Simultan - Farbkontrast pur

Der Simultankontrast ist ein Phänomen in der Farbwahrnehmung, bei dem die Farben eines Objekts durch die Umgebung, in der sie betrachtet werden, beeinflusst werden. Wenn zwei Farben nebeneinander oder nahe beieinander betrachtet werden, können sie sich visuell verändern und sich gegenseitig beeinflussen, was zu einem Kontrast zwischen den Farben führt. Die Abbildung veranschaulicht das: die greuen Punkte haben alle den exakt gleichen Grauton - aber durch die verschiedenen angrenzenden Farben wirken sie jeweils anders.

Zunächst kann ein einfaches Bild die mächtige Wirkung des Simultankontrastes demonstrieren. Es stammt von David Novick, einem Professor für Ingenieurspädagogik an der Universität Texas in El Paso. Was sieht man? Farbige Kugeln mit waagerechten, farbigen Streifen, oder?

Der Simultankontrast wird in Kunst und Design verwendet, um visuell feine, kaum wahrnehmbare Effekte zu erzeugen und die Wahrnehmung von Farben zu beeinflussen. Bildende Künstler können den Simultankontrast nutzen, um bestimmte Farben in ihren Gemälden zu betonen oder um subtile Schattierungen und Abstufungen zu erzeugen. Der Effekt ist viel stiller und zurückhaltender als zum Beispiel der Hell-Dunkel-Kontrast oder der Komplementärkontrast. Der Simultankontrast verstärkt sich bei längerer Betrachtung - dadurch kann das Bild in seiner ästhetischen Wirkung reifen. Diese kaum wahrnehmbare Veränderung ist für viele faszinierend und lädt zum längeren Verweilen und Betrachten ein.

Zwei Arten des Simultankontrastes

Es gibt zwei Haupttypen des Simultankontrasts:

• Simultane Helligkeit: Wenn eine helle Farbe neben einer dunklen Farbe platziert wird, erscheint die helle Farbe heller und die dunkle Farbe dunkler, als sie tatsächlich sind. Dies liegt daran, dass das menschliche Auge die Helligkeit von Farben in Relation zu ihrer Umgebung wahrnimmt. Wenn zwei Farben mit unterschiedlicher Helligkeit nebeneinander stehen, verstärkt sich der Helligkeitsunterschied zwischen ihnen.
• Simultane Farbkomplementarität: Wenn zwei komplementäre Farben (Farben, die sich im Farbkreis direkt gegenüberliegen) nebeneinander betrachtet werden, verstärken sie sich gegenseitig und erscheinen lebendiger und intensiver. Zum Beispiel erscheint ein leuchtendes Rot neben einem intensiven Grün noch leuchtender und intensiver, da sie sich visuell ergänzen. Siehe dazu: Wie funktioniert der Komplementärkontrast?

Simultankontrast (Helligkeit) simulieren

Mit Hilfe des folgenden Tools lässt sich der Simultankontrast ganz einfach simulieren. Die beiden Quadrate wirken unterschiedlich hell, dabei haben sie natürlich exakt den gleichen Grauwert. Mit Hilfe des Schiebereglers kann man den Hintergrund verschwinden lassen.

Was zeigt das nun? Das Auge verstärkt den Unterschied zwischen zwei Farben. Dadurch wirkt das linke Quadrat heller (und der Umraum dunkler), während es auf der anderen Seite genau umgekehrt ist. Erst wenn der Umraum verschwindet und beide Quadrate den selben Hintergrund haben, sehen die Grauwert wieder identisch aus.

Simultane Farbkomplementarität simulieren

Mit HIlfe des folgenden Tools lässt sich die simultane Farbkomplementarität simulieren. Der Effekt ist etwas schwieriger zu sehen, es hilft, wenn man das Kreuz in der Mitte fixiert. Die beiden Quadrate wirken zunächst einheitlich grau (was sie auch sind). Aber wenn man länger auf das Kreuz schaut, nehmen die grauen Quadrate eine Farbe an - und zwar jeweils die komplementäre Farbe: also bei gelbem Umraum erscheint es violett-grau, bei violettem Umraum erscheint es gelb-grau. Mit Hilfe des Schiebereglers kann man den Hintergrund verschwinden lassen.

