Wer ist die CIE, was ist CIELAB?
Die Internationale Beleuchtungskommission (Commission Internationale de l'Eclairage, CIE) ist keine Firma, sondern ein recht kleiner weltweit aktiver wissenschaftlich arbeitender Verein, der sich der Weiterentwicklung von Farbmodellen und Standardisierung von Lichtquellen verschrieben hat. Trotz der geringen Größe hat sich CIELAB, wo es auf exakte Farbkommunikation ankommt, weltweit durchgesetzt.
Farbe kennt jeder von uns. Sie ist aber bei näherem Hinsehen ein komplexes, kompliziertes Thema. Wie kann man Farbe bestmöglich definieren, berechnen, umrechnen? Tut CIELAB dies auf eine sinnvolle Art?
Ist das Blatt grün?
Farbe ist keine objektive Eigenschaft der Dinge, sondern ein Gefühlserlebnis in uns, dessen reale Entsprechung ("Wellenlängenverteilung") höchst abstrakt bleibt. Es ist nicht die objektive Wahrheit, sondern eine perfekte Illusion, mit der unser Gehirn den Objekten Farben zuschreibt.
Wir sagen – völlig zu unrecht: "Das Blatt ist grün." Dies trifft nur zu, wenn wir die zahlreichen Verarbeitungsschritte in Auge und Gehirn berücksichtigen! Eigentlich müssten wir sagen:
"Im betreffenden Bereich der Netzhaut meiner Augen werden durch die vom Blatt reflektierten Strahlungsintensitäten innerhalb des Wellenlängenbereichs von 380-760 Nanometern drei verschiedene Zäpfchenzellen derart gereizt, dass ich insgesamt eine Gefühlsempfindung erlebe, für die ich im Laufe meiner frühen Kindheit den Namen "Grün" gelernt habe."
Freilich wäre es recht kompliziert, auf diese Weise durchs Leben zu gehen. Dennoch darf bei einer sinnvollen theoretischen Definition von Farbe der Sehapparat keineswegs außer acht gelassen werden.
Kann man ein Gefühl berechnen?
Bereits vor über 100 Jahren suchte man nach Möglichkeiten, Farben mathematisch zu beschreiben, um diese eindeutig definieren und industriell reproduzieren zu können
Eine Grundproblematik der sogenannten "Farbmetrik" besteht darin, menschliche Empfindung in mathematische Form zu gießen, welche, trotz aller Kompliziertheit der Formeln und bei aller Standardisierung der Empfindung, niemals die volle Realität des subjektiven Erlebens enthälten können.
Die Commission Internationale de l'Eclairage (CIE, Internationale Beleuchtungskommission) stellt sich dieser Herausforderung seit den 1920er Jahren. Sie tut dies erfolgreich, ihre Farbmodelle CIE (1931) und CIELAB (1976) haben sich heute weltweit als Standards in den wichtigsten Anwendungsbereichen durchgesetzt
Wie berechnet man Farbe sinnvoll?
Durch Standardisierung und Miteinander-Verrechnung der einflussnehmenden Faktoren:
- Spektralverteilung des Lichts
- Spektralverteilung des vom Objekt reflektierten Lichts
- Spektralverteilung der drei Zäpchen-Empfindlichkeiten
Licht
"Nachts sind alle Katzen grau", weiß der Volksmund. Wenn ein Blatt mit rotem Licht beleuchtet wird, erscheint es schwarz. Grund: nur im einfallenden Licht vorkommende Spektralwerte können vom betrachteten Objekt reflektiert werden. Ähnliches gilt für geringere Intensitäten: Wenn eine Lichtquelle nur einen geringen Grünanteil erzeugt, kann das Blatt unter diesem Licht nicht sattgrün aussehen. Daher ist die Spektralverteilung des einfallenden Lichts ebenso wichtig wie die Farbe des Objekts selbst. Heute haben sich die Lichtart D65 und die Lichtart D50 in der Farbmessung durchgesetzt – sie bieten ein durchgängiges Spektrum, das auch dem mittleren Tageslicht entspricht.
Zäpfchenempfindlichkeit
Unsere Farbempfindung wird durch drei verschiedene Zäpfchenzellen hervorgerufen, die jeweils im Rot-, Grün- oder Gelbbereich empfindlich sind. Die Farbmetrik definiert eine Farbe daher nach den Anteilen dieser Grundempfindungen. Eine Farbe ist eindeutig definiert, sobald man die Anteile der Grundfarben („Grundvalenzen“) kennt. W. David Wright und John Guild befragten den 20er Jahren Probanden und ermittelten aus den Ergebnissen die "Normvalenzen" des sogenannten "2°-CIE-Normalbeobachters". 1964 wurde die Kurve für den 10°-Beobachter überarbeitet, weil das 10° Gesichtsfeld eher unserer Wahrnehmung entspricht.
