Falschfarben

Eine Falschfarbendarstellung oder Fehlfarbendarstellung ist eine Grafik, in der gezielt Farben verwendet werden, die vom natürlichen Farbeindruck abweichen. Daher rührt auch die Bezeichnung Falschfarben oder Fehlfarben. Wissenschaftler verwenden diese, um feine Nuancen eines Farbtons oder einer Graustufe in einem Bild deutlich unterscheidbar zu machen. Bei der Falschfarbendarstellung im wörtlichen Sinne werden die Farbkanäle des Originalbildes anderen Farben zugeordnet – beispielsweise Rot zu Blau und Blau zu Grün.

Bei der Farbkodierung werden einzelnen Helligkeitsstufen eines Farbtons verschiedene Farbwerte zugeordnet. (Siehe auch Äquidensiten)

Ein Falschfarbenbild des Mondes, aufgenommen mit drei Farbfiltern
Farbkodierte Darstellung (oben) eines Graustufenbildes (unten). Rechts die verwendete Farbskala.
Farbkodierung durch farbige Äquidensitenschar einer Röntgenaufnahme (rechte Hand)

Wahrnehmung

Pferde haben viele Fellfarben, aber Franz Marc gibt sie in seinem Bild als blau wieder

Der Mensch kann natürliche Farbreize als Farbvalenz wahrnehmen. Diese Transformation des physikalischen Signals in eine psychologische Wahrnehmung erfolgt in dem natürlichen (angeborenen) und „erfahrungsgemäß beeinflussten“ LMS-Farbraum. So wird ein Farbreiz bestimmter spektraler Zusammensetzung von allen normalsichtigen Menschen aus unterschiedlichen Kulturkreisen nahezu gleich „gesehen“. Üblicherweise ist es das Ziel einer bildlichen Darstellung, die Naturfarbe empfindungsgemäß korrekt darzustellen, indem die Transformation dem Sehsinn gerecht erfolgt.

Kunstmaler mit der ältesten „bildgebenden Methode“ haben ihre künstlerische Freiheit genutzt. Dem Maler gelingt es, die am Modell wahrgenommene Farbvalenz willentlich durch Auswahl der Farbmittel seiner individuellen Palette als anderen Farbreiz auf der Leinwand darzustellen. Als Beispiele sind hier zu nennen Blaues Pferd I, Die gelbe Kuh von Franz Marc Blaue Pferde auf rotem Gras von Michail Filippowitsch Schatrow und leicht finden sich weitere Gemälde.

Durch bildgebende Verfahren ist es möglich, die spektrale Zusammensetzung der Bildelemente auf der „Eingangsseite“ in einen anderen Farbraum umzuwandeln und so als Falschfarbe auszugeben. Unbeabsichtigt passiert es beim Versagen des automatischen Weißabgleichs als Farbstich. Bei den gewollten Anwendungen können geringe Unterschiede im Farbton in deutlicher sichtbare umgesetzt werden.

Der Falschfarbendarstellung liegt das Prinzip zugrunde, dass die Farbwahrnehmung des menschlichen Auges zwar auf einige hundert Helligkeitsstufen eines Farbtons begrenzt ist, aber etwa eine Million Farbschattierungen unterscheiden kann[1]. Statt einer Grauskala, die von weiß bis schwarz reicht, wird eine Farbskala verwendet, die von gelb über rot bis blau reichen kann. Dadurch entstehen Bilder, die Details wesentlich deutlicher erkennen lassen, sofern der Farbgradient für das Auge gleichmäßig verläuft: Wissenschaftliche Farbskalen stellen nicht nur Gradienten im Bild unverzerrt dar, sondern sind auch für Leser mit jeglicher Form von Farbsehschwächen lesbar.[2]

Anwendungen

Farbkodierte Darstellung eines PET-Bildes der Gehirnaktivität

Falschfarbendarstellung

Luftbildaufnahmen und Satellitenbilder sind klassische Anwendungsgebiete der Falschfarbendarstellung. Bei diesen Bildern wird häufig nicht mit Farbfilmen gearbeitet, die auf eine möglichst natürliche Farbwiedergabe für das menschliche Auge optimiert sind, sondern es werden einzelne Spektralbereiche mit Farbfiltern auf Schwarzweißfilme oder farbunempfindliche elektronische Sensoren abgebildet. Auch unsichtbare Strahlung wie ultraviolettes oder infrarotes Licht kann so aufgenommen werden. Solche multispektralen Aufnahmen sind beispielsweise geeignet, um leicht Vegetationsflächen von Ödland oder bebautem Gebiet zu unterscheiden, selbst wenn diese für das menschliche Auge eine ähnliche Farbe haben. In einer Falschfarbendarstellung kann beispielsweise der Vegetation ein Rotton zugeordnet werden und dem Ödland ein Blauton.

