Was ist Farbe, und wie sehen wir Farbe?

Jedes Objekt, das wir sehen, hat eine Farbe, und sie ist ein wesentlicher Bestandteil dessen, wie wir die Welt interpretieren. Aber Farbe ist keine inhärente Eigenschaft der Objekte, die wir vor uns sehen. Nehmen wir einen klassischen roten Apfel. Wenn Sie ihn unter blau getöntem Licht betrachten, erscheint er etwas blau, und wenn Sie ihn ohne Licht betrachten, sehen Sie gar nichts. Welche Farbe hat der Apfel also?

Wie sich herausstellt, ist Farbe einfach eine Wahrnehmung von Energie und bestimmten Wellenlängen des Lichts, das unsere Augen erreicht. Sie kann auch je nach der Biologie einer Person und der Art und Weise, wie ihr Gehirn Signale empfängt, variieren, so dass zwei Menschen ein Objekt möglicherweise nicht als genau dieselbe Farbe wahrnehmen. Sehen wir uns einmal genauer an, was Farbe eigentlich ist.

Warum ist die Farbe wichtig?

Farbe macht mehr, als etwas rot, blau oder rosa zu machen. Sie beeinflusst unsere Wahrnehmungen und Stimmungen und spielt eine wichtige psychologische Rolle.

Ein Foto in einem warmen Farbton wirkt aufmunternd oder freudig, ein kühles Foto dagegen heiter oder deprimierend. Bestimmte Farben sind für uns ein Blickfang - manche können uns zum Kauf anregen. Denken Sie an Ihre Lieblingsmarken - ihre Logos und Bilder werden sorgfältig ausgewählt, um ein bestimmtes Kaufverhalten auszulösen und Sie dazu zu bringen, bestimmte Eigenschaften mit dem Unternehmen zu assoziieren.

Wenn es um Produkte geht, kann die Farbe die Anziehungskraft eines Gegenstandes erhöhen. Helle Bonbons sind bunt und machen Spaß, während eine reife rote Tomate bemerkenswert frisch und saftig aussieht. Viele hergestellte Produkte müssen während der gesamten Produktion dieselbe Farbe behalten, um das Vertrauen der Käufer zu stärken oder die Identifizierung zu erleichtern. So muss zum Beispiel jede Tablette eines bestimmten Arzneimittels mit der vorherigen übereinstimmen, und jede Dose Farbe sollte in der erwarteten Farbe gemischt werden.

Die Psychologie der Farbwahrnehmung ist ein integraler Bestandteil unseres täglichen Lebens.

Wie sehen wir Farben?

The way we see colors could be more complex. The physics of color perception involves energy wavelengths, reflections, and signals zapping back and forth in our brains. So, what is color in science terms?

Vielleicht erinnern Sie sich noch aus der Grundschule, dass der Regenbogen einem bestimmten Farbmuster folgt, das Sie vielleicht als "ROYGBIV" kennen gelernt haben. Dieses Muster entspricht den Energiewellenlängen. Rot hat die längste Wellenlänge, während Violett die kürzeste ist.

Wenn Sonnenlicht auf ein Objekt trifft, absorbieren einige Materialien bestimmte Wellenlängen. Wellenlängen, die nicht absorbiert werden, werden reflektiert. Das reflektierte Licht erreicht dann unsere Augen und bewirkt, dass wir den reflektierenden Gegenstand in einer bestimmten Farbe sehen.

Wie wird die Farbwahrnehmung durch das Auge beeinflusst?

Die Art und Weise, wie wir Farben sehen, könnte noch komplexer sein. Die Physik der Farbwahrnehmung umfasst Energiewellenlängen, Reflexionen und Signale, die in unserem Gehirn hin und her zappen. Was also ist Farbe im Sinne der Wissenschaft?

Der Prozess der Farbwahrnehmung ist nicht beendet, wenn das Licht die Augen erreicht. Er beinhaltet die Stimulierung von Stäbchen und Zapfen, die dem Gehirn signalisieren, welche Farbe wir wahrnehmen. Zapfen und Stäbchen werden durch verschiedene Arten von Farben und Beleuchtungssituationen aktiviert.

