8 Kolorimetrie

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VO Farbe Kap.08, Vs.12a
Aus diesen Gesetzen lassen sich auch die Farbmischgesetze ableiten:
(A, B, C, D sind Farbreize, ≡ steht für „sieht gleich aus wie“, + ist additive Farbmischung)
1. Symmetrie: wenn A ≡ B dann B ≡ A
2. Transitivität: wenn (A ≡ B) & (B ≡ C) dann A ≡ C
3. Proportionalität: wenn A ≡ B dann xA ≡ xB
4. Additivität: wenn 2 der Bedingungen A ≡ B, C ≡ D, (A+C) ≡ (B+D) gelten, so gilt auch (A+D) ≡ (B+C)
Color Matching-Experiment Prinzip
Testaufbau: Die Beobachter schauen durch ein kleines Fenster in
einem Kasten auf eine Wand, auf der links ein Testlicht zu sehen ist
und rechts die Überlagerung (= Summe) von rotem, grünem und
blauem Licht. Die Aufgabe ist nun, die Stärke der R-, G- und B-
Lampen so einzustellen, dass diese Summe genau dem Testlicht
entspricht. In der Mitte ist eine Wand, die verhindert, dass sich die
Lichter auf beiden Seiten gegenseitig beeinflussen. Die drei
Ergebniswerte RQ, GQ, BQ der Potentiometer sind dann die Tristimulus Werte
des Testlichtes Q:
Q = RQ · R + GQ · G + BQ · B
Für einen monochromen Stimulus Qλ , also für Licht nur einer Wellenlänge λ
(in der Praxis eines kleinen Intervalls um λ), erhält man auf diese Art die
spektralen Tristimuluswerte Rλ , Gλ , Bλ .
Um ein absolutes Referenzsystem für das menschliche Farbsehen zu erhalten, musste man zuerst die R-, G-,
B-Werte fixieren und mit diesen dieselben Experimente mit vielen Versuchspersonen durchführen. Der
Durchschnitt der Ergebnisse kann als Norm für den durchschnittlichen Menschen verwendet werden. Für die
R-, G- und B-Lampen wurde monochromes Licht genommen: R=700 nm, G=546,1 nm, B=435,8 nm (das
sind drei Spektrallinien des Quecksilberdampfspektrums und daher leicht erzeugbar).
CIE 1931 XYZ Farbsystem
Die Evaluation einer großen Versuchsreihe in den 1920er-Jahren führte zum CIE 1931 XYZ Farbsystem:
Heute noch oft referenziert und verwendet, gilt das CIE 1931 XYZ Farbsystem als Basis für alle anderen
Farbsysteme. Es ist die erste technisch weit akzeptierte Definition mit genau definierten Bedingungen. Das
Sichtfeld der Beobachter wurde mit 2° festgelegt und die Experimente wurden nur mit an das Tageslicht
adaptierten Personen durchgeführt.
Testdurchführung: Als Testlicht wurde monochromes Licht möglichst jeder Wellenlänge verwendet. Man
hatte also die Aufgabe, die Farbe jedes spektralreinen Lichtes als Kombination von Rot, Grün und Blau zu
erzeugen. Der Versuchsverlauf war dabei:
(1) Testlicht wird auf 700 nm (rot) eingestellt. Beobachter stellt die
Intensität für R ein (G=0, B=0)
(2) Wellenlänge des Testlichts wird um einen konstanten Wert reduziert.
Beobachter stellt R, G, B ein.
(3) Wiederhole Schritt (2) bis das gesamte sichtbare Spektrum bearbeitet
ist.
Auf diese Weise erhält man für jedes monochrome Licht, also für jede
Wellenlänge λ, drei Werte Rλ , Gλ , Bλ , die man als Funktionen über dem
Bereich 380 nm bis 700 nm betrachten kann.
Leider schlägt das Experiment im Bereich 435,8 nm bis 546,1 nm fehl, da
dort jede RGB-Kombination zu rot erscheint. Die Beobachter hatten daher
das Bedürfnis, die rote Lampe unter
null zu drehen, was natürlich nicht
geht (weil es kein negatives Licht
gibt). Um das Subtrahieren von rotem
Licht auf der rechten Seite zu simulieren,
wurde links rotes Licht zu-