F b A1Farben A1

FARBENFARBEN UND OPTISCHE TÄUSCHUNG UND OPTISCHE TÄUSCHUNG

F b A1 1 FarbeFarben A1.1. Farbe

Farbe "existiert" nur subjektiv beim Sehenden.Ändert sich ein Glied in der Ursache-Wirkungs-Kette, ändert sich die Empfindung "Farbe".

F b Unterschiedliche LichtquellenFarben Unterschiedliche Lichtquellen

N li h A Glühl (2856K) Normlicht A: Glühlampe (2856K)

Xenonlampe

Normlicht D65: Sonnenlicht auf Erde (Oberflächentemp 5870K Normlicht D65: Sonnenlicht auf Erde (Oberflächentemp. 5870K, durch Atmosphäre blauverschoben

F b OberflächenFarben Oberflächen

weißes Licht: alle Frequenzen des sichtbaren Spektralbereichs (Sonne)

frequenzunabhängige, diffuse Streuung d h i hti T il h F (d ) durchsichtige Teilchen, Fasern (d<<)

Wasserdampf, Zucker, Papier, weiße Anstriche (Zink-, Titanoxid in Acrylkunststoffen etc.)

glatte Oberflächen

Reflexion (siehe Fresnelgleichungen), "Glanz"

n zwischen Teilchen und Oberfläche klein weniger Streuung n zwischen Teilchen und Oberfläche klein weniger Streuung (nasse Farben dunkler, da weiß fehlt)

diffus reflektierende Oberflächen mattgrau, "Grau" abhängig von Reflexionsgrad Helligkeit von Geometrie und Beobachtungswinkel abhängigHelligkeit von Geometrie und Beobachtungswinkel abhängig

( sin , Lambertsches Gesetz)

grauglänzend: ca. 70-80% Reflexion (Metalle)

F b 7 2 Farben sehenFarben 7.2. Farben sehen

Auge: Stäbchen sehr empfindlich (grün/blau), kein Farbeindruck

Zäpfchen (3 Typen: blau/grün/rot), im Bereich bester Abbildung des Augesdes Auges

Lichtabsorption in Biomolekül Rhodopsin: Farbstoff 11.cis-Retinal, eingebaut in Protein "Opsin". Absorption eines Photons führt zu Strukturänderung des Moleküls desStrukturänderung des Moleküls, des Proteins und im weiteren zu Enzymkaskade durch Öffnen von Ionenkanälen Reizsehr empfindlich: ca. 30 Photonen pro Sekunde bei Dunkeladaption

F b FarbreizFarben Farbreiz

setzt sich zusammen aus Reiz der 3 Rezeptoren

R+G+B ergibt die Gesamterregung (Helligkeit)

Der Farbeindruck (unabhängig von Helligkeit) wird durch die relativen Erregungen r, g, b wiedergegeben: g g g g gz.B.: b = B/(B+G+R); r, g, b < 1

Farbdreieck

K l tä f b b b i Komplementärfarben: geben bei Addition weiß (z.B.: M+G, mit M=R+B)

F bFarben

F b 7 3 Entstehung von FarbenFarben 7.3. Entstehung von Farben

additive Farbmischung RGB (Fernseher, Monitor, etc.)

subtraktive Farbmischung (Pigmente, Filterung durch Absorption)

Kompromiss aus Farbstärke und Teilchengröße, Streuung (Mie p g gd~) notwendig

Absorption durch Resonanzfrequenzen im Sichtbaren: lange Molekülketten mit leicht beweglichen ElektronenMolekülketten mit leicht beweglichen Elektronen, Enregiebänder in Festkörper und Flüssigkeiten – Verbreiterung

Tintenstrahldrucker 3, Kunstdruck ca. 12 Komponenten

eingetrocknete, dicke Tinte reflektiert Komplementärfarbe

F b Entstehung von FarbenFarben Entstehung von Farben

strukturelle Farbgebung: (besonders bei Insekten)

h h h F bi t ität sehr hohe Farbintensität

dünne Filme: Spiegel/Antireflexschichten in Augen etc., grüne Farbe bei Raupen (durch nichtideale Dickenverteilung)

E l C

wird Wasser zwischen Schichten verloren: Emplea Core

(Schmetterlingraupe)

Schichten verloren: Farbänderung

F b strukturelle FarbgebungFarben strukturelle Farbgebung

Streuung +Farbstoffe in kleinen Teilen

Beugung: schillernde Farben d> (CD)

sehr kleine Strukturen:sehr kleine Strukturen: 0.Ordnung Gitter – hohe Reflektivität

d~ bevorzugt blau erste Erfolge beierste Erfolge bei Herstellung: d=440nm

Morphusphotonische Kristalle

F b 7 4 IllusionenFarben 7.4. Illusionen

Trägheit des Auges, der Bilderkennung Nachbilder s/w und Farbe (Komplementärfarben)

rot-grün Täuschung

Fli k f b Flickerfarben

Optimierung auf Erkennung von Änderung Bewegung

Graustufenkontrast

F b IllusionenFarben Illusionen

Farbkontrast

Geometrie/Gesichtsfeld (Ergänzung) Geometrie/Gesichtsfeld (Ergänzung)

Verzerrung

Größenverzerrung

F b IllusionenFarben Illusionen

Bildumsetzung

F bFarben