Vorlesung 1: Wahrnehmung

Akkommodation ist die Fähigkeit des Auges, die Brechkraft seiner Linse zu ändern, um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf zu sehen. Die Linse wird runder für Nahsicht und flacher für Fernsicht.

Der Visustest überprüft die Sehschärfe, z.B. mit Snellen-Tafeln. Der Ishihara-Test prüft auf Farbsehschwächen wie Rot-Grün-Blindheit. Der Farnsworth-Munsell-Test bewertet die Fähigkeit, Farbnuancen zu unterscheiden. Eye-Tracking erfasst Augenbewegungen zur Analyse des Blickverhaltens.

Licht ist der Teil der elektromagnetischen Strahlung, der im Auge eine Hellempfindung auslöst. Es umfasst Wellenlängen von etwa 380 bis 780 nm.

Strahlungsphysikalische Größen messen die gesamte Energie der elektromagnetischen Strahlung, unabhängig von der Wahrnehmung. Lichttechnische Größen berücksichtigen hingegen die visuelle Empfindlichkeit des Auges.

Lichtstrom (Φ): Lumen (lm), misst die gesamte sichtbare Strahlungsleistung.

Lichtstärke (I): Candela (cd), beschreibt den Lichtstrom pro Raumwinkel.

Die Lichtausbeute beschreibt die Effizienz einer Lichtquelle, d.h. wie viel Lichtstrom pro Energieaufwand erzeugt wird.

Die Lichtstärkeverteilung beschreibt, wie stark eine Lichtquelle in verschiedene Richtungen leuchtet.

Die bewertete Strahlungsleistung im sichtbaren Bereich, gewichtet nach der Empfindlichkeit des menschlichen Auges.

Das Verhältnis von Lichtstrom zu elektrischer Leistung.

Die Lichtstärke (I) beschreibt den Lichtstrom (Φ), der in eine bestimmte Richtung pro Raumwinkel (sr) abgestrahlt wird.

Einheit: Lumen [lm]

Einheit: Candela [cd]

Eine 2D-Diagramm, das die Lichtverteilung entlang von Ebenen zeigt.

Ein 3D-Modell der Lichtverteilung, oft bei komplexeren Leuchtmitteln verwendet.

Photometrisches Strahlungsäquivalent, das zur Berechnung des Lichtstroms aus dem Strahlungsfluss verwendet wird.

Die Leuchtdichte (L) beschreibt die Helligkeit eines Objekts, die von einer bestimmten Fläche in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird.

Die vertikale Beleuchtungsstärke (Ev) beschreibt die Menge an Licht, die auf eine senkrechte Fläche fällt.

Ein Lambertstrahler ist ein idealer Strahler, bei dem die Helligkeit unabhängig vom Betrachtungswinkel gleich bleibt. Matte Oberflächen, die Licht diffus reflektieren, verhalten sich wie Lambertstrahler.

Der Reflexionsgrad (ρ) beschreibt den Anteil des einfallenden Lichts, der von einer Oberfläche reflektiert wird.

Die Leuchtdichte (L) kann aus der Beleuchtungsstärke (E) und dem Reflexionsgrad (ρ) berechnet werden, besonders bei diffuser Reflexion.

Die Formel für die Leuchtdichte (L) ist L=dI / dA * cos(y).

Licht, das auf eine Oberfläche trifft, kann auf verschiedene Arten reflektiert werden. Diffuse Reflexion sorgt für ein mattes Erscheinungsbild, spekular Reflexion für starkes Glanzlicht.

Die Leuchtdichte (L) beschreibt, wie hell eine Lichtquelle aus unterschiedlichen Blickwinkeln erscheint.

Der Reflexionsgrad beschreibt, wie viel Licht von einer Oberfläche reflektiert wird. Er wird als Verhältnis zwischen reflektiertem und einfallendem Lichtstrom berechnet.

