Farben codieren


Das RGB-Modell

Im vorangegangenen Kapitel haben Sie erfahren, dass das menschliche Auge am besten die Farben rot, grün und blau wahrnehmen kann und Monitore dementsprechend mit genau diesen drei Farben arbeiten. Dahinter stand das RGB-Modell. Ein Pixel auf dem Monitor besteht also aus drei Farbkanälen, die entsprechend codiert werden müssen.

Beim RGB-Farbmodell werden die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau gemischt (additives Farbmodell - die Farben werden zueinander addiert: Je höher die Farbwerte, desto heller). Alle drei Farben in maximaler Stärke ergeben zusammen Weiß.

RGB-Modell

Für die Praxis ist vornehmlich relevant, dass Bilder abgespeichert werden können und der Monitor muss die Information erhalten, wie stark die einzelnen Lampen (genauer Subpixel) leuchten sollen. Hinter beiden Aufgaben verbirgt sich letztendlich die Codierung von Farben. Man hat sich daher folgende Codierung überlegt. Für jeden Bildpunkt (Pixel) stehen 24 Bits zur Verfügung. Die ersten acht Bit geben den Rotanteil an, die zweiten 8 Bit den Grünanteil und die dritten 8 Bit den Blauanteil (3 x 8 Bit = 24 Bit) Mit 8 Bit kann man im Binärsystem 256 verschiedene Werte darstellen, also die Zahlen zwischen 0 und 255. Daraus ergibt sich für eine (Teil-)Farbe eine 256-fache Abstufung. Null bedeutet dabei, dass die Lampe im Monitor, Display o.ä. gar nicht leuchtet und 255 die maximale Intensität hat.

Lernziel: Farbcodierung

Sie sollten in der Lage sein:

  • die Codierung in Dezimal und Binär für die Farben des RGB-Farbkreises anzugeben. (Mit der Quest unten können Sie ihr Wissen überprüfen.)

Da sich jede Farbe aus den RGB-Faben zusammensetzt, können insgesamt 256 x 256 x 256 = 16 777 216 Farben dargestellt werden. Das sind ganz schön viele. Auf der Seite der Universität Mannheim wird angegeben, dass der Mensch in der Lage ist, bis zu 20 Millionen Farben zu unterscheiden. Theoretisch macht es also durchaus Sinn, jede Farbnuance abbilden zu können und dafür für jedes Pixel 24 Bit zu "verbrauchen". Bilder mit einer Farbtiefe von 24 Bit werden als True Colors = echtfarben bezeichnet, da sie am natürlichsten wirken. Der Speicherplatz ist jedoch dann oftmals sehr groß. Manche Dateiformate für Bilder wie z.B. gif oder jpg verwenden daher andere Codierungsformen, um Speicherplatz zu sparen.


RGB-Modell in der Praxis

Genau diese drei Angaben (rot, grün, blau) kann man bei der Arbeit mit Farben, z.B. in einem Textverarbeitungsprogramm, manuell einstellen. Die Ähnlichkeit mit dem Farbkreis oben ist unübersehbar; es zeigt jedoch zudem viele Zwischenstufen. vgl. Abb.

Quest: RGB-Modell bei der Textverarbeitung

Öffnen Sie OpenOffice bzw. LibreOffice und finden Sie heraus, wie Sie die Farben von z.B. Buchstaben nach dem RGB-Modell verändern können.

Kopieren Sie die Grafik mit den vier Farben in Paint und finden Sie mittels Pipettenfunktion sowie Palette bearbeiten heraus, wie der RGB-Code für die Farben jeweils lautet. Geben Sie in der entsprechenden Schiftfarne die Zahlenwerte an und speichern Sie die Daten in der entsprechenden odt-Datei.

Helltürkis, Hellmagenta, Weiß und Schwarz

(5 XP)

Quest: Praxis: Arbeit mit Farben

Bei dieser Quest sollen Sie kreativ werden und ein digitales Produkt erstellen, bei dem Sie ihr Wissen über die Codierung anwenden und zeigen:

Erstellen Sie z.B. die erste Seite einer Präsentationsseite, ein Plakat, einen Gutschein, eine Einladung o.ä. (z.B. in Impress).

Entscheiden Sie sich für ein Thema mit markanten Farben (z.B. das Logo der Schule) (eine Farbe wäre zu wenig!) . Alle verwendeten Farben sollten aus dem Grafik-/Bildmaterial stammen (Tipp: Fotos/Bilder helfen durch die Vielfalt der Farben.)

Verwenden Sie diese Farben im Design ihres Produkts. Fügen Sie hierfür graphische Elemente (Kästen, Balken o.ä.) und Schrift mit sinnvoll gewähltem Farbeinsatz ein.

Für eine erfolgreiche Questabgabe müssen Inhalt und Design ansprechend und umfangreich umgesetzt worden sein.

Lassen Sie die Datei der Lehrkraft auf die vereinbarte Art und Weise zukommen.

(20 XP)


Exkurs: Subtraktive vs. additive Farbmischung

Der eine oder andere von ihnen denkt jetzt vielleicht: „Moment mal, im Kunstunterricht waren doch immer Rot, Blau und Gelb die Grundfarben, aus denen wir andere Farben gemischt haben." Das liegt daran, dass die Farben im Tuschkasten nicht selbst leuchten, sondern Farbanteile aus dem Licht, mit dem sie angestrahlt werden absorbieren.

Ein gelber Gegenstand absorbiert die Farbe Blau und reflektiert die Farben Rot und Grün. Dadurch nehmen wir den Gegenstand als Gelb wahr. (vgl. Farbkreis oben)

Alle Gegenstände, die selbst nicht leuchten, sondern das Licht nur reflektieren, arbeiten nach dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung. Dabei werden dem weißen Licht mithilfe der Grundfarben Magenta, Cyan und Gelb, die roten, grünen bzw. blauen Farbanteile entzogen. Cyan, Magenta und Gelb finden wir daher z.B. auch als Grundfarben im Drucker.

Druckerpatrtonen

Wir unterscheiden diese Farbmischung von der additiven Farbmischung bei der die Anteile der Grundfarben Rot, Blau und Grün additiv zu einer neuen Farbe zusammengesetzt werden. Diese Farbmischung findet bei allen selbstleuchtenden Geräten, wie z.B. dem Monitor statt. Bei der additiven und der subtraktiven Farbmischung handelt es sich also nicht um widersprüchliche Modelle, sondern lediglich um zwei verschiedene Sichtweisen desselben Sachverhalts.

Wenn Sie mehr zu diesem Phänomen lesen möchten, dann schauen Sie einmal hier: Link