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Wenn man sich ein bläuliches Orange, ein rötliches Grün oder ein gelbliches Violett

denken will, wird einem so zumute wie bei einem

südwestlichen Nordwinde.

Philipp Otto Runge, 1806

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Das Psychologische an einem psychologischen

Farbsystem

Hans Irtel

Universität Mannheim

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Was ist ein Farbsystem?

eine geometrische Darstellung struktureller Eigenschaften von Farben.

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Was ist ein psychologisches Farbsystem?

eine geometrische Darstellung der strukturellen Eigenschaften von Farbempfindungen und ihrer Beziehungen zu den physikalischen Reizgrundlagen.

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Strukturelle Eigenschaft: Metamerie

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Strukturelle Eigenschaften der Metamerie

Hermann Graßmann

(1809-1877)

Zur Theorie der Farbenmischung (1853)

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Metamerie

Strukturmerkmale: Graßmannsche Gesetze:

• Farbgleichheit ist eine Äquivalenzrelation

• Farbgleichheit ist invariant gegenüber additiverMischung

• Aus beliebigen 4 Farben lässt sich immer eine Gleichung bilden.

Empirische Grundlagen:

• Maxwell

• Helmholtz

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James Clerk Maxwell (1831-1879)

Experimente: 1849

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Hermann von Helmholtz (1821 –1894)

Handbuch der Physiologischen Optik (1856-67)

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Die 3 Sensoren des Farbensehens

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Die CIE Normfarbtafel (DIN 5033)

Grundlage der CIE Normfarbtafel sind die GraßmannschenGesetze

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Die CIE Normfarbtafel (DIN 5033)

Erlaubt

- festzustellen, ob zwei Lichter (Reize!) gleichfarbig sind oder nicht.

- den Farbwert einer (additiven) Mischung aus den Farbwerten der Komponenten zu berechnen.

Sagt nicht

- in welcher Farbe ein Licht erscheint.

- wie und wo Linien konstanten Farbtons verlaufen.

- wie ähnlich Farben sind.

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Diskriminationsellipsen (MacAdam, 1944)

(MacAdam, 1944)

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Isaac Newton (1643-1727)

„... the rays ... are notcoloured.“ (1704)

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Warum ist der Farbkreis ein „Kreis“?

• Grundlage der Kreisform ist die Konvexität.

• Eine Menge ist konvex, wenn jede Mischung (k*A + (1-k)*B) zweier Punkte ebenfalls Element der Menge ist.

• Die Menge der physikalischen Farbreizfunktionen ist eine konvexe Menge.

• Die Abbildung in den Farbraum ist linear und erhält Konvexität.

• Die Konvexität der Farbtafel ist also eine Folge der Konvexität der Farbreize und der Linearität der Abbildung in den Farbraum.

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Gegenfarbencodierung

S-(M+L)- L-M

S M L

M+L

blau/gelb rot/grünhell/dunkel

Ewald Hering (1834-1918)

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Fixieren Sie den Mittelpunkt!

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Welche Farben sehen Sie?

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Postretinale Farbcodes: DKL-Raum

Derrington, Krauskopf & Lennie (1984)

Erklärt Adaptation, Diskriminationaber nicht Urfarben

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Urfarben im DKL-Raum

Rot und Grün nicht kollinear, d.h. Blau/Gelb=Null-Mengeist keine einheitliche Achse

Wuerger et al. (2005). Vision Research, 45, 3210-3223

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Modelle der Farbwahrnehmung

1. Spezifikation des Reizes und der Adaptationsbedingungen in CIE Normfarbwerten

2. Lineare Transformation in Rezeptorkoordinaten zur Modellierung von physiologischen Verarbeitungsprozessen

3. Spezifikation weiterer Beobachtungsbedingungen (Helligkeitsbereich, räumliche und zeitliche Bedingungen)

4. Modellierung der Adaptation

5. Gegenfarbentransformation

6. Schwellen und nichtlineare Signalkompression

7. Berechnung von Prädiktoren verschiedener Farbattribute

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CIE 1976 L*a*b* - CIELAB

16116*3/1

−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

nYYL

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

3/13/1

500*nn Y

YXXa

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

3/13/1

200*nn Z

ZYYb

Approx. empfindungsgemäße Gleichabständigkeit, keine Repräsentation additiver Mischungen

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Urfarben in CIELab

Würger, 2006

Rot und Grün nicht kollinear

http://www.crsltd.com/research-topics/colour-linearity/index.html

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Streuung der Urteile in CIELab ∆E

Würger, 2006

http://www.crsltd.com/research-topics/colour-linearity/variability.html

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Ziel der Farbmetrik

für jeden beliebigen Lichtreiz a in jedem beliebigen Kontext S vorhersagen, wie ähnlich er für eine beliebige Person P zu einem zweiten Lichtreiz b Im Kontext T ist:

),(),( TbRSa P

Geometrische Repräsentation durch ein Farbsystem:

),(),( TbFMSaF P

„Psychophysik“

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Ziel der Farbenpsychologie

Emotionale

Ästhetische Wirkung von Farben

Semantische

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Beispiel: Farbwirkung großer Flächen

28

29

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Chroma:

d=0.823

(n. s.)

Hue:

d=8.5 deg

s., e=1.07

Lightness:

d=2.55

s., e=0.98

31

significantp=.001e=0.285

small=2.43 large=2.12 sd = 1.087

no interactionwith color

32

significantp=0.019e=0.197

small=1.71 large=1.92 sd = 1.066

no interactionwith color

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Beispiel: Ästhetische Wirkung

Laugwitz (2000): Läßt sich die ästhetische Wirkung von Farben bzw. Farbkombinationen an Farbattribute oder an Eigenschaften eines Farbsystems anbinden?

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Ästhetische Urteile: Farbkombinationen

Unterschied 0

Unter-schied 3

Unterschied 6

Laugwitz (2000)

35

Albert H. Munsell (1858-1918)

Munsell Book of Color (1905/17)

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Ästhetische Urteile: Ergebnisse

6543210

Rat

ing

(KI 9

5%)

1.0

0.0

-1.0

-2.0

Farbtonunterschied

Unabhängig von

• Grundfarbe

• Muster

• Stichprobe (Labor, WWW)

Laugwitz (2000)

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Farben und Emotionen: Valenz

Bezug zur Wellenlänge sinnvoll?

Valdez & Mehrabian (1994)

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Valenz und Erregung

Suk (2006)

39

Erregung und CIELab-Chroma

Suk (2006)

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Farben nach Kategorien

ISCC-NBS Method of Designating Colors

41

Valenz von Chroma und „Chroma“

Suk (2006)

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Erregung und Chroma bzw. „Chroma“

Suk (2006)

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Fazit

• Farbsysteme repräsentieren strukturelle Merkmale von Farbempfindungen.

• Einzelne geometrische Eigenschaften können in der Regel nicht gleichzeitig unterschiedliche Empfindungseigenschaften repräsentieren.

• Ein bestes Farbsystem kann es daher nicht geben.

• Verschiedene Farbsysteme eignen sich unterschiedlich gut für bestimmte Anwendungszwecke.

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

URL: http://www.uni-mannheim.de/fakul/psycho/irtel/research.html