RGB – Farbmodell

Der RGB-Farbraum ist ein additiver Farbraum, der Farbwahrnehmungen durch das additive Mischen dreier Grundfarben (Rot, Grün und Blau) nachbildet. Das Farbsehen des Menschen ist von drei Zapfentypen geprägt. Dieser Farbraum basiert im Prinzip auf der Dreifarbentheorie.[1]

Nach ersten Untersuchungen und Überlegungen zum Phänomen „Farbsehen“ im 18. Jahrhundert führten vor allem wissenschaftliche Untersuchungen im 19. Jahrhundert zu ersten quantitativen Theorien. Eine davon ist die Dreifarbentheorie. Danach können fast alle Farbreize durch das Mischen dreier Primärfarben nachgebildet werden. Das aus den drei Primärfarbreizen zusammengesetzte Lichtspektrum kann sich vom Spektrum des ursprünglichen Reizes stark unterscheiden, ohne dass das menschliche Auge einen Unterschied wahrnimmt: die beiden Farbreize sind metamer[2]. Können beide Farbreize nicht unterschieden werden, so ist es nicht nötig die genaue spektrale Verteilung für eine Rekonstruktion der Farbtöne zu speichern. Um diesen Farbreiz nachzubilden, reicht es aus, ein Zahlentripel zu speichern, das die Menge an rotem, grünem und blauem Licht beschreibt. Genau so wird eine Farbe im RGB-Raum beschrieben. Ist ein Rot, ein Grün und ein Blau in maximaler Intensität definiert, so können der Rotanteil R, der Grünanteil G und der Blauanteil B die Farbe beschreiben: Farbe = (R, G, B)

Die Wertebereiche für die Farbreize (R, G, B) können unterschiedlich festgelegt sein. Die klassische Darstellung lässt Werte zwischen 0 und 1 (d. h. 0 Prozent und 100 Prozent) zu. Dies orientiert sich an der praktischen klassischen Realisierung mittels Dämpfung vorhandenen Lichts. Computerorientierte Anwendungen verwenden häufig die an der klassischen Form der Abspeicherung angelehnte Schreibweise, es werden Ganzzahlen zwischen 0 und einer Maximalzahl wie 255 abgespeichert.

Da die Intensitätswahrnehmung des Menschen nach der Weber-Fechner-Regel nichtlinear ist, wird meist eine nichtlineare Kodierung für die Luminanz vorgenommen. Diese wird häufig als Gamma-Funktion bezeichnet, da die ersten Implementierungen die Potenzfunktion Y ~ L1/γ als Ansatz nutzten. Der Koeffizient Gamma mit γ > 1 beschreibt die Krümmung der Kurve. Die inverse Funktion ist L ~ Y γ.

Das Koordinatensystem hat neben dieser nichtlinearen Kodierung insgesamt 9 Freiheitsgrade, die für einen konkreten RGB-Raum festzulegen sind. Die Angaben können unterschiedlich erfolgen, was beim Anwender zu Verwirrungen führen kann. Für alle drei Primärvalenzen gibt es verschiedene Möglichkeiten

  • mittels der Normfarbtafel (x,y) unter Zusatz des Weißpunkts als Referenzhelligkeit

  • mittels der Matrix (Y,x,y) mit den Normfarbwertanteilen x und y und des Normfarbwertes Y, der hier als Maß für die Helligkeit dient

  • mittels der Matrix (X,Y,Z) und somit aller drei Normfarbwerte X, Y, Z, basierend auf den 1931 von der CIE festgelegten Spektralwertfunktionen.

Das farbige Feld des XYZ-Raumes steht für die Menge aller sichtbaren Farben. Das CIE-Normvalenzsystem wird anschaulich durch den Farbkörper nach Rösch wiedergegeben. Über ICC-Profile werden für die Farbeingabe- und Farbausgabegeräte, wie Monitor, Scanner, Drucker, die jeweils notwendigen Farbräume (RGB, CMYK) transformiert. Diese Transformation ist aber nicht eindeutig möglich. Der materiell jeweils realisierbare RGB-Farbraum liegt auf der Farbarttafel, genauer im CIE-Farbraum innerhalb eines Dreiecks. Ein solches Dreieck ist in der nebenstehenden Darstellung schwarz umrandet. Durch unterschiedliche Umformungen (meist als 3×3-Matrix) der Zahlenwerte und mittlerweile bessere technische Verfügbarkeit gibt es unterschiedlich definierte und normierte Varianten (s-RGB, Adobe-RGB, Bruce-RGB).


[1] Die Dreifarbentheorie oder Trichromatische Theorie oder Young-Helmholtz-Theorie ist eine historische Theorie zur Farbwahrnehmung im menschlichen Auge. Sie wurde um 1850 maßgeblich von Hermann von Helmholtz entwickelt, auf Basis einer älteren Theorie von Thomas Young.

[2] Mit Metamerie oder Metamerismus (griechisch meta für nach, mitten unter und griechisch meros für Teil, also „aus mehreren Teilen bestehend“) wird der Sachverhalt bezeichnet, dass verschieden zusammengesetzte Lichtspektren die gleiche Farbvalenz besitzen, also den gleichen Farbeindruck hervorrufen. Es gilt umgekehrt auch, dass eine Änderung der Beurteilungsbedingungen sowie ein Wechsel des „Normalbeobachters“ zu unterschiedlichen Farbwahrnehmungen führen kann. Zu den relevanten Beurteilsbedingungen gehört etwa die Lichtfarbe der Beleuchtung und die gewählte Lichtart.


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