Licht

Lichtphysik

Das Farbdreieck

Zur Bestimmung des Lichteindruckes eignen sich besonders Helligkeit (eng. Brightness), Farbton (eng. Hue) und Sättigung (eng. Saturation). Die Helligkeit ist aus der Lichtmessung bereits bekannt. Der Farbton entspricht der Empfindung eines Spektrallichtes mit Bezeichnungen wie Violett, Blau, Grün, Gelb, Orange oder Rot. Darüber hinaus auch Purpur, das keine Spektralfarbe ist. Zieht man den Bogen vom Spektrum-Ende zum Spektrum-Anfang und biegt diese Linie hufeisenförmig, so erhalten wir ein Farbdreieck. Auf der Strecke vom Roten zum Violetten erscheint die nicht spektrale Farbe Purpur.

Das Bild zeigt die Beugung der aufgereihten optischen Starhlung in einen Bogen um Ihn in das Farbdreieck einzupassen.
Die Spektralfarben bilden den Rand des Farbdreiecks. Das sind die Farben, die Physikalisch mit einer Wellenlänge vertreten sind. Die anderen Farben die nicht Spektral sind, werden in unseren Gehirn kreiert. (Bild: Herbert Bernstädt)

 

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Würde man sich vorstellen, dass von einem schwarzen Punkt aus (Helligkeit = 0) drei räumliche Vektoren ausgehen, die je die drei Grundfarben beschreiben, so würde man eine dreiseitige Pyramide erhalten.

Die resultierende Farbe wird von den drei Vektoren bestimmt mit den Farbwerten R, G, B und den Vektoren. Die Vektorenrechnung der Farbmischung kann man sich auch als Schwerpunktberechnung der dreiseitigen Pyramide vorstellen.

Das Farbdreieck gedanklich von einem Schwarzpunkt aus aufgespannt
Das Farbdreieck mit Hinblick eingezogenen Intensitäten (Bild: Herbert Bernstädt)

 

Zieht man einen Schnitt am Pyramidenfuß der drei Farbvektoren, so kann man sich diese Fläche als flächiges Farbdreieck vorstellen. Die Anteile der drei Grundfarben (Primärvalenzen, sie werden nach CIE mit Rot 700,0 nm, Grün mit 546,1 nm und Blau mit 435,8 nm festgelegt, sprich Rot, Grün und Blau kurz RGB) können RGB sein oder aber jede andere willkürlich festgelegte Farbe wie X, Y und Z.

Nun ist es wesentlich einfacher einen Farbton zu charakterisieren, indem man ihn mit den x- und y-Koordinaten des zweidimensionalen Dreieckes beschreibt, anstatt der komplexen dreidimensionalen Beschreibung mit den drei Vektoren.

So folgt: x = X / (X+Y+Z) und y = Y / (X+Y+Z) mit 1 = x+y+z

Die Sättigung gibt an, wie nahe die Farbe an der Spektrallinie ist. Eine Sättigung mit null entspricht den Farben der Grauleiter, den sogenannten unbunten Farben.

Unbunt E im farmetrischen Sinn liegt bei x = y = 0,333.

Für den Sinneseindruck von weißem Licht sind nicht alle Farben des sichtbaren Spektrums nötig. Oranges Licht (612 nm) sowie blaues (490) additiv gemischt lässt Weiß „erscheinen“. Man spricht bei diesen Frequenzpaaren von Komplementärfarben. Man kann die Paare leicht erkennen, indem man sich eine Linie durch den weißen Mittelpunkt denkt. Die dabei gegenüberliegenden Farben sind die Komplementärfarben.

Außerdem findet man oft die Temperaturwerte der Plankschen Strahlung im Farbdreieck eingezeichnet. Sie entspricht der Farbe entsprechend der Farbtemperatur von Kontinuumstrahlern. Linienstrahler werden zwar auch mit Farbtemperaturen charakterisiert, liegen aber gestreut von dieser Linie auf Geraden der ähnlichsten Farbtemperatur.

Für vier Farbtemperaturen werden die Energiekurven dargestellt zusammen mit Fenster der sichtbaren optischen Strahlung.
Je heißer ein Körper wird, um so mehr strahlt er auch kürzere Wellenlängen aus. Je heißer um so mehr sichtbares Blau wird abgestrahlt. (Bild: Herbert Bernstädt)

 

Die Abbildung zeigt eine Nachbildung für die xy Normfarbtafel für die Abgabe von Farborten
Das Farbdreieck nach CIE ist eine zweidimensionale Umrechnung des dreidimensionalen Farbraum. Hiermit lassen sich Farben bzw. der Farbort mit zwei größen darstellen, den x und y Wert. Am Randbereich des “Hufeisen oder Schuhsole” sind die Wellenlängen der spektralen Farben angegeben. Die untere Verbindungslinie sind die “Imaginären” Farben, welche in unsere Gehirn interpretiert werden, eine Mischung aus Rot und Blau.  (Bild: Herbert Bernstädt)

Note:

CIE = Commission Internationale de l’Eclairage
DIN 5033 Farbmessung
DIN 6169 Farbwiedergabe

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