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Psychologische und physiologische Aspekte von Farbwiedergabe und deren Anwendung in der LED-Technologie

Frohnapfel, Anja :
Psychologische und physiologische Aspekte von Farbwiedergabe und deren Anwendung in der LED-Technologie.
Technische Universität Darmstadt
[Diplom- oder Magisterarbeit], (2008)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Diese Arbeit beschreibt die psychophysischen und physiologischen Aspekte der Farbwiedergabe für LED Anwendungen. Die Farbwiedergabe einer Lichtquelle kann mittels des sogenannten Farbwiedergabeindex berechnet werden. Dieser wurde 1965 von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) eingeführt und beschreibt die Fähigkeit einer Lichtquelle Farben bestmöglich wiederzugeben, wobei die bestmögliche Farbwiedergabe durch die Erscheinung der Farben unter einer Referenzlichtart definiert wird. Da nicht nur der CIE bereits bei der Einführung des Farbwiedergabeindex bewusst war, dass das verwendete Berechnungsverfahren noch nicht ausgereift war, beschäftigte sich eine Vielzahl von Forschern intensiv mit dieser Problematik. Sie verfolgten das Ziel einer Erweiterung oder Ersetzung des Index, was jedoch, abgesehen von einer nur geringfügig veränderten Neuauflage des Farbwiedergabeindex in 1974, erfolglos blieb. Mit der in den letzten Jahren immer stärkeren Marktdurchdringung der LEDs wurde auch das Problem der Farbwiedergabebewertung von LEDs akut. Da der bestehende Index nicht für schmalbandige Spektren angewandt werden sollte und mehrere Studien von einer Verzerrung der optischen Eindrücke im Vergleich zu den berechneten Werten des Farbwiedergabeindex berichten, arbeitet die CIE derzeit an einer Neuauflage des bestehenden, veralteten Farbwiedergabeindex. Die historische Entwicklung des Farbwiedergabeindex sowie die zum Verständnis notwendige Entwicklung der Farbmetrik und aktuelle Studien auf diesem Gebiet sind im Rahmen dieser Arbeit erarbeitet und beschrieben.

Als weiterer Aspekt wird die interpersonelle Streuung der Farbwahrnehmung am Beispiel des CIE 10°- Normalbeobachters betrachtet. Dieser von der CIE definierte Normalbeobachter beschreibt die Farbwahrnehmung der durchschnittlichen, 1959 vermessenen, Probanden der Wissenschaftler Stiles, Burch und Speranskaya. Sehr viele farbmetrische Anwendungen basieren heute auf diesen Werten. Anhand eines Teiles der Originaldaten wird die interpersonelle Streuung bezüglich der Farbwahrnehmung der Probanden untersucht. Hierbei wird zum einen die Farbabstandsformel des CIELAB-Farbraums verwendet, sowie eine Berechnung mittels der CIEDE2000-Formeln durchgeführt. Dabei wird eine von der Buntheit (Sättigung) relativ unabhängige, jedoch vom Buntton (Farbton) sehr stark abhängige Streuung ermittelt. Diese ist insbesondere für die Wahrnehmung von blauen und gelben Farbtönen sehr stark ausgeprägt, während für grüne Farbtöne eine sehr geringe Streuung vorliegt. Die Bedeutung dieser Streuung für den Farbwiedergabeindex wird ebenfalls diskutiert.

Da die Berechnungen dieser interpersonellen Streuung nur auf Basis des Abgleichs der Zapfenstromsignale berechnet wurden und nicht der deutlich komplexere Prozess der Farbwahrnehmung beschrieben werden konnte, wird für weitere Studien ein Testaufbau geplant und bereits teilweise realisiert. Dazu werden Anforderungen an den Testaufbau aufgestellt und an deren Umsetzung gearbeitet. Mittels des Testaufbaus sollen Probanden Farbunterschiede zwischen zwei unter verschiedenen Lichtquellen dargebotenen Farbproben bestimmen. Die Ergebnisse sollen zum einen zur Studie des Farbwiedergabeindex von LEDs als auch zum Vergleich unterschiedlicher Wahrnehmungs- und Farbdifferenzmodelle Erkenntnisse liefern. Als zu testende Lichtquellen dienen sowohl LEDs, als auch Leuchtstofflampen, die mit Referenzlampen, Halogen- bzw. HMI-Lampen, verglichen werden. Eine Auswahl der dazu benötigten LEDs (Citizen, Lumileds) und deren Integration in den Testaufbau erfolgte ebenso wie die äußere Gestaltung des Messplatzes und eine Planung der zukünftigen Versuchsabläufe.