Die Farbwahrnehmung ist von Mensch zu Mensch und von Umgebung zu Umgebung verschieden und kann daher stark variieren. Ein Objekt sieht bei schwachem Licht anders aus als bei hellem Licht, und bei manchen Menschen können die Zapfen nicht normal funktionieren, was zu Farbenblindheit führt. Selbst wenn die Zapfen richtig funktionieren, kann Ihr Gehirn die Signale etwas anders interpretieren als die Person neben Ihnen.

Der gesamte Prozess läuft folgendermaßen ab.

1. Licht trifft auf ein Objekt.
2. Bestimmte Lichtwellen werden von einigen Materialien reflektiert und von anderen absorbiert.
3. Dieses reflektierte Licht gelangt in das Auge, wo die Linse es auf die Zapfen und Stäbchen bündelt.
4. Die Zapfen und Stäbchen reagieren auf das Licht und kodieren es in Signale, die das Gehirn lesen kann.
5. Diese Signale werden über ein komplexes Netz von Neuronen und Synapsen an das Gehirn weitergeleitet. Das Gehirn nimmt diese Signale dann als Farbe wahr.

Bei all diesen beweglichen Teilen sieht ein Objekt, das bestimmte Wellenlängen reflektiert, für den Betrachter nicht immer gleich aus. Daher ist es wichtig, unvoreingenommene Farbmessungen durchzuführen.

Wie die Zapfen in unseren Augen unser Sehvermögen beeinflussen

Diese Zapfen und Stäbchen sind für das Sehen und die Wahrnehmung von Licht entscheidend. Sobald Licht auf die Augen trifft, fokussiert die Linse des Auges es auf die lichtempfindlichen Zellen, Stäbchen und Zapfen, die jeweils unterschiedliche Wellenlängen der Energie aufnehmen. Die Stäbchen funktionieren am besten bei schwachem Licht, während die Zapfen auf bestimmte Farbbereiche spezialisiert sind.

• L-Zapfen: L-Zapfen, oder rote Zapfen, machen 64% unserer Zapfen aus und sind empfindlich für die längeren Wellenlängen, die rotes Licht ausmachen.
• M-Zapfen: Die M-Zapfen oder grünen Zapfen, die 32 % der Zapfen im Auge ausmachen, reagieren auf mittelwelliges oder grünes Licht.
• S-Zapfen: S-Zapfen werden auch als blaue Zapfen bezeichnet, da sie kürzere Wellenlängen wie Blau auffangen. Sie machen nur etwa 2-7% der gesamten Zapfen aus.
• Stäbchen: Die Stäbchen funktionieren bei schwachem Licht und helfen uns, nachts ohne Farbempfang zu sehen. Sie spielen auch eine Rolle für unser peripheres Sehen.

Wenn Sie sich fragen, welche Farbe Menschen am besten sehen, schauen Sie sich die M-Zapfen an. Es stellt sich heraus, dass Grün genau in der Mitte des Spektrums liegt und die am leichtesten zu sehende Farbe ist.

Was ist die Farbenlehre?

Farbtheorie fasst einen Großteil der Informationen über Farben zu einem Gestaltungsmittel zusammen. Sie kennen wahrscheinlich den Farbkreis, der die sichtbaren Farben nach ihren natürlichen elektromagnetischen Wellenlängen anordnet. Das Farbrad bewegt sich zum Beispiel von Rot, der längsten Farbe, zu Violett, der kürzesten.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Farben zu mischen, z. B. additive und subtraktive Methoden, die jedoch in der Regel mit Primär-, Sekundär- und Tertiärfarben arbeiten. Primärfarben sind Farben, die nicht durch Mischen anderer Farben erzeugt werden können. Das sind Rot, Blau und Gelb. Für Gelb haben wir keinen Farbrezeptor, aber für Grün haben wir einen. Wie können wir also Gelb sehen?

