Das menschliche Auge kann zwar Millionen von Farben erkennen, kann sie aber nicht genau unterscheiden. Zwei leicht unterschiedliche Farben können gleich aussehen, während dieselbe Farbe auch unter unterschiedlichen Blickwinkeln und Lichtbedingungen unterschiedlich sein kann. Dies stellt eine Herausforderung für die farbige Kommunikation dar. Für Designer und Hersteller erschwert die Unfähigkeit, Farben genau zu erkennen und zu vermitteln, die Standardreplikation und die Unterschiederkennung.

Um eine präzise Reproduktion von Farben zu erreichen, müssen Hersteller und Designer Methoden verwenden, um die Farbeigenschaften zu quantifizieren und numerische Unterschiede zu berechnen. CIELAB (also CIE L*a*b*) ist ein geräteunabhängiger dreidimensionaler Farbraum, der alle wahrnehmbaren Farben mit drei numerischen Werten misst und vergleicht. In diesem Raum entsprechen die numerischen Unterschiede unmittelbar dem Grad der Veränderungen, die die menschlichen Sinne erkennen können.

CIELAB basiert auf der Gegenfarbtheorie, die darauf hindeutet, dass das menschliche Gehirn die Netzhaut-Eingänge als Unterschiede zwischen Helligkeit und Dunkelheit (Helligkeit) und Gegenfarbpaaren (Rot/Grün, Blau/Gelb) interpretiert. Das ist das Prinzip der farbigen Gegensatz-Assoziation - eine Farbe kann nicht gleichzeitig die Eigenschaften von Rot und Grün, Gelb und Blau zeigen. Zum Beispiel werden Sie nie "Rot mit grünem" sehen.

Was ist das CIELAB-Farbmodell?

Die Farbräume L, a und b wurden 1942 von Richard S. Hunter, Gründer von HunterLab, definiert. Das System von Hunter verwendet Koordinaten, die als L, a und b gekennzeichnet sind, die auf der Grundlage der Berechnung des CIE 1931 XYZ-Farbraums ermittelt wurden, um eine bessere Wahrnehmungsgleichmäßigkeit zu erreichen. 1976 entwickelte die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) das CIELAB-Modell auf der Grundlage des Hunter-Systems als Verbesserungsprogramm. Um beide zu unterscheiden, verwendet CIELAB die Markierungsmethoden L*, a*, b*. Der Name CIE stammt von der französischen Bezeichnung der Organisation: Commission Internationale de l'Éclairage.

Hunter L, a, b und CIELAB(L*, a*, b*) basieren auf der Gegenfarbtheorie, in der das menschliche Auge Farben durch Gegenfarbpaare wahrnimmt:

• L-Achse:Der niedrige Wert (0-50) bedeutet dunkel und der hohe Wert (51-100) bedeutet hell.

• Achse A:Rot und Grün, positiv steht für Rot, negativ steht für Grün.

• B-Achse:Gelb und Blau, positiv für Gelb und negativ für Blau.

Die ideale Farbstufe sollte gleichmäßig bleiben, d. h. die Farbdifferenz ist visuell gleichwertig und nicht von den Farbtönen beeinflusst. In praktischen Anwendungen sind weder Hunter L, a, b noch CIELAB Farbstufen gleichmäßig. Die Hunter-Farbstufe berechnet die Helligkeit (L) mit der Anwendung einer Quadratwurzelfunktion auf Y/Yn, die den Wert der gelben Zone komprimiert und den Wert der blauen Zone erweitert. Im Gegensatz dazu verarbeitet CIELAB X/Xn, Y/Yn und Z/Zn mit der Würfelwurzelfunktion und erweitert sie linear, wenn sie sich dem Schwarz nähert. Obwohl dies die Gleichmäßigkeit insgesamt verbessert, vergrößert CIELAB oft die gelben Bereiche im Farbspektrum. Beide Farbmarkierungssysteme sind effektiv bei der Messung und Festlegung von Toleranzstandards. CIELAB ist jedoch in der Regel der visuellen Wahrnehmung näher. Durch die Praxis unterstützen beide Systeme das intuitive Verständnis und den Austausch von Farbwerten.

Farbberechnung im CIELAB-Modell

Bei der Messung der Farbe wird die Probe mit einem Spektrikhromometer analysiert. Das Gerät beleuchtet die Probe durch eine orientierte (45°/0°) oder diffuse (d/8°) Geometrie und sammelt reflektiertes Licht auf standardisierte Weise, um die Messgenauigkeit zu gewährleisten.

Das Spektrochromatometer erfasst die Reflexivität (% R) der Probe, also den Prozentsatz des reflektierten Lichts unter den verschiedenen Wellenlängen des sichtbaren Spektrums (in der Regel 400-700 nm). Diese Daten werden in drei Stimulierungswerte umgewandelt, die die Standard-Lichtquelle und die Beobachterfunktion berücksichtigen. Anschließend werden drei Stimulierungswerte in ein L*a*b* Koordinatensystem umgewandelt.

In diesem dreidimensionalen System

• Der L*-Wert bestimmt die Helligkeit, je höher der Wert, desto heller und je niedriger der Wert, desto dunkler.

• Der Wert a* beschreibt die Position der Farbe zwischen Rot (+a) und Grün (-a).

• Der Wert b* beschreibt die Position der Farbe zwischen Gelb (+b) und Blau (-b).

Wenn a* = 0 und b* = 0 ist die Farbe neutrales Grau, dessen Helligkeit nur durch den Wert L* bestimmt wird.

Vertikaler L*-Achsenbereich von 0 (schwarz) bis 100 (weiß).

Diese Werte werden in allen Branchen weit verbreitet. In der Nahrungsmittelindustrie kann z.B. L* die Helligkeit von Backwaren wie der Haut von Brot anzeigen, a* das Rot von Fleisch oder Tomatenprodukten messen und b* das Gelb von Käse oder Nudeln widerspiegeln. Die Berechnung der Farbdifferenz auf der Basis von CIELAB ermöglicht eine präzise Lebensmittelqualitätskontrolle, die Konsistenz im Erscheinungsbild gewährleistet und die Erwartungen der Verbraucher erfüllt. Neben dem Lebensmittelbereich werden CIELAB-Werte ebenso weit in der Kunststoff-, Textil-, Beschichtungs- und Druckindustrie eingesetzt, um die Konsistenz der Farbproduktion zu gewährleisten.

Das CIELAB-Modell repräsentiert jede Farbe durch Punkte im Koordinatensystem und deckt unendliche Möglichkeiten ab. Auf der Grundlage dieser Werte kann der Gesamtfarbdifferenz ΔE00 zwischen den beiden Farben durch zusätzliche Berechnungen quantifiziert werden.

Erfahren Sie mehr über die Farbmessung

Farbmodelle wie CIELAB vereinfachen die Kommunikation über Spezifikationen und gewährleisten die Konsistenz der Produktion. Die von HunterLab angebotenen Spektrochromometer sind speziell für die genaue Messung und Kontrolle von Farben konzipiert. Kontaktieren Sie uns jetzt und erfahren Sie, wie unsere Instrumente Ihre Arbeit unterstützen können.