Was zeigt das nun? Durch die Farbverstärkung bekommt das (kleine) Grau eine Farbwirkung: nämlich genau die komplemantäre Farbe. Dadurch wirkt das linke Quadrat violett-grau (und der Umraum noch leuchtender gelb), während es auf der anderen Seite genau umgekehrt ist. Erst wenn der Umraum verschwindet und beide Quadrate den selben Hintergrund haben, sehen die Grauwerte wieder identisch aus.

Übrigens: man kann den "Nachbild"-Effekt des Auges auch gut testen, indem man ca. 30 Sekunden lang das Kreuz in der Mitte fixiert und dann die Farben schnell ausblendet. Nach einigen Sekunden stellt sich ein Nachbild ein, dass exakt die Kompelmantärfarben zeigt.

Wie funktioniert der Simultankontrast?

Wenn wir Farben betrachten, reagieren in unseren Augen die Fotorezeptoren, die sich dicht gedrängt auf der Netzhaut (Retina) befinden, auf die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts. Diese Fotorezeptoren sind die sogenannten Zapfen und Stäbchen, wobei die Zapfen für die Farbwahrnehmung verantwortlich sind.

Aber: bevor diese Informationen über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet werden, wo sie weiterverarbeitet und interpretiert werden, werden sie innerhalb der Netzhaut durch verschiedene "Schichten" geleitet und dabei gebündelt und verstärkt.

Genau diese Mechanismen innerhalb des Auges sind für den Simultantkontrast (und viele andere optische Phänomene) verantwortlich.

Zu diesen Mechanismen gehören:

• Laterale Hemmung: Im visuellen System gibt es laterale Verbindungen zwischen den Fotorezeptoren und den nachgeschalteten Neuronen. Diese laterale Hemmung bewirkt, dass eine Aktivierung in einem Fotorezeptor benachbarte Fotorezeptoren hemmt. Wenn wir also eine Farbe betrachten, werden die benachbarten Farben durch laterale Hemmungseffekte unterdrückt, was zu einem Kontrast zwischen den Farben führt.



• Rezeptive Felder: Die Fotorezeptoren in unseren Augen haben sogenannte rezeptive Felder, die bestimmen, welche visuellen Informationen sie aufnehmen. Wenn wir eine Farbe betrachten, kann sich die Größe des rezeptiven Feldes ändern und dadurch die Wahrnehmung der Farbe beeinflussen. Dies kann dazu führen, dass eine Farbe in der Nähe einer anderen Farbe anders wahrgenommen wird.
• Farbkonstanz: Unser Gehirn strebt nach Farbkonstanz, das heißt, es versucht, die Farben eines Objekts unabhängig von der Beleuchtung oder Umgebung stabil zu halten. Wenn wir also zwei Farben nebeneinander betrachten, wird unser Gehirn versuchen, sie in Bezug auf ihre wahrgenommene Farbe zu korrigieren, basierend auf der umgebenden Farbumgebung.

Durch diese Mechanismen verarbeitet das Auge Farben anders, als sie tatsächlich sind, was unter anderem zu den visuellen Effekten führt, die wir als Simultankontrast bezeichnen.

Die scheinbar roten Erdebeeren

Auch das folgende Beispiel zeigt das eindrucksvoll. Es stammt von Akiyoshi Kitaoka aus dem Jahr 2015: ein Foto mit Erdbeeren. Sie sehen rot bzw. rötlich aus. Oder? Das Verrückte: in dem Bild gibt es nicht einen einzigen Pixel, der annähernd rot oder rötlich wäre. Im Gegenteil, dass Bild besteht ausschließlich aus blau, Türkis, grün und vor allem Grautönen. Wenn man den Schieberegler verschiebt, dann wird das Bild bis auf ein paar Deteils ausgeblendet und man erkennt die "tatsächlichen" Farben besser.

