Wie Menschen Farben sehen – und warum wir uns bei der Farbwahrnehmung oft nicht einig sind

Sie wissen vielleicht schon, dass Farben eine sehr subjektive Angelegenheit sind. Da wir in der Farbmanagementbranche tätig sind, ist unser Team mit dieser Tatsache recht vertraut. Aber überzeugen Sie sich selbst. Dieser Beitrag ist der Anfang einer neuen Serie, bei der wir einen Blick auf die Wissenschaft hinter der Farbwahrnehmung und auf die zahlreichen Faktoren werfen, die bestimmen, wie wir sehen (und das unterscheidet sich übrigens davon, wie unsere Freunde, Nachbarn oder Kollegen sehen).

 

In unserem heutigen Beitrag dreht sich alles um die Grundlagen von Farbsehen und -wahrnehmung. Zu einem späteren Zeitpunkt werden wir die physikalischen Faktoren betrachten, die unsere Farbwahrnehmung beeinflussen. Und abschließend sehen wir uns die Umgebungsfaktoren an.

Wir hoffen, dass wir Ihnen verständlich machen können, warum wir uns bei Farben oft nicht einig sind.

 

So sehen wir

Wir sehen dank Photorezeptoren in der Netzhaut unserer Augen, die Signale an unser Gehirn weiterleiten. Durch die hochempfindlichen Stäbchen können wir auch noch bei sehr geringer Lichtintensität sehen – dann aber in Grautönen. Um Farben sehen zu können, benötigen wir helleres Licht und Zapfen, die auf etwa drei unterschiedliche Wellenlängen reagieren:

 

  • S-Zapfen (S = Short) – blaues Spektrum (Absorptionsmaximum ≈ 445 nm)
  • M-Zapfen (M = Medium) – grünes Spektrum (Absorptionsmaximum ≈ 535 nm)
  • L-Zapfen (L = Long) – rotes Spektrum (Absorptionsmaximum ≈ 565 nm)

 

Das bildet die Grundlage der trichromatischen Theorie – oder Young-Helmholtz-Theorie nach den Forschern, die sie entwickelt haben. Sie wurde erst in den 1960er-Jahren nachgewiesen.

 

Die Gegenfarbtheorie besagt hingegen, dass die Farbwahrnehmung auf drei Gegenfarbpaaren beruht: Weiß/Schwarz (Hell/Dunkel), Rot/Grün und Blau/Gelb. Gemeinsam können diese beiden Theorien die Komplexität unserer Farbwahrnehmung beschreiben.

 

Die wahrgenommene Farbe hängt davon ab, wie ein Objekt Wellenlängen absorbiert und reflektiert. Menschen können nur einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums – von etwa 400 nm bis 700 nm – sehen. Dieser Bereich ist aber ausreichend, um Millionen von Farben wahrzunehmen.

 

Subjektivität bei der Farbwahrnehmung

Wir können die Farbe von bekannten Objekten auch bei sich verändernden Lichtverhältnissen recht gut erkennen. Diese Anpassung von Auge und Gehirn wird als Farbkonstanz bezeichnet. Das gilt jedoch nicht für leichte Farbvariationen und wirkt Farbveränderungen aufgrund der Lichtintensität oder -qualität nicht entgegen.

 

Wir sind uns vermutlich auch einig über die Wellenlängen, die die Grundfarben bestimmen. Das hängt womöglich mehr mit unserem Gehirn als mit unseren Augen zusammen. Bei einer Studie aus dem Jahr 2005 an der University of Rochester beispielsweise neigten Personen dazu, Farben auf dieselbe Weise zu sehen, obwohl sich die Anzahl an Zapfen in ihren Netzhäuten stark unterschied. Bei der Aufforderung, eine Scheibe auf die Position zu drehen, die sie als „pures gelbes“ Licht bezeichnen, wählten fast alle Probanden dieselbe Wellenlänge aus.

 

Es wurde aber deutlich komplizierter, als einzelne oder mehrere Probanden versuchten, Proben bestimmte Farben zuzuordnen. Physikalische Faktoren bzw. Umgebungsfaktoren und persönliche Unterschiede zwischen den Betrachtern können zu einer veränderten Wahrnehmung führen. Zu diesen Faktoren gehören:

 

Physikalisch Persönlich
·      Lichtquelle

·      Hintergrund

·      Höhe

·      Geräusche

·      Alter

·      Medikamente

·      Gedächtnis

·      Stimmung

 

Einige diese Faktoren sehen wir uns in den nächsten Beiträgen genauer an.

 

Die Mathematik der Farben

Da sich Umgebungsfaktoren und persönliche Faktoren auf die Farbwahrnehmung auswirken, können wir uns beim visuellen Vergleich von Farben mit einem Standardmuster nicht sicher sein, dass sie genau abgeglichen werden. Dies kann zu erheblichen Geschäftsproblemen wie Produktionsverzögerungen, Materialverschwendung und einem Versagen der Qualitätskontrolle führen.

 

Aus diesem Grund nutzen Unternehmen mathematische Gleichungen, um Farben festzulegen, und objektive Messgeräte, um einen korrekten Abgleich sicherzustellen.

 

Das CIE-Farbmodell bzw. der CIE XYZ-Farbraum wurde 1931 entwickelt. Es handelt sich dabei im Wesentlichen um ein Zuordnungssystem, das Farben mit roten, grünen und blauen Werten als Achsen in einem 3-D-Raum darstellt.

 

Es wurden auch viele andere Farbräume definiert. Zu den Varianten des CIE-Farbmodells gehört zum Beispiel das CIELAB-Farbsystem aus dem Jahr 1976. Bei diesem System bezieht sich L auf die Helligkeit (luminance), A auf die Rot/Grün-Achse und B auf die Blau/Gelb-Achse. Ein weiteres Modell, der CIE-LCh-Farbraum, berücksichtigt die Helligkeit (lightness), die Buntheit (chroma) und den Farbtonwinkel (hue angle).

 

Die Messungen stützen sich auf Kolorimeter oder Spektralphotometer, die digitale Beschreibungen von Farben bieten. Die Prozentwerte der drei Primärfarben, die für einen Abgleich mit einem Farbmuster benötigt werden, werden beispielsweise als Tristimuluswerte bezeichnet. Tristimulus-Kolorimeter kommen bei Qualitätskontrollanwendungen zum Einsatz. Datacolor bietet ein umfassendes Sortiment an Spektralphotometern an, die für eine Vielzahl von Branchen und fortschrittlichen Anwendungen geeignet sind.