Farbmetrik – Die Theorie der Farben

Die Theorie der Farben

Lichtart

Elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 730 nm wird von unserem Auge als Licht wahrgenommen. Niedrige Wellenlängen erscheinen als blaues Licht. Das Spektrum geht dann über grün, gelb, orange bis rot. Im Bereich unter 380 nm befindet sich die UV-Strahlung, über 730 nm spricht man von infraroter Strahlung.

Der visuelle Eindruck eines farbigen Körpers ändert sich durch die Zusammensetzung des einfallenden Lichtes.

Typische Reflexionskurve

Jede Farbe hat eine typische Spektralkurve. Die Farbmittel absorbieren bestimmte Wellenlängen des einfallenden Lichtes, andere Wellenlängen werden kaum verändert. Weiß reflektiert das gesamte einfallende Licht (also keine Absorption), schwarz absorbiert dagegen alle Wellenlängen zu 100%. Gibt man bunte Färbemittel in einen weißen Grundstoff, so werden bestimmte Bereiche der Spektralkurve mehr und mehr abgesenkt. Die Spektralkurve kann durch Farbstoffe nie angehoben werden.

CIELAB System

Das CIELAB-System ist der in der Industrie am meisten verwendete Farbenraum. Die senkrecht stehende L*-Achse spiegelt die Helligkeit einer Farbe wieder. Dabei steht L*=0 für absolutes schwarz, L*=100 für ein perfektes weiß. Auf der positiven a* -Achse sind die roten Anteile, auf der negativen a*-Achse die grünen Anteile einer Farbe wiedergegeben. Die positive b*-Achse steht für gelb, negative b*-Werte für blau. In diesem räumlichen Gebilde können also alle real existierenden Farben bei einer Lichtart, Messgeometrie und Normalbeobachter „adressiert“ werden.
Eine andere Darstellungsform der a* und b*-Achsen ist die Darstellung im Polarkoordinatensystem. C* wird als Buntheit (=Chroma) bezeichnet und gibt den Abstand von der neutralen Grauachse bis zur Probe an. h wird als Bunttonwinkel (=hue) bezeichnet. Er wird immer von der positiven a*-Achse aus gegen den Uhrzeigersinn gemessen. Diese Nomenklatur wird hauptsächlich bei bunten Farben verwendet, da die Zahlenwerte visuell besser nachvollziehbar sind. Ein orange ist beispielsweise bunter als die Vorlage, nicht roter und gelber. Der Abstand einer Probe zum Bezug wird in Differenzwerten (Δ oder d) angegeben: ΔL* = 0,5 Probe ist 0,5 Einheiten heller Δa* = -1,5 Probe ist -1,5 Einheiten grüner Δb* = -3,6 Probe -3,6 Einheiistten blauer ΔC* = -3,9 Probe ist -3,9 Einheiten unbunter ΔH = 0,7 Probe ist 0,7 einheiten andersfarbig, abhängig vom Farbort

Toleranzen

Ähnlich wie bei den Achsen vom CIELAB System müssen auch für Toleranzen mehrere Richtungen betrachtet werden. Der Abstand vom Sollwert zu den Grenzen muss nicht immer gleich sein. Speziell bei bunten Farben kann ein tolerierbarer Farbunterschied entlang der Buntheitsachse (=ΔC) deutlich größer sein als ein Farbunterschied im Buntton (=ΔH) oder der Helligkeit (=ΔL).

Optischer Aufheller

Der Aufheller absorbiert unsichtbare UV-Strahlung, und emittiert im sichtbaren Bereich. Somit können Reflexionswerte über 100% entstehen, d.h. es kommt bei bestimmten Wellenlängen mehr Licht von der Probe zurück als bei diesen Wellenlängen eingestrahlt wird. Zur Anwendung kommt dieser Effekt bei weißen Papieren oder Textilien, wo blaues Licht angeregt wird. Der CIE Weißgrad korreliert besser mit dem visuellen Urteil als die ISO-Weiße, da hier der gesamte sichtbare Bereich berücksichtigt wird.