CIELUV-Farbraumsystem

System zur Messung von Lichtfarben

Das 1976 entwickelte CIE-LUV-Farbraumsystem, auch L*u*v*-Farbraum, wird ähnlich wie das CIE Lab-Farbraumsystem aus dem CIE(XYZ)-System errechnet, um Unterschiede zwischen beliebigen Farben besser beurteilen zu können. Daher wird es bevorzugt für die Messung von Lichtfarben eingesetzt, z. B. für die Bewertung von Lichtquellen, Monitoren und Projektoren.

L*u*v*-Farbraum

Die Vergleichbarkeit von Farben im CIE-LUV-Farbraum erfordert eine möglichst gleichabständige Darstellung des Farbraums, d. h. Farbtöne mit dem gleichen geometrischen Abstand sollten annähernd den gleichen empfindungsgemäßen Abstand haben.

BeschreibungBearbeiten

Die gleichabständige Darstellung lässt sich gewinnen aus der Kombination der empfindungsgemäßen Farbtafel CIE-UCS (Uniform Color Scale) mit der gleichabständigen Helligkeitsskala.

FarbartebeneBearbeiten

 
u*v*-Farbartebene des CIE-UCS mit Unbuntpunkt E
 
Farbdiagramm nach CIE 1976 UCS

Die Achsen der Farbartebene des L*u*v*-Farbraums schneiden sich im Unbuntpunkt der UCS-Farbtafel. Die u*-Achse liegt dabei in Richtung Rot-Grün, positive Werte von u* weisen zu Rot und negative zu Grün; entsprechend liegt die v*-Achse in Richtung Blau-Gelb, positive Werte von v* weisen zu Gelb und negative zu Blau:

 
 

mit

  • dem Wert L* auf der Helligkeitsachse (s. u.).
  • den (errechneten) Koordinaten un' und vn' für das Referenzweiß, die normierte Farbart am Weißpunkt:
 
 
  • den normierten Werten u' und v'; diese lassen sich aus den CIE-Farbwerten X, Y, Z so transformieren, dass die Zahlenwerte besser der Farbempfindung entsprechen:
 
 

Eine Darstellung in einem rechtwinkligen Koordinatensystem ist möglich, da u* und v* Null werden, wenn u' und v' Null sind.

In der zweidimensionalen Darstellung gehen notwendigerweise Informationen verloren.

HelligkeitsachseBearbeiten

Die Helligkeitsachse steht im Weißpunkt senkrecht auf der Farbartebene und bildet somit die Unbuntachse.

Die CIE hat eine Helligkeitsskala definiert, die auf dem Munsell-System basiert. Die Munsell-Helligkeit ist als Helligkeitsmaßstab anerkannt. Jedoch sind weitere Entwicklungen erfolgt, um noch vorhandene Ungleichheiten abzuschwächen.

L* ist die psychometrische Helligkeitsfunktion, die durch die gleichabständige Helligkeitsskala beschrieben ist. Die Adaption des menschlichen Auges auf Helligkeitsunterschiede verläuft weitestgehend logarithmisch: die gleiche Leuchtdichtedifferenz ΔY erscheint bei geringerer Leuchtdichte als großer Helligkeitsunterschied, bei hoher Leuchtdichte als kleiner Helligkeitsunterschied.

 

Der Wertebereich der Helligkeit liegt im Intervall   = 0 für Schwarz bis   = 100 für Weiß.

Außerdem können folgende, der Beschreibung menschlicher Wahrnehmung näher liegende, polare Parameter abgeleitet werden, dabei werden in der Fachliteratur die Begriffe Buntheit und Sättigung teilweise anders eingesetzt.

BuntheitBearbeiten

Die Buntheit (chroma)  

gibt den Abstand der Farbe zum Unbuntpunkt an. Bei konstanter Buntheit bewegt sich der Farbort auf einer Geraden parallel zur Unbuntgeraden L*, dabei ändert sich die Farbart.

SättigungBearbeiten

Die Sättigung   stellt die Entfernung des jeweiligen Farborts vom Unbuntpunkt in der Farbtafel dar. Bei konstanter Sättigung ergibt sich eine Gerade durch den Nullpunkt.

FarbtonwinkelBearbeiten

Die Farbtonwinkel (hue)   werden als Winkel in den vier Quadranten interpretiert.

FarbtondifferenzBearbeiten

Die Farbtondifferenz   ist

  • positiv, wenn der Farbtonwinkel huv ansteigt,
  • negativ, wenn der Farbtonwinkel huv abnimmt.

BewertungBearbeiten

Der Farbabstand:   gibt an, wie stark sich zwei Farben empfindungsgemäß voneinander unterscheiden.

Dabei bezeichnet   üblicherweise eine gerade noch wahrnehmbare Differenz (en: just noticable difference, abgekürzt JND).

Zu beachten ist, dass das CIE-LUV-System nur annähernd gleichabständig ist. Dies zeigt der Vergleich mit dem Munsell-Farbsystem. Das CIE-LUV-System stellt Farbkoordinaten und keine Farbart dar, da die additive Mischung zweier Farben nicht auf einer Geraden liegt. Zur Darstellung additiver Mischungen wurde eine dem CIE-LUV-Farbraum zugeordnete Farbtafel entwickelt (u'v'-Diagramm), ähnlich der Normfarbtafel (xy-Diagramm). Diese Farbtafel stellt Farbabstände wahrnehmungsgetreuer als das xy-Diagramm dar. Bei Angaben der Größen des CIE-LUV-Farbraums ist immer der Zusatz „CIE-LUV 1976“ erforderlich, um eindeutig zu kennzeichnen, um welche Größen es sich handelt. Gleichabständigere Systeme sind beispielsweise die Farbräume DIN99, CIELAB und CMC(l:c).

LiteraturBearbeiten

  • Bergmann, Schaefer: Lehrbuch der Experimental Physik, Band 3, Optik. Walter deGruyter, Berlin 2004.
  • E. Dörsam: Farbwiedergabe in den Medien. Vorlesung Ws 08-09, TU Darmstadt
  • R. Greule: Skript zur Vorlesung Farbmetrik. HAW-Hamburg

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten