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Die Wissenschaft, wie wir Farbe sehen – und warum wir Spektralphotometer brauchen

Haben Sie sich schon einmal mit einem Freund, einem Familienmitglied oder einem Kollegen über die Farbe eines Gegenstandes gestritten? Wenn ja, dann haben Sie erlebt, wie subjektiv Farbe sein kann.(Erinnern Sie sich an das berüchtigte Kleid, das 2015 viral ging, weil man sich nicht auf die Farbe einigen konnte?)

Hinter der Farbwahrnehmung steckt eine komplexe Wissenschaft, und es gibt zahlreiche Faktoren, die unser Sehvermögen beeinflussen. Zumindest können diese Unterschiede zu freundschaftlichen Auseinandersetzungen führen. Wenn jedoch genaue, konsistente Produktfarben für den Erfolg Ihres Unternehmens entscheidend sind, kann die Nichtberücksichtigung dieser Unterschiede ein teurer Fehler sein.

Wie wir sehen

Wir sehen dank der Fotorezeptorzellen in der Netzhaut unserer Augen, die Signale an unser Gehirn weiterleiten. Hochempfindliche Stäbchen ermöglichen es uns, bei sehr wenig Licht zu sehen – allerdings in Grautönen. Um Farben zu sehen, benötigen wir helleres Licht und Zapfenzellen in unseren Augen, die auf etwa drei verschiedene Wellenlängen reagieren:

  • Kurz (S) – blaues Spektrum (Absorptionsspitze ≈ 445 nm)
  • Medium (M) – grünes Spektrum (Absorptionsspitze ≈ 535 nm)
  • Lang (L) – rotes Spektrum (Absorptionsspitze ≈ 565 nm)

Die wahrgenommene Farbe hängt davon ab, wie ein Objekt Wellenlängen absorbiert und reflektiert. Der Mensch kann nur einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums sehen, nämlich von etwa 400 nm bis 700 nm, aber das reicht aus, um Millionen von Farben zu erkennen.

Dies ist die Grundlage der trichromatischen Theorie, die nach den Forschern, die sie entwickelt haben, auch Young-Helmholtz genannt wird. Sie wurde erst in den 1960er Jahren bestätigt, was bedeutet, dass diese Detailgenauigkeit beim Verständnis von Wellenlängen und Farben erst 60 Jahre alt ist.

Die gegnerische Prozesstheorie postuliert, dass das Farbensehen von drei Rezeptorkomplexen mit entgegengesetzten Wirkungen abhängt: hell/dunkel (oder weiß/schwarz), rot/grün und blau/gelb.

Gemeinsam helfen die beiden Theorien, die Komplexität der menschlichen Farbwahrnehmung zu beschreiben.

Farbwahrnehmung: Ein Beispiel aus der realen Welt

Heutzutage ist der Anblick eines gelben Schulbusses ein alltäglicher Anblick. Als 1939 “Schulbusgelb” als Standardfarbe gewählt wurde, wusste man noch nicht so viel über die Farbwissenschaft wie heute.

In dem Smithsonian-Artikel The History of How School Buses Became Yellow (Die Geschichte, wie Schulbusse gelb wurden) erklärt Ivan Schwab, klinischer Sprecher der American Academy of Ophthalmology, Folgendes

“Die beste Art, [the color] zu beschreiben, wäre in Wellenlängen.

Schulbusgelb liegt in der Mitte der Wellenlängen, die unsere Wahrnehmung von Rot und Grün auslösen. Da sie genau in der Mitte liegt, trifft diese besondere Farbe unsere Zapfen (oder Photorezeptoren) von beiden Seiten gleichermaßen. Das macht es für uns fast unmöglich, einen Schulbus zu übersehen – selbst wenn er in unserer peripheren Sichtweite ist.

