Farbmessung und der CIELAB-Farbraum

Warum Farbe messen

Das Auge beurteilt Farbe subjektiv und wird von Umgebung, Betrachter und Beleuchtung beeinflusst. Für Qualitätssicherung, Rezepturabgleich und Lieferbedingungen braucht man aber objektive, reproduzierbare Zahlen. Genau das leistet die Farbmetrik: Sie macht aus dem Farbeindruck messbare Größen.

Wie aus Absorption ein Farbeindruck wird

Bevor gemessen wird, lohnt der Blick darauf, wie der Farbeindruck überhaupt entsteht. Ein Buntpigment leuchtet nicht selbst — es nimmt aus dem weißen Licht einen Teil des Spektrums heraus und wirft den Rest zurück. Was das Auge sieht, ist dieser zurückgeworfene Rest, also die Komplementärfarbe des absorbierten Anteils. Man nennt das subtraktive Farbmischung, weil jedes zugesetzte Farbmittel dem Licht etwas wegnimmt.

Daraus folgen die beiden Grenzfälle: Wird alles absorbiert, erscheint die Fläche schwarz; wird nichts absorbiert, sondern alles zurückgeworfen, erscheint sie weiß.

Die Zuordnung ist paarweise festgelegt:

• absorbiert violett → erscheint grüngelb
• absorbiert indigoblau → erscheint gelb
• absorbiert blau → erscheint orange
• absorbiert blaugrün → erscheint rot
• absorbiert grün → erscheint purpur

Damit schließt sich der Kreis zur Chemie: Der Chromophor eines Farbmittels bestimmt, welcher Wellenlängenbereich absorbiert wird (siehe L-42) — und die Komplementärfarbe dazu ist der Farbton, den man am Lackfilm sieht.

Davon zu unterscheiden ist die additive Farbmischung, bei der farbige Lichtquellen übereinandergelegt werden; Rot, Grün und Blau ergeben zusammen Weiß. Sie beschreibt Bildschirme, nicht Beschichtungen — für den Lacklaboranten ist die subtraktive Mischung der Regelfall.

Die drei Eingangsgrößen

Eine farbmetrische Berechnung kombiniert die spektrale Probeninformation (Remission, im sichtbaren Bereich etwa 380 bis 760 nm) mit einer definierten Normlichtart (z. B. D65 als Tageslicht) und einem definierten Normalbeobachter (2° oder 10°); daraus werden die CIE-Farbwerte (XYZ) berechnet, die Grundlage aller weiteren Farbräume. Genormt ist das in der Reihe DIN EN ISO/CIE 11664 (Normalbeobachter, Normlichtarten, Farbwerte).

Messung mit dem Spektralphotometer

Gemessen wird mit einem Spektralphotometer, das die Remission wellenlängenweise erfasst. Entscheidend ist die Messgeometrie — etwa 45°/0° oder Kugelgeometrie d/8° —, weil Glanz und Oberflächenstruktur das Ergebnis beeinflussen. Die Geometrie muss zur Anwendung passen und stets mit angegeben werden, sonst sind Werte nicht vergleichbar.

Bei Kugelgeometrie kommt eine zweite Einstellung dazu: die Glanzfalle. Ist sie geschlossen, wird der spiegelnd reflektierte Anteil mitgemessen — das ist SCI (specular component included). Ist sie geöffnet, wird dieser Anteil in einen schwarzen Absorber geleitet und fehlt im Messsignal — das ist SCE (specular component excluded).

Der CIELAB-Farbraum

SCI liefert die Farbe des Materials weitgehend unabhängig von der Oberfläche und eignet sich deshalb für Rezepturarbeit und Rohstoffvergleich. SCE kommt dem Seheindruck näher, weil auch das Auge den Glanzanteil nicht als Farbe wahrnimmt — glänzende Flächen wirken dunkler und satter als matte gleicher Rezeptur. Für die Qualitätskontrolle am fertigen Teil ist deshalb meist SCE die richtige Wahl. Entscheidend ist, dass Probe und Referenz in derselben Betriebsart gemessen werden; SCI- und SCE-Werte derselben Probe sind nicht vergleichbar.

Aus den Farbwerten berechnet man den CIELAB-Raum (genormt in ISO/CIE 11664-4, seit 1976, in Deutschland Nachfolger der DIN 6174). Er ist ein geräteunabhängig definierter Farbraum und wurde mit dem Ziel einer annähernden Wahrnehmungsuniformität entwickelt; die Uniformität ist nicht überall gleich gut: L* ist die Helligkeit (0 Schwarz bis 100 Weiß), a* die Achse Grün (negativ) bis Rot (positiv), b* die Achse Blau (negativ) bis Gelb (positiv). Liegen a* und b* bei 0, ist der Ton unbunt und liegt als Grauwert auf der L*-Achse.

Buntheit und Bunttonwinkel

Anschaulicher sind oft die Polarkoordinaten: die Buntheit (Chroma) C* = √(a*² + b*²) als Abstand von der Grauachse und der Bunttonwinkel h, der quadrantenrichtig aus a* und b* bestimmt und in den Bereich 0 bis 360° überführt wird — bei negativen a*-Werten liefert die einfache Arcustangens-Rechnung sonst den falschen Quadranten. So lassen sich Helligkeit, Sättigung und Farbton sauber trennen — hilfreich, um eine Abweichung gezielt zu deuten.

Merksatz