Beschreibung und Ordnung von Farben, Farbmetrik, Farbmodelle

Spektrogramm

Sichtbares Licht ist eine additive Mischung (Überlagerung) von Lichtwellen unterschiedlichlicher Wellenlängen zwischen ca. 400 nm und 700 nm. Dabei addieren sich die Intensitäten (Energien) der einzelnen Wellenlängen zur Gesamtintensität (Gesamtenergie) des Lichts, das von direkt von einer Lichtquelle oder von Oberflächen gefiltert auf unsere Augen trifft.
In der Spektralanalyse wird der Anteil und die Intensität von jeder Wellenlänge am Gesamtlicht ermittelt und in Spektrogrammen dargestellt.

Abb.: Prinzip eines Spektrogramms
Links: Eine Verteilungskurve, die die Intensität bei jeder Wellenlänge beschreibt.
Mitte: Drei Wellenlängen wurden herausgriffen. Die Höhe der weißen Balken beschreibt die Intensität (Energie) bei diesen Wellenlängen und deren Verhältnis.
Rechts: Die weiß umrandete Gesamtfläche entspricht der Gesamtenergie des Licht.

Weißes Licht, Graustufen, Schwarz

Bei weißem Licht sind die Intensitäten bei allen Wellenlängen (annähernd) gleich.

Je höher die weiße Linie verläuft, desto intensiver ist das weiße Licht.
Wenn das Licht direkt von einer Lichtquelle kommt, empfinden wir die weiße Lichtquelle als hell, wenn die weiße Linie in der Abbildung hoch ist und schwach, wenn sie sehr weit unten verläuft. Wir empfinden aber eine schwache weiße Lichtquelle nie als graues Licht.
Wenn aber das weiße Licht von einer Fläche reflektiert wird, empfinden wir diese Fläche als weiße Fläche, wenn fast alles vom einfallenden weißen Licht gleichmäßig reflektiert wird und diese Fläche als graue Fläche, wenn nur ein gewisser Anteil vom einfallenden weißen Licht gleichmäßig reflektiert wird.
Schwarz entspricht keinem Licht, d.h. die weiße Linie in der Abbildung verläuft auf der x-Achse.

Helligkeit

Eine einfache Interpretation von Helligkeit:
Je höher die weiße Linie in der Abbildung verläuft, desto heller wird eine Lichtfarbe empfunden.

Farbton

Eine einfache Interpretation von Farbton:
Der Farbton ergibt sich aus den Bereichen, die im Spektrogramm eine hohe Intensität zeigen.

Sättigung

Eine einfache Interpretation von Sättigung:
Ein Farbton ist umso gesättigter (intensiver) je größer der Unterschied zwischen den Bereichen mit hoher Intensität und dem Rest ist.
Bei geringem Unterschied hat die Farbe einen hohen Grauanteil.
Weiß und Grau sind absolut ungesättigt, da dort eine gleichmäßig Verteilung ohne Intensitätsunterschiede besteht.