Typ des Eintrags: Diplom- oder Magisterarbeit
Erschienen: 2008
Autor(en): Frohnapfel, Anja
Titel: Psychologische und physiologische Aspekte von Farbwiedergabe und deren Anwendung in der LED-Technologie
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Diese Arbeit beschreibt die psychophysischen und physiologischen Aspekte der Farbwiedergabe für LED Anwendungen. Die Farbwiedergabe einer Lichtquelle kann mittels des sogenannten Farbwiedergabeindex berechnet werden. Dieser wurde 1965 von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) eingeführt und beschreibt die Fähigkeit einer Lichtquelle Farben bestmöglich wiederzugeben, wobei die bestmögliche Farbwiedergabe durch die Erscheinung der Farben unter einer Referenzlichtart definiert wird. Da nicht nur der CIE bereits bei der Einführung des Farbwiedergabeindex bewusst war, dass das verwendete Berechnungsverfahren noch nicht ausgereift war, beschäftigte sich eine Vielzahl von Forschern intensiv mit dieser Problematik. Sie verfolgten das Ziel einer Erweiterung oder Ersetzung des Index, was jedoch, abgesehen von einer nur geringfügig veränderten Neuauflage des Farbwiedergabeindex in 1974, erfolglos blieb. Mit der in den letzten Jahren immer stärkeren Marktdurchdringung der LEDs wurde auch das Problem der Farbwiedergabebewertung von LEDs akut. Da der bestehende Index nicht für schmalbandige Spektren angewandt werden sollte und mehrere Studien von einer Verzerrung der optischen Eindrücke im Vergleich zu den berechneten Werten des Farbwiedergabeindex berichten, arbeitet die CIE derzeit an einer Neuauflage des bestehenden, veralteten Farbwiedergabeindex. Die historische Entwicklung des Farbwiedergabeindex sowie die zum Verständnis notwendige Entwicklung der Farbmetrik und aktuelle Studien auf diesem Gebiet sind im Rahmen dieser Arbeit erarbeitet und beschrieben.

Als weiterer Aspekt wird die interpersonelle Streuung der Farbwahrnehmung am Beispiel des CIE 10°- Normalbeobachters betrachtet. Dieser von der CIE definierte Normalbeobachter beschreibt die Farbwahrnehmung der durchschnittlichen, 1959 vermessenen, Probanden der Wissenschaftler Stiles, Burch und Speranskaya. Sehr viele farbmetrische Anwendungen basieren heute auf diesen Werten. Anhand eines Teiles der Originaldaten wird die interpersonelle Streuung bezüglich der Farbwahrnehmung der Probanden untersucht. Hierbei wird zum einen die Farbabstandsformel des CIELAB-Farbraums verwendet, sowie eine Berechnung mittels der CIEDE2000-Formeln durchgeführt. Dabei wird eine von der Buntheit (Sättigung) relativ unabhängige, jedoch vom Buntton (Farbton) sehr stark abhängige Streuung ermittelt. Diese ist insbesondere für die Wahrnehmung von blauen und gelben Farbtönen sehr stark ausgeprägt, während für grüne Farbtöne eine sehr geringe Streuung vorliegt. Die Bedeutung dieser Streuung für den Farbwiedergabeindex wird ebenfalls diskutiert.

Da die Berechnungen dieser interpersonellen Streuung nur auf Basis des Abgleichs der Zapfenstromsignale berechnet wurden und nicht der deutlich komplexere Prozess der Farbwahrnehmung beschrieben werden konnte, wird für weitere Studien ein Testaufbau geplant und bereits teilweise realisiert. Dazu werden Anforderungen an den Testaufbau aufgestellt und an deren Umsetzung gearbeitet. Mittels des Testaufbaus sollen Probanden Farbunterschiede zwischen zwei unter verschiedenen Lichtquellen dargebotenen Farbproben bestimmen. Die Ergebnisse sollen zum einen zur Studie des Farbwiedergabeindex von LEDs als auch zum Vergleich unterschiedlicher Wahrnehmungs- und Farbdifferenzmodelle Erkenntnisse liefern. Als zu testende Lichtquellen dienen sowohl LEDs, als auch Leuchtstofflampen, die mit Referenzlampen, Halogen- bzw. HMI-Lampen, verglichen werden. Eine Auswahl der dazu benötigten LEDs (Citizen, Lumileds) und deren Integration in den Testaufbau erfolgte ebenso wie die äußere Gestaltung des Messplatzes und eine Planung der zukünftigen Versuchsabläufe.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Farbmessung, Farbmetrik, Farbwahrnehmung, Farbwiedergabe
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Lichttechnik
Hinterlegungsdatum: 05 Sep 2011 13:59
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1686

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 01-04-2008

Ende Datum: 30-09-2008

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

ID-Nummer: 17/24 EMKD 1686
Gutachter / Prüfer: Brückner, Dipl.-Ing. Stefan ; Khanh, Prof. Dr.- Tran Quoc
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