Farbmetrik

Farbwahrnehumg

Farbreiz

Beschreibt die Farbe und Intensität von Licht das aufs Auge trifft anhand einer Spektralwertkurve. Der Farbreiz berechnet sich, ausgehend von einer Lichtquelle (Selbstleuchter) je nach Weg des Lichts anders

Weg des Lichts Formel Erklärung
 Selbstleuchter–Auge φ(λ) = S(λ) Farbreiz = Emissionskurve
Selbstleuchter–Filter–Auge φ(λ) = S(λ) × T(λ) Farbreiz = Emissionskurve × Transmissionskurve
Selbstleuchter–Objekt–Auge φ(λ) = S(λ) × R(λ) Farbreiz = Emissionskurve × Remissionskurve

Farbvalenz

Die Farbvalenz beschreibt den Reiz, der vom Auge über den Sehnerv ins Gehirn geleitet wird. Sie unterscheidet sich vom Farbreiz, weil hier nun auch die Fähigkeiten und Einschränkungen des Auges eine Rolle spielen.

Farbempfindung

Im Gehirn werden die vom Auge kommenden elektrischen Signale interpretiert und wir nehmen eine Farbe wahr.

Entwicklung des Normfarbsystems

Normspektralwertkurven/Normvalenzkurven

Um Farben anhand des menschlichen Sehens zu definieren, testete die CIE den 10° Normalbeobachter. Bei einem Sehwinkel von 10° werden im Auge Zäpfchen und Stäbchen angeregt, was praxisnäher als der alte 2° Normalbeobachter (nur Zäpfchen) war.

Es ergab sich für jede der drei Zäpfchenarten eine Lichtempfindlichkeitskurve, die Normspektralwertkurve.

Die Normspektralwertkurven werden mit x-strich, y-strich, z-strich bezeichnet.

Normvalenzkurven

CIE-Normfarbwerte (XYZ)

Durch die Multiplikation der Normspektralwertkurven mit dem Farbreiz erhalten wir die Farbvalenz.

X+Y+Z = Farbvalenz (Signal das ins Gehirn gelangt)

CIE-Normvalenzsystem (xyY)

Das Normvalenzsystem wurde aus den Normfarbwerten XYZ abgeleitet. Es ist etwas anschaulicher als die Normfarbwerte, da Y für die Helligkeit steht. Es wird oft auch «Schuhsohle» genannt, weil es diese Form hat.

normfarbtafel

CIE Lab

MacAdams Ellipsen

macadam_ellipsen

Das Normvalenzsystem ist optisch nicht gleichabständig. MacAdams fand heraus, dass Bereiche innerhalb derer Probanden keinen Farbunterschied wahrnehmen konnten, die Form unterschiedlich grosser Ellipsen annahmen. Die Farbdistanz sagte also nichts über den tatsächlich wahrgenommenen Unterschied zweier Farben aus.

Um dieses Problem zu beheben, schuf man das CIELuv-System. Das Luv-System ist eine Transformation des Normvalenzsystems, so dass alle MacAdams Ellipsen gleich grosse Kreise sind. Damit lässt sich also rechnerisch bestimmen, wie gross ein Farbunterschied wahrgenommen wird. Man nennt dies optisch gleichabständig

Lab

lab_farbraum

Eine weitere Transformation des Normvalenzsystems ist der CIELab-Farbraum. Dieser basiert auf der Gegenfarbentheorie und ist auch fast optisch gleichabständig. Das heisst die Farben liegen auf einem Kreis und komplementäre Paare liegen sich gegenüber. Die Helligkeitsachse befindet sich senkrecht zu dieser Ebene.

CIE Lch

LCH

Lch ist kein neuer Farbraum. Es ist nur eine andere Art den Lab-Farbraum zu betrachten. Lch beschreibt Farben im Lab-Farbraum so, wie es für menschen intuitiv ist. Nämlich mit den drei Werten Helligkeit, Sättigung und Farbton.