Zentrum dieser vier Farbräume befinden sich die vier Farben Grün, Orange, Purpur und Blau (GOPB). Sie sind vorzugsweise zugleich die vier Grundfarben einer erweiterten additiven Farbmischung, welche ein zweiter Gegenstand der Erfindung ist.
An den Grenzen zwischen den vier Farbräumen befinden sich die 4 Farben Violett, Türkis, Rot und Yellow (VTRY). Sie bilden vorzugsweise die vier Grundfarben einer erweiterten subtraktiven Farbmischung, welche ein dritter Gegenstand der Erfindung ist.
Die Grundfarbe Yellow hat weder grünliche noch rötliche Anteile und entspricht dem CMY-Yellow. Das Rot liegt zwischen Rot und Magenta und hat weder Anteile von Gelb noch von Blau. Das reine helle Violett, liegt zwischen Blau und Purpur, Rot- und Blauanteile sind zu ähnlichen Teilen vorhanden. Ebenfalls bei der Grundfarbe Türkis, die zwischen Grün und Cyan liegt.
Zusammen ergeben sie die 8 Grundfarben des Kernfarben-Systems.
Additive Farbmischung GOPB
Im Vergleich zum bestehenden RGB-Modell bringt vor allem das zusätzliche reine Blau des GOPB-Modells (nicht zu verwechseln mit dem rötlichen Blau des RGB-Modells) eine starke Verbesserung der Wiedergabe von Grün-Blau-Farbtönen. Die Grundfarbe Orange hat im Vergleich zum RGB-Red mehr Gelbanteil und bringt zusätzlich Verbesserungen im Gelb- und Orange-Bereich. Die Grundfarbe Purpur schließt das fehlende Segment zwischen reinem Blau und Orange. Das GOPB-Farmmodell kann z.B. bei Röhrenmonitoren, LCD-Bildschirmen und Video-Projektoren angewendet werden.
Subtraktive Farbmischung VTRY
Die zusätzliche reine helle Violett im VTRY-Modell bringt wesentliche Verbesserungen in der Wiedergabe der Blau- und Violett-Töne. Die Grundfarbe Türkis hat im Vergleich zum Cyan mehr Gelbanteile und ermöglicht dadurch eine bessere Farbsättigung bei den satten Grüntönen. Das Rot im VTRY-Modell hat weniger Blauanteil als das CMY-Magenta und erreicht dadurch eine Verbesserung der Farbreinheit in den Rot- und Orangetönen. Das Anwendungsgebiet für das VTRY-Modell umfasst z.B. das Mischen von Farbmitteln und Lacken
Optimaler Fünffarben-Druck VTRY+K
Der optimale Fünffarben-Druck besteht aus den vier Grundfarben Violett, Türkis, Rot, Yellow und der zusätzlichen Druckfarbe Schwarz zur Erhöhung des Kontrastes. Es erreicht einen beachtlich größeren Farbumfang als der geläufige Vierfarbendruck (CMYK-Modell, Euroskala, ISO-Skala, ISO 2846).
Einfacher Fünffarben-Druck V-CMYK
Beim einfachen Fünffarben-Druck werden anstatt Türkis und Rot die beiden Farben Cyan und Magenta aus dem CMYK-Modell beibehalten. Es kommt lediglich die Grundfarbe Violett als fünfte Farbe dazu. D.h. die CMYK-Farben in den Farbwerken müssen nicht ausgetauscht werden, lediglich im fünften Farbwerk wird Violett ergänzt.
Bei diesem Modell gibt es starke Verbesserungen im reinen und tiefen Blau, Violett und Purpurbereich, jedoch keine im Grün- und Orangebereich.

Claims

Farbsystem zur Darstellung der für das menschliche Auge sichtbaren Farben, gekennzeichnet durch vier additive Grundfarben im Zentrum der Farbräume, sowie vier subtraktive Grundfarben an den Grenzen zwischen den Farbräumen.
Additives Farbmodell zur Darstellung von durch das menschliche Auge wahrnehmbaren Farben durch Emission unterschiedlicher Spektralbereiche im vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Teil des Lichts in veränderbarer Intensität, wobei die Farbe Schwarz durch Abwesenheit aller Spektralbereiche, und die Farbe Weiß durch Anwesenheit aller Spektralbereiche darstellbar ist, gekennzeichnet durch eine Verwendung der Spektralbereiche von vier jeweils in aneinandergrenzenden Farbräumen liegenden Kernfarben, wobei die vier Kernfarben in ihrer Intensität individuell steuerbar sind, um alle durch das menschliche Auge wahrnehmbaren Farben in beliebiger, veränderlicher Intensität in einem Emissionsspektrum darzustellen.
Additives Farbmodell nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Verwendung der Farben Grün, Orange, Purpur und Blau (GOPB) als Kernfarben.
Additives Farbmodell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernfarbe Orange in einem Farbraum um Orange, der vom warmen Gelb, über Orange bis zum warmen Rot reicht liegt, die Kernfarbe Purpur in einem Farbraum um Purpur, der vom kühlen Rot über Purpur bis Violett reicht liegt, die Kernfarbe Blau in einem Farbraum um reines Blau, der von Violett-Blau über Blau bis zum Türkis reicht liegt, und die Kernfarbe Grün in einem Farbraum um Grasgrün, der von Türkis über Grün bis zum kühlen Gelb reicht liegt.
Subtraktives Farbmodell zur Darstellung von durch das menschliche Auge wahrnehmbaren Farben durch eine veränderliche Absorption unterschiedlicher Spektralbereiche im vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Teil des Lichts durch eine Verwendung von jeweils unterschiedliche Spektralbereiche absorbierender Grundfarben in unterschiedlicher Intensität, wobei die Farbe Schwarz durch Absorption aller Spektralbereiche und die Farbe Weiß durch Reflexion aller Spektralbereiche darstellbar ist, gekennzeichnet durch eine Verwendung von mindestens vier Grundfarben, wobei die Farbe Violett eine der Grundfarben ist.
Subtraktives Farbmodell nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Verwendung der Farben Violett, Türkis, Rot und Gelb als Grundfarben, die jeweils an den Grenzen zwischen durch Kernfarben Grün, Orange, Purpur und Blau (GOPB) gebildeten Farbräumen liegen, um durch Mischung der Grundfarben in veränderlicher Intensität alle durch das menschliche Auge wahrnehmbaren Farben in beliebiger, veränderlicher Intensität in einem Absorptionsspektrum darzustellen.
Subtraktives Farbmodell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfarbe Gelb der Grundfarbe Yellow im Cyan-Magenta-Yellow-Key (CMYK) – Modell entspricht.
Subtraktives Farbmodell nach Anspruch 5, 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Verwendung der Farbe Schwarz in veränderlicher Intensität, zur Erhöhung des Kontrasts bei einer Verwendung des subtraktiven Farbmodells zur Herstellung von Druckerzeugnissen.
Subtraktives Farbmodell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe Violett zusätzlich zu den Farben des Cyan-Magenta-Yellow-Key (CMYK) – Modell