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Beleuchtung:




Da sowohl in einem Terrarium als auch auf Katzenaustellungen die vorhandene Beleuchtung ein wesentlicher Faktor ist (und auch ich - Christoph Riedel - in der lichtproduzierenden Branche mein Geld verdiene), wollten wir kurz auf dieses Thema eingehen.
Nun sei mir an dieser Stelle eine Frage erlaubt: ist Farbe eine Körpereigenschaft?
Hmmm, schauen wir uns einmal folgendes Bild an:

Nachts sind alle Katzen grau...

Können Sie die Farbe richtig erkennen ? Anscheinend stimmt ja doch der Spruch:




„Nachts sind alle Katzen grau !"




Hmm, wenn es absolut dunkel ist, dann sieht man gar nichts ! Nehmen wir auf der anderen Seite an, Sie bestrahlen ein weißes Blatt Papier mit Rotlicht, sieht es weiß aus ? Nein, es ist rötlich !




Also kann die Farbe gar keine Körpereigenschaft sein - sondern muss eine Sinnesempfindung sein.




Nach DIN 5044 Teil 1 ist die Farbe wie folgt definiert:
„Farbe ist diejenige Gesichtsempfindung, durch die sich zwei einander grenzende, strukturlose Teile des Gesichtsfeldes bei einäugiger Beobachtung mit unbewegtem Auge (2°-Winkel, helladaptiert) allein unterscheiden kann. Farbempfindungen werden also von Farbreizen hervorgerufen. Farbreizung ist eine Strahlung, die Lichtempfindung zur Folge hat, also sichtbare Strahlung bzw. Licht."




Denn bei richtiger Beleuchtung sehen die Katzen auch wieder "richtig" gefärbt aus:


Es gibt insgesamt drei Gesetze für Farben (Gaßmann'sche Gesetze):




1. Gesetz: Jede Farbe kann aus drei von einander unabhängigen Grundfarben durch additive Mischung erzeugt werden. Auch negative Anteile sind zugelassen (dieses nennt man dann äußere Farbmischung)


2. Gesetz: Für das Ergebnis einer additiven Farbmischung sind nur die Farbvalenzen der zur Mischung verwendeten Farben maßgebend:


wobei R, G, B die Farbwertanteile der jeweiligen Primärvalenzen R-Vektor, G-Vektor und B-Vektor sind.




3. Gesetz: Zwei Farben F1-Vektor und F2-Vektor lassen sich auditiv kontinuierlich mischen, wobei stetige Übergänge bestehen müssen. Wenn man reelle Primärvalenzen wählt, hat man immer Farben, die nur mit Hilfe von teilweise negativen Farbwerten darstellen lassen.




Empfindungen:
Farben sind also dreidimensionale Empfindungen, so dass eine Darstellung als vektorielle Größe sinnvoll ist. Vom Auge werden die Farben nach drei verschiedenen Empfindlichkeitsfunktionen bewertet, die sich untrennbar zu einer Wirkung zusammensetzen. Diese Empfindung nennt man Farbvalenz.
Wird Strahlung von einem Objekt reflektiert, so trifft ein Anteil in das menschliche Auge. Ausgangspunkt für die Farbwahrnehmung sind die ihr zugrundeliegenden physikalischen Farbreize, also diejenigen elektromagnetischen Strahlungen im Bereich zwischen 380 und 780 nm, die in das Auge gelangen und dort spezielle Sinneszellen erregen, so dass eine Farbempfindung entsteht. Ein Farbreiz kann auch als Punkt in einem unendlich-dimensionalen Raum aufgefasst werden.


Spezielle Rezeptoren auf der Retina des Auges (das ist die Netzhaut) absorbieren einen Teil der Farbreize, wodurch eine chemische Reaktion ausgelöst wird, die im Zerfall von verschiedenen Arten von Sehpurpur besteht und die anschließend in eine Nervenerregung umgesetzt wird. Dabei bilden ein achromatischer und drei chromatische Mechanismen unterschiedlich gewichtete Summen der Intensitäten bei den verschiedenen Wellenlängen, wobei nicht die gesamte Information über die Intensitäten für alle Wellenlängen erhalten bleibt.