Farbkodierung

Farbkodiertes Wärmebild eines Hundes

Viele bildgebende Verfahren der Medizin, wie die Magnetresonanztomographie, Ultraschall oder Röntgentomographie, oder der Physik, wie die Thermographie, erzeugen Bilder, die keine Farbinformation enthalten. Für solche Bilder erzielt man eine farbkodierte Darstellung, indem die einzelnen Graustufen durch unterschiedliche Farben repräsentiert werden, um kleine Nuancen im Bild deutlich zu erkennen.[2] Bilder zur Darstellung von Temperaturunterschieden werden Heatmap genannt. Eine unverzerrte und universell-lesbare Darstellung von Daten wird mit wissenschaftlichen Farbskalen erreicht.[2]

Beispielsweise können in einer Röntgentomographie verschiedene Gewebetypen in verschiedenen Farben dargestellt werden. Grundlage dafür ist eine hohe Farbauflösung des verwendeten Scanners.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. E. Br. Goldstein: Sensation and Perception. Itps Thomson Learning, 2003, ISBN 978-0-534-63991-4
  2. a b c Fabio Crameri, Grace E. Shephard, Philip J. Heron: The misuse of colour in science communication. In: Nature Communications. Band 11, Nr. 1, 28. Oktober 2020, ISSN 2041-1723, S. 5444, doi:10.1038/s41467-020-19160-7, PMID 33116149, PMC 7595127 (freier Volltext) – (nature.com [abgerufen am 7. Dezember 2020]).

Weblinks

Commons: Falschfarben – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Auf dieser Seite verwendete Medien

PET1.jpg
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X-Ray image of right hand; colored equidensity-series using pseudo-solarization.jpg
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X-Ray image of right hand; colored equidensity-series using pseudo-solarization, B&W copies which were developed in a chromogenic developer and then sandwiched in register
Mirau Interference Sample.png
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Mit einem Mirau-Objektiv aufgenommenes Mikroskopbild eines ebenen, leicht zur optischen Achse geneigten Spiegels. Die untere Bildhälfte zeigt das Originalbild, die obere Bildhälfte eine Falschfarbendarstellung desselben. Ein Pixel ist auf dem Objekt etwa 1,5 µm groß, das ganze Bild ist etwa 0,5 mm breit.
Moon - False Color Mosaic.jpg
Diese Falschfarbenfotografie ist aus 15 Bildern des Mondes, die durch drei Farbfilter mit der Kamera der Galileo-Sonde während der Durchquerung des Erde-Mond-Systems am 8. Dezember 1992 aufgenommen wurden, zusammengesetzt. Als diese Ansicht aufgenommen wurde, war die Sonde 425.000 Kilometer vom Mond und 69.000 Kilometer von der Erde entfernt. Die Falschfarbendarstellung erleichtert die Interpretation der Oberflächenzusammensetzung des Mondes. Regionen, die rot erscheinen, sind im Allgemeinen Hochlandgebiete, während blaue bis orangefarbene Schattierungen alte vulkanische Lavaflüsse der Mare anzeigen. Blauere Mare enthalten mehr Titan als die orangefarbenen Regionen. Das Mare Tranquilitatis, als dunkelblaue Fläche auf der rechten Seite zu erkennen, enthält mehr Titan als das Mare Serenitatis, eine etwas kleinere kreisförmige Fläche, die sich unmittelbar oben links an das Mare Tranquilitatis anschließt. Blaue und orangefarbene Gebiete, die viel von der linke Seite des Mondes in dieser Darstellung bedecken, stellen viele einzelne Lavaflüsse im Oceanus Procellarum dar. Dei kleine purpurnen Gebiete nahe der Bildmitte sind pyroklastische Ablagerungen, die bei explosiven vulkanischen Eruptionen entstanden. Der junge Krater Tycho, mit einem Durchmesser von 85 Kilometer ist deutlich am unteren Rand des Fotos zu sehene, wo Teile der Mondscheibe fehlen.
Infrared dog.jpg
Thermogram (infrared image) of Rusty the dog, with Fahrenheit temperature scale. Approximate Celsius scale was added later by Wikipedia.