Wenn Licht auf ein Objekt trifft, wird ein Teil des Spektrums absorbiert und ein Teil reflektiert. Unsere Augen nehmen Farben entsprechend den Wellenlängen des reflektierten Lichts wahr.

Wir wissen auch, dass das Aussehen einer Farbe je nach Tageszeit, Beleuchtung im Raum und vielen anderen Faktoren unterschiedlich ausfällt. Für den Normalbürger ist das kein Problem, aber stellen Sie sich vor, dass Menschen in verschiedenen Büros auf der ganzen Welt Farbmuster auswerten. Sie können unterschiedliche Farbvariationen wahrnehmen, die von einer Reihe von Faktoren abhängen – unter anderem von der Beleuchtung.

Deshalb ist es so wichtig, digitale Werkzeuge zur Farbkontrolle einzusetzen. Diese Hilfsmittel – von Spektralphotometern über Software bis hin zu Dienstleistungen – sorgen dafür, dass die Farbbewertung in jedem Fall objektiv bleibt. Außerdem ist es wichtig, die besten Verfahren für den Betrieb und die Wartung Ihrer Farbmessgeräte zu befolgen.

Wie unsere Umgebung die Farbwahrnehmung beeinflusst

Die meisten von uns können die Farbe vertrauter Objekte erkennen, auch wenn sich die Lichtverhältnisse ändern (z. B. ein gelber Schulbus). Diese Anpassung von Auge und Gehirn wird als Farbkonstanz bezeichnet. Sie gilt jedoch nicht für subtile Farbvariationen und wirkt auch nicht den Farbveränderungen entgegen, die durch die Intensität oder Qualität des Lichts entstehen.

Vielleicht können wir uns auch auf die Wellenlängen einigen, die die Grundfarben definieren. Dies könnte jedoch mehr mit unserem Gehirn als mit unseren Augen zu tun haben.

In einer Studie der University of Rochester aus dem Jahr 2005 wurde beispielsweise festgestellt, dass Menschen Farben tendenziell gleich wahrnehmen, obwohl die Anzahl der Zapfen in ihren Netzhäuten sehr unterschiedlich ist. Als die Freiwilligen gebeten wurden, eine Scheibe auf das einzustellen, was sie als “reines gelbes” Licht bezeichnen würden, wählten alle fast die gleiche Wellenlänge.

Viel komplizierter wird es jedoch, wenn einzelne oder mehrere Personen versuchen, Farben einem Produkt oder Materialmustern zuzuordnen. Physikalische oder umweltbedingte Faktoren und persönliche Unterschiede zwischen den Betrachtern können unsere Farbwahrnehmung verändern. Zu diesen Faktoren gehören:

  • Physikalisch: Lichtquelle, Hintergrund, Höhe, Lärm
  • Persönlich: Alter, Medikamente, Gedächtnis, Stimmung

Wenn Ihre Arbeit davon abhängt, immer wieder die richtige Farbe zu finden, können Sie sich nicht allein auf das menschliche Sehvermögen verlassen. Das liegt daran, dass es Faktoren gibt, auf die wir keinen Einfluss haben und die bestimmen, wie wir Farben sehen.

Darüber hinaus erhöhen diese Faktoren das Risiko von Farbabweichungen erheblich, wenn Sie mit Mitarbeitern in verschiedenen Büros zusammenarbeiten – sei es im ganzen Land oder auf der ganzen Welt.

Erschwerend kommt hinzu, dass es das Phänomen der unmöglichen Farben, der Schimärenfarben und anderer Phänomene gibt, die einem Unternehmen, das sich stark auf genaue Farbmessungen verlässt, großen Schaden zufügen können.

Der Einsatz von Geräten zur genauen Erkennung von Farben in Proben und Produkten ist unerlässlich, und eine Übereinstimmung zwischen den Geräten ist noch wichtiger. ThoughtCo leistet gute Arbeit bei der Erklärung der Auswirkungen dieser Faktoren.