Die diffuse Reflexion beschreibt die Streuung von Licht von einer Oberfläche in alle Richtungen. Dabei wird das Licht gleichmäßig verteilt.

Die gerichtete Reflexion beschreibt die Reflexion von Licht in eine bestimmte Richtung, wie bei einem Spiegel.

Die gemischte Reflexion ist eine Kombination aus diffuser und gerichteter Reflexion.

Eine Lampe ist die Lichtquelle selbst, z.B. Glühbirnen, Leuchtstofflampen oder LEDs.

Eine Leuchte ist eine Vorrichtung, die die Lampe enthält und das Licht verteilt. Sie umfasst Gehäuse, Reflektoren, Abdeckungen und elektrische Anschlüsse.

Temperaturstrahler erzeugen Licht durch Erhitzung eines Feststoffs, z.B. Wolframdraht in Glühlampen.

Die Effizienz von Temperaturstrahlern ist gering, da viel Energie als Wärme abgegeben wird.

Die Farbtemperatur beschreibt die Lichtfarbe eines schwarzen Strahlers bei einer bestimmten Temperatur in Kelvin. Sie basiert auf dem Spektrum, das ein schwarzer Strahler bei dieser Temperatur emittiert.

Die relative spektrale Strahlungsverteilung 𝑆(𝜆) beschreibt, wie viel Licht eine Lichtquelle bei einer bestimmten Wellenlänge 𝜆 emittiert.

Die Remissionseigenschaft 𝜷(𝜆) eines Körpers beschreibt, wie das Licht bei einer bestimmten Wellenlänge 𝜆 an der Oberfläche reflektiert und absorbiert wird.

Der Planck’sche Kurvenzug im CIE-xy-Diagramm stellt die Farborte von schwarzen Strahlern dar. Weiße Lichtquellen werden durch ihre ähnlichste Farbtemperatur (CCT) charakterisiert.

Das CIE XYZ-System ist eine mathematische Beschreibung der menschlichen Farbwahrnehmung. Es basiert auf drei imaginären Primärfarben (X, Y, Z), die die Farbwahrnehmung abbilden.

Judd´sche Graden stellen eine Korrektur des CIE-Standards dar, um die menschliche Farbwahrnehmung in bestimmten Bereichen besser zu berücksichtigen.

Die Normfarbtafel 1931 zeigt die Farbwiedergabe als Diagramm mit den Normfarbwertanteilen x, y und dem Spektralfarbenzug. Sie dient als Grundlage für die Analyse und Kommunikation von Farben.

Die Purpurlinie verbindet die spektralen Endpunkte (violett und rot) im CIE-xy-Diagramm und stellt nicht spektrale Farben dar.

Der Farbgamut beschreibt den Bereich aller Farben, die von einem Farbdarstellungssystem (z. B. Bildschirm) wiedergegeben werden können.

Der Farbwiedergabeindex bewertet, wie gut eine Lichtquelle Farben im Vergleich zu einer Referenzlichtquelle gleicher Farbtemperatur wiedergibt.

Die Normfarbvalenzen (X, Y, Z) sind die Farbwerte, die die Farbwahrnehmung in Form von Primärfarben beschreiben.

CRI (Color Rendering Index) ist ein Farbwiedergabeindex, der seit Jahrzehnten zur Bewertung konventioneller Lichtquellen eingesetzt wird und bei einer Referenz von einem Planckschen Strahler bei 5000 K.

Die Farbortkoordinaten (x, y) beschreiben die Position einer Farbe auf der Normfarbtafel.

TM30-15 ist ein modernerer Farbwiedergabeindex mit zwei Metriken: die Rf (Fidelity Index) und die Rg (Gamut Index).

Rf (Fidelity Index) bewertet die Ähnlichkeit zu 99 Referenzfarben. Die maximale Treue beträgt 100.

Durch Mischen von Farbortkoordinaten kann der Farbort eines Mischlichts berechnet werden.