Bei den Rezeptorarten unterscheidet man zwischen den extrafoveal (außerhalb der Netzhautgrube) gelegenen Stäbchen und den vor allem auf der fovea centralis (Netzhautgrube) angesiedelten Zapfen, von denen sich drei verschiedene Typen anhand ihrer Farbpigmente identifizieren lassen.




In der folgenden Abbildung sind die von Smith und Pokorny durch Farbabgleiche von Dichromaten bestimmten spektralen Empfindlichkeiten dieser drei Zapfentypen dargestellt, deren Maximum im langwelligen (L-System), mittleren (M-System) oder kurzwelligen (S-System) Bereich des sichtbaren Spektrums liegt:


Mit anderen Worten kann man sagen, dass eine Farbvalenz diejenige Wirkung des Farbreizes ist, die für sein Verhalten einer additiven Farbmischung verantwortlich ist. Für eine additive Farbmischung ist nur die Farbvalenz, nicht die spektrale Zusammensetzung der Strahlung verantwortlich. Wenn unterschiedliche Farbreize zu den gleichen Farbvalenzen führen, spricht man von bedingt gleichen Farben oder metameren Farben.




Die Normspektralwertfunktionen:
Als Primärvalenzen werden nach der C.I.E. (Commission Internationale de L'Eclairage) die drei monochromatische Strahlungen benutzt:


Danach misst man einzeln jeden Fotostrom jeder Farbvalenz und erhält die Spektralwertfunktionen durch die Gleichungen:


Die Spektralwertfunktionen des R,G,B-Systems sehen wie folgt aus:


Um auf negative Farbwerte zu verzichten, die mit reellen Primärvalenzen immer auftreten (z. B. bei Spektralfarben), führt man mittels einer linearen Transformation drei virtuelle Primärvalenzen ein. Dabei sind die Helligkeit zweier Primärvalenzen Null, so dass nur die mittlere Primärvalenz die gesamte Helligkeitsinformation beinhaltet, also gleich v(l) ist. Die Normfarbwerte X, Y, Z sind für das energiegleiche Wellenlängenspektrum (Lel = const.) alle gleich. Führt man nun eine Transformation in ein X,Y,Z_System ein, so gilt nach C.I.E:


Es ergeben sich die Normspektralwertfunktion des X,Y,Z-Systems, die folgend dargestellt werden:


Das Farbdreieck:
Die Normfarbwerte errechnen sich aus den Beziehungen:


wobei der Faktor k durch


bestimmt wird.
Analog gibt es dazu die Normfarbwertanteile


Da x + y + z = 1 ist, reicht die Angabe von zwei Werten (x, y) für die Bestimmung der Farbe aus, allerdings fällt die Information der Helligkeit dann weg.




Trägt man nun alle Spektralfarben in ein zweidimensionales Diagramm mit den jeweiligen x- und y-Werte auf, so erhält man folgendes Bild:


Wenn man nun die Helligkeitsinformation wieder haben möchte, muss man dieses Diagramm dreidimensional gestalten. Als neue Dimension könnte dann beispielsweise die Leuchtdichte L [in lm·m-2·sr-1=cd·m-2] dienen.


Der Farbort x = y = 0,3333 wird als "Unbunt-Punkt" bezeichnet, da hier die Farbe weiß bzw. (je nach Leuchtdichte) grau oder sogar schwarz ist (bei L = 0 cd·m-2 ist jedoch jede Farbe schwarz).




Der Planck'sche Strahler:
Nimmt man nun, man erwärmt einen ideal schwarzen Körper (oder Planck'sche Strahler) mit einer bestimmten Temperatur, so emittiert dieser elektromagnetische Strahlung. Die Strahlung im Wellenlängenbereich 380 nm bis 780 nm ist sichtbar und wird daher als Licht bezeichnet.




Bei einer Temperatur von etwa 1000 K strahlt der Körper rot (in der Nähe des "Rot-Vektro-Punktes", bei circa 2000 K ist er gelb, während er bei ungefähr 6000 K ganz nahe am "Unbunt-Punkt" befindet - also weiß ist. Erhöht man die Temperatur noch weiter, strahlt der Körper bläulich-weiß.