Automobile Licht und Displaytechnik

Licht und Farbe

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Quelle: Richter

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Wellenlänge (nm)

Wellenzahl (cm-1)

Rel

ativ

e A

bsor

ptio

n

Absorptionskurven der drei Spektraltypen von Zapfen in der Netzhaut (durchgezogene Linie) und der Stäbchen (gestrichelt).Nach Dartnall, 1983.

Anordnung zur Bestimmung der Empfindlichkeitskurven,

d.h. der Normalspektralwertkurven des Messempfängers “Auge”

(aus Billmeyer und Saltzman)

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.

Schematischer Versuchsaufbau zur Messung von spektralen Farbwerten. Die realen Messungen erfolgten mittels spezieller optischer Geräte, z.B. dem Helmholtz'schen Farbmischapparat. Im linken Photometerfeld werden die 3 Grundfarben so gemischt, daß eine Farbgleichheit zwischen diesem Feld und der vorgegebenen Spektralfarbe besteht.

Messwerte der Beobachter von Wright (aus Wrigth)

Spektralwerte des 2° Beobachters (aus Billmeyer und Saltzman)

[CIE – RGB –System]

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Die Primärfarben des “RGB” – systems lassen sich nicht reell nachstellen.

Mit Hilfe sogenannter virtueller Primärfarben, die so gewählt wurden, dasssich nur positve Werte ergeben lassen sich die Spektralwertkurven des 1931 CIE 2° Normalbeobachters dartellen und werden mit x,y,z dargestellt.

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Man beachte: Ein Farbabgleich ist extensiv, d.h. die Gleichheit ist vollständig. Im Gegensatz zum heterochromen Helligkeitsabgleich, bei dem die Gleichheit nur einen Aspekt, nämlich die Helligkeit umfaßt, während die anderen Farbattribute Buntton und Buntheit ungleich sind. Der heterochrome Helligkeitsabgleich ist intensiv.

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Die Ermittlung der Normfarbwerte für beliebig vorgegebene Strahlungsverteilungen erfolgt danngemäß:

X = k ( x( ) d1

2

ϕ λ) λ λλ

λ

⋅∫

Y = k ( y( ) d1

2

ϕ λ) λ λλ

λ

⋅∫ (3.8)

Z = k ( z( ) d1

2

ϕ λ) λ λλ

λ

⋅∫

wobei bedeuten: X, Y, Z: die zu bestimmenden Normfarbwerte; k: eine zweckmäßig zu definierende Konstante; x( ), y( ), z( )λ λ λ : die Normspektralwertfunktion; λ1,λ2: Grenzen des sichtbaren Bereichs; ϕ(λ): die sog. Farbreizfunktion. Das ist bei Selbstleuchtern die Strahlungsfunktion

S(λ). Bei Körperfarben ist ϕ(λ) = S(λ)∗R(λ), wenn R(λ) derenReflexionsfunktion ist.

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x = SX =

Z+Y+XX y = Y

X + Y + Z = Y

S z =

SZ =

Z+Y+XZ

mit x + y + z = 1

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Source: Klaus Richter; Computergrafik und Farbmetrik; VDE - Verlag Berlin, Offenbach; Technische Akademie Wuppertal 1996

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Folgende Mischungsregeln sind charakteristisch für die additive Farbmischung: Additive Farbmischungen

Rot und Grün und Blau ergibt Unbunt Rot und Grün ergibt Gelb Rot und Blau ergibt Magenta (Purpur, Pink) Grün und Blau ergibt Cyan (Blaugrün)

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a)

b)

c)

Zur Erklärung der additiven Farbmischung.

Bildteil a zeigt die Übereinander-projektion dreier Projektoren, von denen jeder mit einem anderen Farbfilter, z.B. einem Rot-, einem Grün- und einem Blaufilter bestückt ist. Bildteil b zeigt vergrößert die Farbpixel eines Farbbildschirms.

Bildteil c zeigt die Vergrößerung eines Flächenstückes eines Mehrfarben-druckes. Dargestellt sind neben-einanderliegende, zum Teil sich überdeckende Druckfarben Gelb, Cyan und Magenta.

Der Farbeneindruck wird auch durch das Papierweiß bestimmt.

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Relative spektrale Strahldichteverteilungen der drei GrundfarbenRot, Grün und Blau eines Farbbildschirms, wobei der Maximalwert auf jeweils 100 normiert wurde. Außerdem ist das aus diesen Grundfarben erzeugte Spektrum für die neutrale Farbe Weiß bzw. Unbunt dargestellt.

