(oder Referenzweiß) genannt, z. B. die weiß gestrichenen Wände eines durch eine künstliche Lichtquelle beleuchteten Innenraums.
Ändert sich der spektrale Strahlungsfluss der Lichtquelle (wird z.B. statt einer warmweißen Kompaktleuchtstofflampe eine kaltweiße LED-Leuchte eingeschaltet), ändert sich somit die Farbwahrnehmung nicht nur wegen der Änderung des spektralen Strahlungsflusses der Lichtquelle, sondern auch deswegen, weil sich der chromatische Adaptationszu stand (oder die „Farbstimmung“) des Sehsystems von „warmweiß-adaptiert“zu „kaltweißadaptiert“ ändert.
Der oben beschriebene Effekt wird chromatische Adaptation (oder Farbumstimmung) genannt und spielt bei der Bewertung der Farbwiedergabe eine wichtige Rolle. Bei der Farbumstimmung bleibt – trotz Änderungen im spektralen Strahlungsfluss und Änderungen der Normfarbwerte des Farbreizes – die Farbwahrnehmung des Farbreizes tendenziell konstant (das ist die sog. Farbkonstanz), vorausgesetzt, dass sich der Farbort der Lichtquelle auf der CIE-Normfarbtafel in der Nähe des in der Abb. 2.6 gekennzeichneten Temperaturfarbenzuges bzw. der Tageslichtkurve befindet (oder unmittelbar darauf). Die wahrgenommenen Farben solcher Lichtquellen können Weißtöne genannt werden, obwohl Weißtöne niedrigerer Farbtemperatur (wie etwa der Weißton einer gasgefüllten Wolframglühwendellampe bei 2856 K, die der sog. CIE Normlichtart A entspricht) einen Gelbstich aufweisen. Trotzdem werden diese – für bestimmte Anwendungen wie Wohnzimmerbeleuchtung – von den meisten Benutzern in der westlichen Kultur bevorzugt.
Die wahrgenommenen Farbmerkmale eines Farbreizes lassen sich von der gemessenen spektralen Strahldichte des Farbreizes und dessen Umgebung (dessen Hintergrund und dem Referenzweiß) mathematisch voraussagen. Zu jedem Farbmerkmal lässt sich somit eine Kenngröße (oder Korrelat;engl. correlate) berechnen, die den chromatischen Adaptationszustand berücksichtigt. Dazu werden die Farbreize in einem sog. Farbraum dargestellt, dessen drei orthogonale Achsen im Allgemeinen die Merkmale Relativhelligkeit, RotGrün-Anteil und Gelb-Blau-Anteil in einem bestimmten Adaptationszustand beschreiben. Der Wert des Korrelates für den Rot-Grün-Anteil ist dann positiv, wenn die Farbe wahrnehmungsgemäß Rot enthält, und dann negativ, wenn die Farbe Grün enthält und gleich null, wenn die Farbe keine Farbigkeit aufweist (sog. Unbunt). Der Wert des Korrelates für den Gelb-Blau-Anteil ist positiv, wenn die Farbe wahrnehmungsgemäß Gelb enhält, negativ, wenn die Farbe Blau enthält und gleich null, wenn die Farbe unbunt ist. Der Farbraum stellt somit ein mathematisches Modell des Farbkörpers (s. Abb. 2.8) dar.
Die in der heutigen farbmetrischen Praxis verwendeten Farbräume schließen den sog. CIE 1964 Uniform Space (oder U*-V*-W*-Farbraum mit den drei Achsen 𝑈*, V*und 𝑊* [18], der heute bereits veraltet ist), den sog. CIELAB-Farbraum (mit den drei Achsen L*, a*, b* [12]) sowie den sog. CAM02-UCS-Farbraum [19] (der aus dem CIECAM02- Farberscheinungsmodell [20] abgeleitet wird) ein. Hier wird nur auf den in der modernen Lichttechnik und Farbwissenschaft verwendeten CAM02-UCS-Farbraum (und dessen zugrunde liegendes CIECAM02-Farberscheinungsmodell) eingegangen, der für die Bildung von aktuellen Kenngrößen der Farbqualität (z. B. Farbtreueindex Rf, Farbgamutindex Rg, s. Abschn. 6.7) wichtig ist. (Ein sog. Farbpräferenzindex, CQS Qa, der auf dem CIELABFarbraum basiert, wird in Abschn. 6.7 ebenfalls vorgestellt.)