Verrechnung
Ansatz der CIE ist es, die Spektralverteilung des vom Objekt reflektierten Lichts zu verrechnen mit dem Normalbeobachter. Hiermit erreicht man zunächst die als CIE-Schuhsohle bekannte Darstellung aller denkbaren Farbtöne. Das Modell wurde 1931 veröffenlicht.
1976 stellte man die Überarbeitung CIELAB vor. Diese bietet gegenüber der CIE-Schuhsohle den Vorteil der Gleichabständigkeit. Ein gleicher Farbabstand (ΔE) in verschiedenen Farbbereichen kennzeichnet in CIELAB einen in etwa gleich "schlimmen" Farbunterschied.
Bei CIELAB-Farben fließen also neben der reinen Spektralkurve die wichtigsten Komponenten unserer Wahrnehmung in die Berechnung ein – CIELAB ist daher ein wahrnehmungsbezogenes Modell, das gleichzeitig vollständig als Formeln vorliegt – siehe z.B. bei Wikipedia. Dies (Wahnehmungsbezug UND vollständige Berechenbarkeit) bietet kein anderes Farbmodell.
Wer ist die Commission Internationale de l'Eclairage (CIE)?
Die Internationale Beleuchtungskommission ist ein wissenschaftlich organisierter, als gemeinnützig anerkannter Verein mit Sitz in der Wiener Kegelgasse, direkt im alten Stadtkern, ca. 200 Meter entfernt vom berühmten Hundertwasser-Haus. In der zweiten Etage des Hauses arbeiten nur wenige Mitarbeiter – siehe hier.
Die eigentliche Arbeit findet in Arbeitsgruppen statt, welche weltweit organisiert sind. Dort werden immer wieder neue Standards entwickelt. Auf regelmäßig stattfindenden Kongressen werden die Ergebnisse der Öffentlichkeit vorgestellt. Daneben sind die Arbeitsergebnisse als Druckschriften erhältlich.
Mitglieder der CIE sind neben universitäten Fachbereichen auch namhafte Firmen aus der Lichtbranche: Osram, Philips, 3M...
Die CIE fasst auf ihrer Website zusammen:
With strong technical, scientific and cultural foundations, the CIE is an independent, non-profit organization that serves member countries on a voluntary basis. Since its inception in 1913, the CIE has become a professional organization and has been accepted as representing the best authority on the subject and as such is recognized by ISO as an international standardization body.
Aktueller Stand der Farbmetrik: CIELAB
Der Erfolg gibt der CIE recht. CIELAB hat sich weltweit als Mess- und Rechenmodell für Farbe durchgesetzt. Lab-Farben sind in aller Munde, wo es um Farbmessung und Rezeptur geht. Das neuere von der CIE veröffentlichte LUV-Farbmodell konnte sich weniger durchsetzen. Im Bereich der Delta-E-Formeln gibt es mehrere Weiterentwicklungen – nicht aber beim CIELAB-Modell selbst.
Über das sogenannte Colormanagement sind die CIELAB-Algorithmen heute fest in den Betriebssystemen Windows und Macintosh verankert. CIELAB sorgt hier für konsistente Farben an Bildschirmen, Druckern und im Druck. Druckerzeugnisse werden heute üblicherweise über ICC-Profile in CMYK gewandelt. ICC-Profile sind nichts anderes als Tabellen mit Lab-Sollwerten für ca. 1500 Farben. Zwischen den Sollwerten wird interpoliert. Dass das Verfahren gut funktioniert, zeigt uns jedes farbige Druckerzeugnis aufs Neue. Wir erreichen im auf dieselbe Weise hergestellten CIELAB-Farbfächer eine mittlere Genauigkeit von ΔE=3.
Lab ist zum Standard der Farbmessung geworden – jedes Farbmessgerät kann Lab-Farbwerte messen.
In vielen Gestaltungsrogrammen, darunter den professionellsten, lassen sich Lab-Farbwerte bei der Farbauswahl direkt eingeben.
Es ist zu erwarten, dass CIELAB sich weiter durchsetzen wird, denn es hat darüber hinaus noch weitere Vorteile – auch für Ihre Arbeit.
