3.2 CIE Farbmodell

Das CIE Farbmodell beschreibt das Spektrum des sichtbaren Lichts in einem zweidimensionalen Farbdiagramm. Um die Farben des sichtbaren Lichts in diesem Modell beschreiben zu können, hat die Comission Internationale de L'Eclairage (CIE) drei künstliche Primärfarben eingeführt. Diese drei Primärfarben werden als Dreieck angeordnet, welches die Kurve der Wellenlängen des sichtbaren Lichtes einschließt (Abbildung 1). Durch die Eigenschaft, dass die gewichtete Summe der normierten Primärfarben immer 1 ergibt (x + y + z = 1), lassen sich alle Farben innerhalb des Dreiecks ermitteln und somit jeder Punkt des Spektrums. Die Primärfarben werden als künstlich bezeichnet, weil sie sich nicht im Bereich des sichtbaren Spektrums befinden. Mit diesem Diagramm lassen sich die dominanten Wellenlängen und die Reinheit jeder Farbe bestimmen, man kann jedoch keine Aussage über die Luminanz machen. So fällt z.B. bei genauerer Betrachtung des Diagramms auf, dass die Farbe Braun nicht vorhanden ist, da sie ein dunkles Orange ist. Zur Darstellung der Luminanz erweitert man das Diagramm um die dritte Dimension. Wird die Luminanz reduziert, so laufen alle Farben der zweidimensionalen Ansicht in einem gemeinsamen Schwarzpunkt zusammen.

Abbildung 1: Das CIE Farbdiagramm

Auf dem gekrümmten Kurvenbereich liegen die reinen Farben mit den genau zugeordneten Wellenlängen. Nähert man sich dem Punkt W, so wirken andere Farben anteilig ein und der Frequenzbereich der gewählten Farbe erhöht sich. Die Folge ist eine Abnahme der Reinheit. Im Punkt W addieren sich alle Wellenlängen und man erhält als Resulat weißes Licht, das als Approximation des Tageslichts verwendet wird.

Abbildung 2: a) Quantitative Messung der reinen Farbe und Sättigung b) Komplementärfarbe

Ein großer Vorteil dieser Darstellung ist die quantitative Auswertung der dominanten Wellenlänge und der Reinheit. Um die reine Farbe eines beliebig gewählten Farbwertes (F1 in Abbildung 2a) zu erhalten, wird eine Linie vom Punkt W durch den Punkt F1 bis zum Rand gezogen. Der Schnittpunkt definiert die dominante Wellenlänge der Farbe F1. Die Reinheit oder auch Sättigung berechnet sich durch den Abstand des Punktes F1 vom Rand.

Ein weiterer Vorteil ist die Ermittlung der Komplementärfarbe. Zwei Farben heißen komplementär, wenn ihr Mittelwert weißes Licht ergibt, also wenn sie den gleichen Abstand zum Punkt W aufweisen und kolinear mit Punkt W sind. Abbildung 2b zeigt eine beliebig gewählte Farbe in Punkt F1 mit der zugehörigen Komplementärfarbe im Punkt F1C.

Abbildung 3: Farbpaletten

Dieses Modell eignet sich auch zur Definition von Farbpaletten. Werden zwei Punkte F1 und F2 wie in Abbildung 3 definiert, bestimmt die Linie zwischen diesen beiden Punkten eine Farbpalette. Durch Festlegung mehrerer Primärfarben wird die resultierende Farbpalette als Menge aller Punkte der Fläche die durch die Primärfarben eingeschlossen werden (konvexe Hülle) bestimmt.