Die Bedeutung von Farbe in unserem Leben

Farben spielen in unserem täglichen Leben eine wichtige Rolle. Wie der gelbe Schulbus. Warum ist es wichtig, dass wir sie sehen, selbst in unserer Peripherie? Aus Sicherheitsgründen natürlich.

Viele Farben werden verwendet, um wichtige Botschaften ohne Worte darzustellen. Rote Stoppschilder und grüne Ampeln sind universell. Diese und andere regulierte Farben spielen eine wichtige Rolle in unserem Leben.

Wir assoziieren Farben auch mit Stolz. Denken Sie an die Farben der Flagge eines Landes oder sogar an die Farben, die wir zur Unterstützung unserer Lieblingssportmannschaften tragen.

Aber Farben gab es schon Tausende und Abertausende von Jahren, bevor es Schulbusse, Stoppschilder und Spektralphotometer gab. Die Geschichte der Farben und Farbstoffe ist ziemlich faszinierend und reicht weiter zurück als 2000 vor Christus. Es besteht kein Zweifel, dass sie schon damals einen starken Einfluss hatten.

Die Mathematik der Farbwahrnehmung

Da Umwelt- und persönliche Faktoren die Farbwahrnehmung beeinflussen, können wir nicht sicher sein, dass wir eine genaue Übereinstimmung erzielen, wenn wir Farben visuell mit einem Standardmuster vergleichen. Dies kann zu echten Geschäftsproblemen wie Produktionsverzögerungen, Materialverschwendung und Fehlern bei der Qualitätskontrolle führen.

Infolgedessen wenden sich die Unternehmen mathematischen Gleichungen zu, um Farben zu spezifizieren, und nicht-subjektiven Messgeräten, um eine genaue Übereinstimmung zu gewährleisten.

Das CIE-Farbmodell bzw. der CIE-XYZ-Farbraum (siehe oben) wurde 1931 entwickelt. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um ein Mapping-System, das Farben in einem 3D-Raum mit Rot-, Grün- und Blauwerten als Achsen aufzeichnet.

Es wurden viele andere Farbräume definiert. Zu den CIE-Varianten gehört das 1976 definierte CIELAB, bei dem sich L auf die Leuchtdichte, A auf die Rot/Grün-Achse und B auf die Blau/Gelb-Achse bezieht. Ein weiteres Modell, CIE L*C*h, berücksichtigt Helligkeit, Chroma und Farbton.

Die Messung hängt von Farbmessgeräten oder Spektralphotometern ab, die digitale Beschreibungen von Farben liefern. So werden beispielsweise die prozentualen Anteile der drei Grundfarben, die zur Übereinstimmung mit einem Farbmuster erforderlich sind, als Tristimuluswerte bezeichnet. Tristimulus-Farbmessgeräte werden in der Qualitätskontrolle eingesetzt.

Der erste Schritt zur Überwindung von Unterschieden in der Farbwahrnehmung

Die Beherrschung von Farben trotz unvermeidlicher Unterschiede in der menschlichen Wahrnehmung beginnt mit Bewusstseinsbildung und Aufklärung. Es stimmt, dass wir mit unseren Augen nicht sehr weit sehen können. Zum Glück gibt es eine Reihe von Hilfsmitteln, die sicherstellen, dass die Farben Ihrer Produkte immer korrekt sind.

Datacolor bietet ein komplettes Sortiment an Spektralphotometern, Software und anderen Lösungen an, die für eine Vielzahl von Branchen geeignet sind, darunter Kunststoffe, Textilien, Beschichtungen und Farben im Einzelhandel. Wir haben auch ein Gerät entwickelt, das speziell für die Messung von Materialien geeignet ist, die ein herkömmliches Spektralphotometer nicht messen kann.

Wenn Sie mehr über Farbwahrnehmung, Farbwissenschaft und die Rolle von Datacolor erfahren möchten, lesen Sie einen unserer Blogs!

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