2.2.4 Das CIECAM02-Farberscheinungsmodell
Der Unterschied zwischen CIECAM02 [20] und CAM02-UCS [19] kann wie folgt erläutert werden.
Das CIECAM02-Modell ist ein Farberscheinungsmodell, dessen primäre Aufgabe darin besteht, zuverlässige, d.h. mit der menschlichen Wahrnehmung gut korrelierende numerische Korrelate für die verschiedenen Farbmerkmale (z.B. Buntheit, Buntton, Relativ helligkeit, s. Abschn. 2.2.3) eines Farbreizes aus dessen instrumentell gemessener spektralen Strahldichte (und den lichttechnischen Parametern der Umgebung des Farbreizes) rechnerisch zu ermitteln und dabei die Adaptation zum in der Szene vorherrschenden Leuchtdichteniveau sowie die Farbumstimmung des menschlichen Beobachters zu berücksichtigen. Ein Vorteil des CIECAM02-Modells besteht darin, dass sich darin die Skalen der numerischen Korrelate – der visuellen Wahrnehmung entsprechend – je nach Adaptationsleuchtdichte und aktueller Farbstimmung – ändern.
CAM02-UCS ist ein Farbraum, der auf den numerischen Korrelaten des CIECAM02-Modells basiert und dessen primäre Aufgabe darin besteht, Farbunterschiede (Farbdifferenzen) zwischen zwei Farbreizen wahrnehmungsgemäß vorauszusagen. Da sich die numerischen Skalen der Korrelate des CIECAM02-Modells immer an die Beobachtungsbedingungen des Farbreizes (wie Farbstimmung oder Adaptationsleuchtdichteniveau) „anschmiegen“, behält der davon abgeleitete CAM02-UCS-Farbraum ebenfalls diese günstige Eigenschaft.
Obwohl auch das CIECAM02-Modell einen „eingebauten“ Farbraum (den sog. J-aC-bC Farbraum) hat, wird dieser wegen der Überlegenheit des abgeleiteten CAM02-UCS Farbraumes hier nicht vorgestellt.
Der mathematische Formalismus des CIECAM02-Modells [16, 17] wird hier nicht wiederholt, stattdessen werden hier nur die wichtigsten Merkmale erläutert. Das CIECAM02-Farberscheinungsmodell errechnet numerische Korrelate für die verschiedenen Farbmerkmale eines Farbreizes. Dabei werden nicht nur die Normfarbwerte des Farbreizes (X, Y, Z) und des in der Umgebung vorherrschenden Weißtons (Xn, Yn Zn), sondern auch sog. Beobachtungsumstände, wie die lichttechnischen Parameter des Hintergrundes und des sog. Surrounds berücksichtigt (s. Abb. 2.9).
Abb. 2.9 Zwei Beobachtungsumstände mit dem gleichen Farbreiz. Farbreiz (kleine Kreisfläche in der Mitte: typischerweise mit einem Durchmesser von 2°), Hintergrund (große Kreisfläche: typischerweise mit einem Durchmesser von 10°) und Surround (das zurückbleibende Gesichtsfeld außerhalb des Hintergrundes). Adaptives Feld = Hintergrund + Surround. (a) Farbreiz auf einem hellen adaptiven Feld; (b) derselbe Farbreiz auf einem dunklen adaptiven Feld. Quelle: TU Darmstadt.
Es kann in der Abb. 2.9 beobachtet werden, dass die Farbwahrnehmung des Farbreizes nicht nur von den farbmetrischen Eigenschaften des Farbreizes selbst, sondern auch von den Beobachtungsumständen abhängt. Dementsprechend arbeitet das CIECAM02-Modell mit den folgenden Parametern für die Beobachtungsumstände: die mittlere Leuchtdichte des adaptiven Feldes oder vorherrschendes Leuchtdichteniveau (LA), die relative Leuchtdichte des Hintergrundes (Yb), der allgemeine Adaptationsgrad des Sehsystems (F), der Adaptationsgrad zum Referenzweiß (D), der Effekt der Umgebung (c) und der sog. Faktor für chromatische Induktion (Nc).
Abb. 2.10 Komprimierung der adaptierten Rezeptorsignale im CIECAM02-Farberscheinungsmodell (log10-log10-Diagramm). Quelle: TU Darmstadt.
Die obigen Parameter für die Beobachtungsumstände (LA, Yb, F, D, c und Nc) und die Normfarbwerte X, Y, Z, Xn, Yn, Zn bilden die Eingabegrößen des
