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CIE-System

Schema des Farbensehens

Der Wahrnehmungsapparat arbeitet mit drei Empfängern für Rot, Grün und Blau

CIE

Die CIE, die Commission Internationale de l'Eclairage (Internationale Beleuchtungskommission) legte 1931 als Basis für ein internationales farbmetrisches System drei (leicht zu realisierende) Spektralfarben als Primärvalenzen fest, nämlich

Rot R = 700,0 nm Grün G = 546,1 nm Blau B = 435,8 nm

Mit diesen können viele, aber nicht alle Farben ermischt und durch Angabe ihres jeweiligen "Gehaltes" an R, G und B zahlenmäßig beschrieben werden.
(Leider können diese R,G,B hier nicht mit der Schriftart geschrieben werden, mit denen sie sonst in der Literatur bezeichnet werden. Sie haben nichts mit den R-,G-,B-werten des Monitors zu tun.)
Sehr reine, brillante Farben, lassen sich leider mit R, G und B nicht direkt darstellen, aber trotzdem zahlenmäßig beschreiben und das funktioniert so, wie man es manchmal in der färberischen Praxis erlebt: Man mischt die best geeigneten der zur Verfügung stehenden Farbstoffe zu einem Färberezept zusammen aber, wie man auch mischt, das Resultat bleibt z.B. immer zu blau. Man würde gerne Blau aus der Mischung nehmen, obwohl gar keines enthalten ist! Bei der Farbrezeptierung per Computer gibt er (falls es das Programm zulässt) in diesen Fällen (auf dem Papier geht's ja!), eine negative Blaukonzentration aus!

Wir sehen also, dass es mit R, G und B als Primärvalenzen unvermeidlich wäre, dass manche Farben mindestens einen (von den dreien) negativen Farbwert aufweisen. Um dies zu vermeiden, hat man sich auf virtuelle Primärvalenzen X, Y und Z (geschrieben mit gotischen Buchstaben!) geeinigt, die aus R, G und B nach einer bestimmten Rechenvorschrift derart abgeleitet sind, dass negative Farbwerte vermieden werden.(vgl. DIN5033 Blatt 2, Erläuterungen). Diese mathematische Transformation läuft auf eine künstliche Aufwertung von R, G und B zu entsprechenden "Super-Rot, Super-Grün oder Super-Blau" hinaus!

Zu erwähnen ist allerdings, dass unser "Super-Grün" insofern einen realen Bezug hat, als man für seine Normspektralwertfunktion die experimentell sehr genau bekannte Spektralkurve der Hellempfindlichkeit zugrundegelegt hat. Dies hat eine praktisch sehr bedeutsame Konsequenz: Der "Grünwert" einer Farbe stellt immer zugleich auch ein sehr reales Maß für seine Helligkeit dar!

2- und 10-Beobachter

Die "Farbmischrezepte" der Spektralfarben aus den Primärvalenzen nennt man Normspektralwerte. Da jeder Mensch die Primärvalenzen in etwas differierenden
Mischungsverhältnissen zur Nachstellung der verschiedenen Spektralfarben verwendet, mußten die Normspektralwerte durch statistische Mittelwertbildung aus einer größeren Zahl von Beobachtungen normal farbsichtiger Versuchspersonen ermittelt werden. Da es außerdem bei diesen Farbmischversuchen darauf ankommt, ob die Versuchspersonen eine große oder eine kleine Vergleichsfläche sehen, wurde, nachdem 1931 zunächst ein "internationaler 2°-Beobachter" (das entspricht bei einem Betrachtungsabstand von 40 cm einem Probendurchmesser von ca. 1,4 cm) definiert worden war, 1964 ein praxisnäherer 10°-Beobachter (7 cm Durchmesser aus 40 cm Entfernung betrachtet) auf Basis entsprechender Versuche festgelegt.
Auf diesen "Normspektralwerten für 10°-Gesichtsfeldgröße" (Großfeld), basieren heute fast alle farbmetrischen Auswerteprogramme.

Normspektralwertkurven

Die Normspektralwerte werden oft mit den "Augenempfindlichkeiten" für Rot, Grün und Blau gleichgesetzt. Das ist falsch! Sie haben, damit zwar zu tun, sie geben aber nur die Mischungsrezepte für die Spektralfarben an!

Beispiel:

Den von der Spektralfarbe mit der Wellenlänge 500 nm produzierten Farbreiz kann man sich aus
R
0,5 G
0,2 B
zusammengesetzt denken.

X Y Z

Die Gesamtvalenz (Wertigkeit) einer Farbe setzt sich additiv aus den Einzelvalenzen zusammen. Sie ist gegeben durch die Summe der Farbmischrezepte jedes Spektralbandes in der R-Kurve.

Nach dem CIE-System bezeichnet man die Summen als
Farbwerte X, Y, Z

Mit diesen X,Y,Z-Werten ist jede Farbe durch einen Vektor im dreidimensionalen Farbenraum charakterisiert. In der farbmetrischen Praxis stellen die X,Y,Z-Farbwerte allerdings nur "Rohmaterial" für weitergehende Berechnungen und für anschaulichere Größen dar!
Die Berechnung der X,Y,Z-Werte wie auch aller daraus abgeleiteten Werte geschieht heutzutage mittels der zu den Farbmeßgeräten gehörenden Software.

Berechnung der Farbwerte in EXCEL

Berechnung von X,Y,Z in Excel

mit nur einer einzigen Matrix-Forme: Matrixmultiplkation Normspektralwerte xyz * R-Wertel

Die Gesetze der additiven Farbmischung