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Die Farbvalenz eines Lichtstrahls ist eine Kenngröße, welche die Wirkung des Lichtstrahls auf die farbempfindlichen Sinneszellen des Auges beschreibt. Im Gegensatz zur Spektralverteilung, welche die vollständige Information über die im Lichtstrahl vorhandenen Spektralfarben enthält, beschränkt sich die Farbvalenz auf die weitaus weniger umfangreiche und durch drei Zahlenwerte darstellbare Information, die dafür maßgeblich ist, welche Farbempfindung der Lichtstrahl im Auge auslöst.
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Die von den Farbrezeptoren des Auges erfasste Farbe hängt von der spektralen Zusammensetzung des Lichtstrahles ab. Lichtstrahlen mit gleicher spektraler Zusammensetzung lösen im Auge stets dieselbe Reizung der Rezeptoren aus. Da den unendlich vielen verschiedenen sichtbaren Wellenlängen des Lichts jedoch nur drei Arten von Farbrezeptoren des Auges gegenüberstehen, können die Farbrezeptoren nicht alle möglichen verschiedenen Kombinationen von Spektralfarben unterscheiden. Es gibt daher stets Kombinationen von Spektralfarben, die untereinander verschieden sind, aber in den Rezeptoren denselben Gesamtreiz und damit dieselbe Farbempfindung erzeugen. Allen Lichtstrahlen, die – unabhängig davon, ob sie gleiche oder unterschiedliche spektrale Zusammensetzung haben – im Auge dieselbe Farbempfindung erzeugen, wird dieselbe Farbvalenz zugeordnet.
Lichtstrahlen gleicher Farbvalenz verhalten sich in einer additiven Farbmischung gleich, haben also dieselbe Wertigkeit („Valenz“) bezüglich der additiven Mischung, auch wenn sie sich in ihrer spektralen Zusammensetzung unterscheiden.
Farbvalenzen lassen sich als dreidimensionale Vektoren auffassen und unterliegen entsprechenden Rechenregeln. Die Farbmetrik handelt von jenen Aussagen, die sich aus diesen Rechenregeln in Verbindung mit dem Gleichheits- oder Ungleichheitsurteil des Auges ableiten lassen. Insbesondere folgen daraus die Rechenregeln für die additive Farbmischung.
Die Bestimmung der Farbvalenz eines Lichtstrahls kann durch unmittelbare Messung oder durch Rechnung erfolgen. Bei der Messung vergleicht ein Beobachter den Lichtstrahl mit einer additiven Mischung von Referenz-Farbvalenzen; die Farbempfindungseigenschaften des Beobachterauges gehen also unmittelbar in die Messung ein. Bei der Rechnung wird die Farbvalenz mittels eines geeigneten Rechenverfahrens aus der Spektralverteilung des Lichtstrahls ermittelt. Solche Rechenverfahren modellieren die farbphysiologischen Eigenschaften des Auges auf mathematische Weise. Die Darstellung einer Farbvalenz geschieht meist als Satz von drei Koordinaten in einem Farbraum.