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Die Farbmetrik (besser: Farbvalenzmetrik) ist die Wissenschaft und Technologie zur Quantifizierung und Beschreibung der Wirkung von Farbreizen. Sie ähnelt technisch der Spektrophotometrie, zeichnet sich aber durch ihr Interesse aus, in ihren Modellen die physiologische Verarbeitung zu berücksichtigen. Im Detail untersucht sie die Eigenschaften der Farbvalenzen, ihre Beziehungen untereinander und die Rechenregeln für ihre Mischung.

Geschichte

Die sogenannte „niedere Farbmetrik“ beurteilt die Gleichheit von Farben und beruht auf den 4 „Graßmannschen Gesetzen“.

Die „höhere Farbmetrik“ basiert auf den Prinzipien der niederen Farbmetrik wendet sich aber den Farbunterschieden zu. Ihr Hauptziel ist es, die numerischen Maße der Farbvalenzen optimal an die Farbwahrnehmung anzupassen.

Messungen

Es geht in der Farbmetrik weitestgehend um die „objektive“ und „messbare“ Bewertung der visuellen Empfindung „Farbe“ mit Hilfe der Farbvalenz und Farbmaßzahlen.
„Farbe“ ist hier immer Farbvalenz, die vom Auge aus einem Farbreiz wahrgenommene Empfindung. Ziel der Messungen ist also nicht der (physikalische, spektrale) Farbreiz, sondern die (wirkende) Farbvalenz, die durch die Absorptionsspektren der drei menschlichen Zapfen bedingt sind.

Die erstrebenswerte numerische Darstellung der Farbvalenz als Farbsystem bedingt deshalb eine mathematischen Abbildung oder geeignete optische Filter. Anders gesagt: die instrumentelle Messung ermittelt die spektralen Zusammensetzung des Lichts, die Umformung (Abbildung) auf die drei Zapfenabsorptionen erfolgt durch Rechnung.

Es gibt 3 verschiedene, historisch gewachsene (also auf dem jeweiligen Entwicklungsstand der Technologie beruhende) Verfahren, wobei es immer „nur“ um eine instrumentelle Erfassung des Farbreizes geht.

Dreibereichsverfahren

Bei den Dreibereichsverfahren wird die Bewertung des Farbreizes (also die Farbvalenz) mit drei getrennten Empfängern vorgenommen. Die spektrale Empfindlichkeit der 3 Messelemente (meist Photodioden) muss dabei denen der Zapfen eines „Normalbeobachters“ (siehe CIE), sehr genau entsprechen. Dies wird durch vorgesetzte Filter erreicht, sog. Farbwert-Messfilter, deren Herstellung komplex ist.
Da Lichtquellen zum Einsatz kommen, die gegenüber den standardisierten Lichtquellen (Normlichtart) erhebliche spektrale Abweichungen aufweisen, werden die Messergebnisse zunächst in einem eigenen gerätespezifischen Farbraum ermittelt. Daher wird eine Korrektur, die sogenannte kolorimetrische Kalibrierung, angewendet um näherungsweise Farbvalenzen zu ermitteln. Diese Verfahren ist schnell und die Messgeräte lassen sich relativ preisgünstig produzieren. Komplexere Fragestellungen, wie z.B. das Metamerie-Problem, sind hingegen nicht durch Messungen zu ermitteln.

Spektralverfahren

Über den Wellenlängenbereich (Bandbreite 10 bis 20 nm) des sichtbaren Lichtes wird das Spektrum (also die zu jeder Wellenlänge zugehörige Intensität) der zu untersuchenden Lichtfarbe oder Körperfarbe ausgemessen. Der Microcomputer des Spektralphotometers berechnet durch Integration die Normfarbwerte, die sich auf andere Farbsysteme wie Yxy oder L*a*b* umrechnen lassen. Dieses Verfahren ist sehr präzise (auch zur Analyse von Metamerie geeignet), aber auch langsam und teuer.

Gleichheitsverfahren

Bei diesem Verfahren wird durch 3 Primärvalenzen, deren Intensität solange verändert wird, bis die so erzeugte „Farbe“ der zu untersuchenden entspricht. Der Valenzwert kann dann an den „Intensitäten“ abgelesen werden.
Durch additive Farbmischung wird also eine, der zu messenden Farbe gleichaussehende Farbe erzeugt. Diese Methode nutzt das „Gleichheitsurteil“ eines Beobachters, sie ist also tatsächlich subjektiv und wird heutzutage praktisch nicht mehr angewendet.

Normalbeobachter

Ein klassisches Abgleichsexperiment stellt Versuchspersonen vor die Aufgabe eine vorgegebene Farbe mit Hilfe von drei verschiedenen Basislichtern, auch Primärlichter (P) genannt, nachzumischen. Dies geschieht indem die Intensitäten (t) der drei Basislichter so lange verändern, bis der vorgegebene Farbreiz und der nachgemischte Vergleichsreiz, nach Meinung des Beobachters, perzeptuell miteinander übereinstimmen.
Wichtig ist, dass die Basislichter voneinander unabhängig sind, ein Basislicht darf also nicht eine Kombination der beiden anderen sein.

Der typische Versuchsaufbau besteht aus einem zweigeteilten kreisförmigen Feld. In einem Halbkreis des Feldes wird der Testreiz dargeboten, im anderen wird der Abgleich vorgenommen, indem die additive Mischung dreier Primärlichter so eingestellt wird, dass beide Feldhälften gleich aussehen. Typischerweise wird für das Feld ein Sehwinkel von 10° (früher 2°) gewählt, der von einem neutralen Umfeld mit konstanter Helligkeit (meist dunkel) umgeben wird.
Der normalsichtige Beobachter sitzt in angemessenem Abstand frontal zum Reiz und fokussiert ihn.

Die Anordnung des Experiments ermittelt die wahrgenommene Gleichheit zweier Farbreize und rückt damit eine neurophysiologische (psychologische) in den Mittelpunkt der Betrachtung.