Hinweis: natürlich spielen hier noch weitere Effekte mit hinein. Man weiß natürlich, dass Erdbeeren rot aussehen. Die Erinnerung spielt hier sicherlich auch eine (geringe) Rolle. Zudem zeigt das Bild anschaulich, dass Farben immer im Gesamtzusammenhang interpretiert werden. Das Auge versucht, die offensichtliche blau-türkis-Färbung des Bildes herauszurechnen und so die Farben zu deuten. Das ist so ähnlich wie bei dem berühmten Kleid, dass entweder weiß-gold oder blau-schwarz aussieht.

Funktion der Netzhaut im Auge

Warum nun sehen wie die Dinge so falsch? Zum Verständnis eine Kurzform des Sehens: Die von den Dingen reflektierte Lichtinformationen werden von den Sinneszellen im Auge (Fotorezeptoren) in elektrische Impulse umgewandelt, die von den Nervenzellen des Gehirns verarbeitet werden können. In den weiteren Schichten der Retina werden diese Einzelinformationen verstärkt, gebündelt, mit anderen verglichen und in sog. rezeptive Felder gruppiert. Diese vorverarbeiteten Informationen werden dann über die Ganglienenzellen, deren Axone in den Sehnerv münden, ins Gehirn weitergeleitet.

Die einzelnen Zellschichten der Netzhaut haben jeweils spezifische Funktionen.

• Das Retinales Pigmentepithel (RPE), eine dunkel, gefleckte Zellschicht, bestehend aus durch Melanin schwarz gefärbte Melanosomen. Es absorbiert überschüssiges Licht und wirkt somit als Lichtfilter. Das RPE verhindert somit störende Lichtreflexe innerhalb des Auges. Desweiteren grenzt es die Netzhaut von der stark durchbluteten Aderhaut ab.
• Die Photorezeptoren (Stäbchen und Zapfen) wandeln Lichtphotonen in Nervenimpulse um. Eine menschliche Netzhaut enthält etwa 126 Millionen Fotorezeptoren.
• Die Horizontalzellen bündeln zunächst die Informationen einzelner Photorezeptoren und verstärken sie.
• Die Bipolarzellen verstärken und bündeln Informationen der Horizontalzellen und vergleichen sie gg. mit denen einzelner Fotorezeptoren.
• Die Amakrinzellen verarbeiten Informationen der Bipolar, indem sie gruppiert und verglichen werden.
• Das Zusammenwirken der drei Schichten kann man auch in Form sog. "Rezeptiver Felder" beschreiben. Jeweils eine bestimmte Gruppe von Photorezeptoren wird dabei gebündelt und deren Information verstärkt (oder eben ignoriert). Aufgrund dieser Verarbeitungsweise kann es zu "Funktionsstörungen" kommen, die wir als "optische Täuschungen" bezeichnen.

Die Ganglienzellen sammeln diese vorverarbeiteten Informationen und leiten sie über ihre sehr langen Nervenbahnen (Axone) in den Sehnerv bzw. ins Gehirn weiter. Ein menschliches Auge hat rund 1 Millionen Ganglienzellen.

Die sehr komplexen Verarbeitungen von visuellen Informationen in der Netzhaut des Auges funktionieren im Alltag sehr effektiv, aber in bestimmten Situationen schießen sie gleichsam über das Ziel hinaus. Dann führen sie zu verblüffenden optischen Täuschungen.

Siehe auch / Weiterlesen

• Brillen-Sehhilfen.de: Optische Täuschungen
• Michael Bach: Simultankontrast
• Mehr zu der Erdbeer-Täuschung bei Michael Bach.
• Sehtestbilder.de: Optische Täuschungen
• Farbperspektive einfach erklärt
• Luftperspektive
• Weitere Kontraste (Übersicht)
• Kunst- und Maltechniken - Online Tutorial (kostenlos)