Farbmerkmale Buntheit C, Relativhelligkeit J, Bunttonwinkel h, Buntton H, Helligkeit Q, Sättigung s und Farbigkeit M. Die Kenngröße H (mit Werten zwischen 0 und 400) sagt voraus, zwischen welchen zwei Grundfarben sich der wahrgenommene Buntton des Farbreizes befindet und wie viel Prozent sie von diesen Grundfarben visuell aufweist. Für die Grundfarben Rot, Grün, Gelb bzw. Blau berägt der Wert der Kenngröße H = 0, 100, 200 bzw. 300.
Ist der Wert der Kenngröße z. B. H= 280, bedeutet das, dass die Farbwahrnehmung visuell 80% Blau und 20% Grün aufweist; beträgt der Wert der Kenngröße z.B. H= 220, weist die Farbwahrnehmung visuell 20% Blau und 80% Grün auf.
Das CIECAM02-Modell berechnet im ersten Schritt einen Adaptationsfaktor an das vorherrschende Leuchtdichteniveau (die mittlere Leuchtdichte des adaptiven Feldes, s. Abb. 2.9). Danach werden die Normfarbwerte X, Y, Z in Rezeptorsignale (in die Signale der L-, M- und S-Zapfen der Netzhaut, s. Abb. 2.4) umgerechnet. Diesem Schritt folgt die Modellierung der Farbumstimmung mit einem Farbumstimmungsalgorithmus, dem sog. CAT02 (engl. chromatic adaptation transform). Die umgestimmten (adaptierten) Rezeptorsignale werden nachfolgend komprimiert. Die Abb. 2.10 illustriert diese, im menschlichen Sehsystem allgemein wichtige, sog. Signalkomprimierung.
Aus dem log-log-Diagramm der Abb. 2.10 geht die s-förmige Nichtlinearität der Signalkompression hervor. Für niedrige Rezeptorsignale ist Rauschen in den Rezeptoren vorhanden, während für hohe adaptierte Rezeptorsignale das komprimierte Signal zu einem Grenzwert konvergiert. Im CIECAM02-Model werden – nach der Kompressionsphase – die numerischen Kenngrößen für die Farbmerkmale (C, J, H, Q, s und M) als Ausgabe des Modells errechnet.
2.2.5 CAM02-UCS-Farbraum
Der CAM02-UCS-Farbraum wird auf der Basis des CIECAM02-Modells in zwei Schritten wie folgt definiert [19].
Schritt 1. Die CIECAM02-Kenngrößen Relativhelligkeit (J) und Farbigkeit (M) werden laut Gln. (2.6) und (2.7) transformiert. Der CIECAM02-Bunttonwinkel h wird nicht transformiert.
(2.6)
(2.7)
Schritt 2.Die Variablen a′ und b′ werden laut Gl. (2.8) definiert.
(2.8)
Die Variablen a′ und b′ können als neue Korrelate des wahrgenommenen Rot-Grün-Anteils und des Gelb-Blau-Anteils gedeutet werden (vgl. mit Abb. 6.29), obwohl deren Bedeutung vielmehr darin besteht, dass sie zwei orthogonale Achsen eines Farbraumes bilden, in dem die wahrgenommenen Farbdifferenzen durch den euklidischen Abstand quantifiziert werden, der imstande ist, die menschliche Wahrnehmung der Farbdifferenzen genau vorauszusagen. Um den wahrgenommenen Farbunterschied zwischen zwei beliebigen Farbreizen im CAM02-UCS-Farbraum vorauszusagen, werden dementsprechend die Unterschiede ΔJ′, Δa′ und Δb′ zwischen den beiden Farben gebildet. Der sog. CAM02-UCS-Farbunterschied Δ𝐸′ wird gemäß Gl. (2.9) errechnet.
(2.9)
Ein visuelles Experiment zur Farbdifferenzwahrnehmung mit Farbunterschieden aller Größenordnungen (Farbunterschiede an der Wahrnehmungsschwelle sowie kleine bis große Farbunterschiede;
2.3 Grundlagen der nicht visuellen Aspekte
2.3.1 Melatoninunterdrückung in der Nacht
Für Human Centric Lighting sind sowohl die Mechanismen der visuellen Wahrnehmung (Wahrnehmung von Licht, Farbe, Geometrie, Bewegung und Form) als auch die Aspekte der nicht visuellen Signalverarbeitung wichtig [23]. Wie in Abschn. 2.1 bereits erwähnt, müssen die visuellen und die nicht visuellen Aspekte immer gleichzeitig in Betracht gezogen werden. Ein wichtiges Ergebnis des Beitrags der nicht visuellen Signalverarbeitung ist die sog. zirkadiane Wirkung des Lichts: der Effekt der elektromagnetischen Strahlung auf die sog. zirkadiane Uhr des menschlichen Organismus. Diese zirkadiane Uhr organisiert die zeitliche Koordination der menschlichen biologischen Funktionen im Tagesverlauf, im sog. zirkadianen Rhythmus [24].
Alle Organfunktionen des Menschen verlaufen in dieser zirkadianen Rhythmik. Die Leistungsfähigkeit des Menschen im Laufe des Tages ergibt sich über die verschiedenen Maxima und Minima der einzelnen zellbiologisch kontrollierten Funktionen [25]. Grund für den zirkadianen Rhythmus ist, dass – in einem bestimmten Zeitintervall im Tagesverlauf am Tag, in dem unter natürlichen Bedingungen Tageslicht vorhanden ist –, die Ausschüttung des Schlafhormons Melatonin durch Licht unterdrückt und die des Hormons Cortisol gefördert wird, wodurch die Leistungsfähigkeit des Menschen steigt.
Für die Praxis des Human Centric Lighting besteht die Frage nun darin, inwieweit der normale zirkadiane Rhythmus und somit die Gesundheit, die Zufriedenheit und die Arbeitsleistung der menschlichen Benutzer/innen einer Beleuchtungsanlage durch die Änderung der örtlichen und spektralen Strahlungsverteilung der Beleuchtung gefördert werden kann. Auf diese Weise kommen tagsüber solche Beleuchtungskonzepte nur dort infrage, wo Tageslicht fehlt und der zirkadiane Rhythmus durch Kunstlicht unterstützt werden muss.
Tagsüber sind dementsprechend insbesondere solche Beleuchtungskonzeptewichtig, die außer der Unterstützung des zirkadianen Rhythmus (z.B. in nördlichen Ländern im Winter) auch die Farbqualität, die Sehleistung bzw. weitere biologische oder emotionale/psychologische Aspekte fördern (s. Kap. 3, 9 und 12). Am Abend oder während der Nacht, z. B. bei der Schichtarbeit, hat aber das künstliche Licht einen erhöhten zirkadianen Effekt, wobei die Frage wiederum darin besteht, wie der zirkadiane Rhythmus mit künstlichem Licht gefördert werden kann und wie das Emissionsspektrum, der Zeitpunkt, die Belichtungsdauer und die Lichtmenge von Lichtquellen zu jeder Uhrzeit während der Nacht nach optimaler zirkadianer Wirkung optimiert werden kann. Die Abb. 2.11 [24]zeigt dementsprechend experimentelle Daten aus der Literatur [26–28] über den Effekt der Wellenlängen einer Strahlungsquelle auf die nächtliche Unterdrückung des Melatoninniveaus.
Abb. 2.11 Experimentelle