Es gibt einen Grund, warum wir Gelb mit Sonnenlicht und anderen hellen Lichtern assoziieren. Das liegt daran, dass Gelb eine der hellsten Farben ist. Um Gelb zu erkennen, muss unser Gehirn die Erregungsstufen der roten und grünen Zapfen kombinieren.

Faktoren, die beeinflussen, wie wir Farbe sehen

Neben der intrinsischen oder erlernten Farbwahrnehmung gibt es zahlreiche weitere Variablen, die das Farbsehen beeinflussen:

• Beleuchtung: Licht hat einen erheblichen Einfluss auf die Farbwahrnehmung. Der Farbton des Lichts beeinflusst die Farbe, die das Gehirn wahrnimmt. 
• Retinale Müdigkeit: Ihre Augen können schnell ermüden. Wenn Sie länger als ein paar Sekunden auf ein Objekt starren, nehmen die chemischen Substanzen in Ihren Augen ab und senden ungenaue Signale an Ihr Gehirn.
• Alter: Mit zunehmendem Alter lässt die Fähigkeit, Farben zu sehen, nach. Zum Glück ist das Farbensehen nicht nur angeboren, sondern auch eine erworbene Fähigkeit.
• Hintergrundeffekte: Ein Phänomen, das als Simultankontrast bekannt ist, tritt auf, wenn der Hintergrund, vor dem wir eine Farbe beurteilen, die Fähigkeit unserer Augen beeinflusst, die Farbe richtig zu erkennen.
• Schlechtes Farbgedächtnis: Der Mensch hat ein schlechtes Farbgedächtnis. Es ist sinnlos, einfach quer durch den Raum zu schauen, um zu sehen, ob zwei Farben zusammenpassen.

Umwelteinflüsse auf die Farbbewertung

Welche Auswirkungen haben diese umweltbedingten Schwierigkeiten für Farbanalysten und -vergleiche? Sie müssen die Auswirkungen des Lichts auf die Farbwahrnehmung begreifen, sich bewusst sein, dass Ihre Augen leicht zu täuschen sind, und die von den Farbwissenschaftlern entwickelten Abhilfemaßnahmen nutzen:

• Ein ermüdetes Auge kann keine effektiven Farbbeurteilungen vornehmen, insbesondere wenn es durch einen hellen Farbton überreizt wurde. Ruhen Sie Ihre Augen vor dem Betrachten aus, untersuchen Sie sie schnell und ruhen Sie sich vor der nächsten Farbbeurteilung erneut aus.
• Achten Sie immer auf Ihre Umgebung. Farbtöne können je nach den Farben der Umgebung unterschiedlich erscheinen. Verwenden Sie bei der Beurteilung von Farben eine Lichtkabine, um sicherzustellen, dass nichts Ihre Sicht behindert.
• Bestimmen Sie die Art des Lichts, das Ihre Farbe beleuchtet. Eine Lichtkabine kann Ihnen dabei helfen, die Beleuchtung zu steuern und die Gleichmäßigkeit zu erhalten.
• Um Farbinformationen zu erfassen, verwenden Sie Farbmessgeräte. Ein Kolorimeter oder Spektralphotometer erfasst reflektiertes Licht aus dem gewünschten Probenbereich, wobei die Probe nicht durch umgebende Farben beeinflusst wird. 

Die Mathematik der Farbe

Die Subjektivität der Farbwahrnehmung stellt für Unternehmen eine große Herausforderung dar und führt zu Produktionsverzögerungen, Materialverschwendung und Problemen bei der Qualitätskontrolle. Die Hersteller haben einen mathematischen Ansatz für die Farbspezifikation gewählt, um Farbgenauigkeit und -konsistenz zu erreichen.

Der 1931 geschaffene CIE-XYZ-Farbraum ist die Grundlage für diese Technik. Er definiert Farben in einem dreidimensionalen Raum anhand von Rot-, Grün- und Blauwerten. Darauf aufbauend haben andere Modelle wie CIELAB (1976) Merkmale wie Luminanz- (L), Rot-Grün- (A) und Blau-Gelb-Achsen (B) für eine komplexere Farbdarstellung aufgenommen. Ein weiteres Modell, CIE LCh, umfasst Helligkeit, Chroma und Farbton, um noch detailliertere Farbdeskriptoren zu liefern.