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Gelb Magenta Cyan

Gelb + Magenta

Relative spektrale Transmissionsgrade der Farbpigmente Gelb, Magenta und Cyan, die bei Farberzeugungsprozessen nach dem Prinzip der subtraktivenFarbmischung eingesetzt werden. Werden z.B. die Pigmente Gelb und Magenta hintereinander angeordnet, dann wird nur Strahlung im Langwelligen durchgelassen. Das Ergebnis wäre ein rötlich aussehendes Pigment.

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Subtraktive Farbmischungen

Gelb und Magenta ergibt Rot Gelb und Cyan ergibt Grün Cyan und Magenta ergibt Blau Gelb und Cyan und Magenta ergibt Schwarz

Bei Farbdrucken werden neben den Grundfarben Gelb, Cyan und Magenta auch weiße und schwarze Farbstoffe verwendet. Weiß ist als subtraktive Farbmischung nicht darstellbar.

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Zunahme der Farbsättigung

Je höher die Sättigung derFarbe eines Signals ist, um so höher ist die dessenAuffälligkeit.

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Frage der Gleichabständigkeit

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Schematische Darstellung der 3 grundsätzlichen Anwendungs-bereiche der farbmetrischen Bewertung von Farbreizen. Primär gilt das Normvalenzsystem für unbezogene, freie Farben, da die Spektralfarbwerte nur für diese Beobachtungssituation gemessen wurden. Die Anwendung erstreckt sich aber auch für Selbstleuchter und beleuchtete Objekte unter realen Bedingungen, also auf bezogene Farben.

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Prinzipien von Farbmessungen nach dem Dreibereichsverfahren.

Links:In einem Farbmeßkopf befinden sich 3 Empfänger, die mit Hilfe von Farbfiltern (Voll- oder Partialfilterung) an die Normspektralfunktionen angepaßt wurden. Wegen der örtlich nebeneinanderliegenden Empfänger muß der Meßkopf möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet sein.

Rechts:Die Anpassungsfilter (i.A. Vollfilter) werden zeitlich nacheinander vor einen einzigen Empfänger eingeschoben. Damit kann ein Leuchtdichtemeßgerät zur näherungsweisenFarbmessung verwendet werden. (Die Genauigkeit der Messung kann durch eine Matrixkorrektur gemäß Gl. (2.19) verbessert werden.)

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Strahlungsfunktionen der Normlichtarten A und D65 sowie der Lichtarten C, B und D55.

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Spektro-meter

DetektorMonitor

L

λ

Φ

Mono-chromator

λ

Φ

Messfläche

λ

Φ

Normierung

Messwerte

Messungen zur Bestimmung des bispektralenStrahldichtefaktors

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• Bestimmung des bi-spektralen Strahldichtefaktors β(µ,λ) aus den Messdaten für Probe und Reflexionsstandard

• Eintragen der Normfarbwertanteile x und y zur Kennzeichnung der Farbart in der Normfarbtafel Farbort

• Es gilt: x + y + z = 1

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Surface Colour for Traffic Signs CIE 39.2

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800x

y

CIERed 39.2Yelow 39.2Green 39.2Orange 39.2White 39.2Blue 39.2

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Creation of the white colour:

Using three single red, green and blue LEDs – the resulting colour will be white.

Using a blue LED and a 1 band Phosphor coating (yellow) to create a colour mixture.

Using a UV-LED and a 3 band Phosphor coating to create a colour mixture.

400 500 600 700nm

RGB-Chips + +

400 500 600 700nm

Blue Chip +

1 Phosphor

400 500 600 700nm

UV-Chip + + 3 Phosphors

Source: Osram; GTB Task Force - LED Forward Lighting - presentation

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Spectral Distribution of Different Light Sources

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

380 430 480 530 580 630 680 730 780

Wavelength [nm]

rel.

Inte

nsity

D2

D4

A

D65

LED-21

LED-25

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Surface Colors for Traffic Signs

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700

x

y

The diagram shows the colour areas for traffic signs for daytime conditions as defined in CIE-publication No, 39. The dots show the colour loci of the 14 test colours of CIE-publication 13.3 by illumination with the Illuminant D65.

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Surface Colors for Traffic Signs

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700

x

y

Colour loci of the “digital” test colour filter functions depending from the light emitted by the different light sources. The data from the filter function are marked for red with Ο, for orange with , for yellow with , for blue with and the Illuminant A is marked by solid circles and D65 is marked by solid triangles.

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