Kolorimeter und Spektralphotometer sind Spezialgeräte für die objektive Farbmessung. Diese Geräte bieten exakte digitale Darstellungen von Farbe und eliminieren die Subjektivität. Im Wesentlichen bietet die Mathematik eine objektive Sprache für Farbe, die es Unternehmen ermöglicht, eine einheitliche Farbwiedergabe zu erreichen und gleichzeitig kostspielige Fehler zu minimieren.

Farbe messen

Wie können wir diese Informationen also in verwertbare Daten umwandeln, wenn wir all diese wissenschaftlichen Erkenntnisse im Hinterkopf haben? Beginnen wir mit einem Blick auf das System der Stäbchen und Zapfen. Jede Art von Zapfen ist für eine Farbe zuständig. Das heißt, um bestimmte Farben zu erzeugen, müssen wir diese Wellenlängen manipulieren. Unabhängig von ihrer Konfiguration reagieren die Zapfen und Stäbchen entsprechend. Auf diese Weise können die Bildschirme von Fernseh- und Mobilgeräten Farben wiedergeben, indem sie drei verschiedene Lichter - ein rotes, ein blaues und ein grünes - in einen kleinen Bereich auf dem Bildschirm, ein so genanntes Pixel, einstrahlen.

Bevor wir diese Farben manipulieren können, müssen wir sie natürlich messen und die Zielfarben identifizieren. Hier kommt ein Spektralphotometer ins Spiel.

Ein Spektralphotometer ist ein Instrument, das subjektiv wahrgenommene Farben in objektive Zahlen umwandelt, die in Design und Kommunikation verwendet werden. Ein Spektralphotometer verwendet einen L*a*b-Farbraum, der die Beziehungen zwischen bestimmten Farbaspekten aufzeigt und jedem Aspekt einen Wert zwischen 100 und -100 zuweist. Durch die Kombination dieser Werte entsteht eine bestimmte Zahl, die einer genauen Farbe entspricht.

• L: Der "L"-Wert bezieht sich auf Helligkeit und Dunkelheit mit Werten, die reines Weiß und reines Schwarz darstellen.
• a: Der "a"-Wert gibt an, wo eine Farbe auf dem Spektrum von Rot bis Grün liegt.
• b: Ein "b"-Wert schließlich misst die Farbe zwischen Gelb und Blau.

Wir können L*a*b-Farbmessungen so betrachten, als ob sie einen dreidimensionalen Raum einnehmen. Stellen Sie sich den L-Bereich als eine Stange vor, die genau durch die Mitte eines Kastens verläuft. Die a- und b-Werte würden sich als x- und y-Achse einer flachen Ebene direkt in der Mitte des Kastens widerspiegeln, senkrecht zum L-Bereich. Wenn die Farbe dunkler wird, bewegt sie sich zum unteren Rand des Kastens, und wenn sie roter, blauer, grüner oder gelber wird, bewegt sie sich zu den entsprechenden Rändern.

Wenn Sie diese Nummer einmal haben, können Sie sie später ohne Subjektivität wiederfinden.

Farbmessgeräte von HunterLab

Um diese Messungen zu erhalten, brauchen Sie das richtige Werkzeug für die Aufgabe. Spektralphotometer von HunterLab können alles messen, von Losen Pulvern und Fleischpasteten bis hin zu durchscheinenden Flüssigkeiten und Kunststoffflaschen. Jedes Material reflektiert das Licht auf seine eigene Weise, und die Verwendung eines geeigneten Spektralphotometers ist entscheidend, wenn Sie die richtigen Farbdaten erhalten wollen.

Mit einer breiten Palette von Produkten und einer langen Geschichte der Genauigkeit ist HunterLab für Sie da. Kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr über das Messen und Arbeiten mit Farbe zu erfahren.