DIN 5033-1-2009 Colorimetry - Part 1 Basic terms of colorimetry《比色法 第1部分 比色法的基本术语》.pdf

1、Mai 2009DEUTSCHE NORM Normenausschuss Farbe (FNF) im DINNormenausschuss Lichttechnik (FNL) im DINPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 01.040.17; 17.18

2、0.20!$T|O“1498944www.din.deDDIN 5033-1Farbmessung Teil 1: Grundbegriffe der FarbmetrikColorimetry Part 1: Basic terms of colorimetryColorimtrie Partie 1: Termes fondamentales de la mtrique des couleursAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 5033-1:1979-03www.beuth.

3、deGesamtumfang 10 SeitenDIN 5033-1:2009-05 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen. 4 3 Begriffe 4 Literaturhinweise . 10 DIN 5033-1:2009-05 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom NA 0025-00-02 GA (FNF/FNL 2), Gemeinschaftsarbeitsausschuss Farb-metrik“ der Normenaussch

4、sse Farbe“ (FNF) und Lichttechnik“ (FNL) im DIN erarbeitet. DIN 5033 Farbmessung besteht aus: Teil 1: Grundbegriffe der Farbmetrik Teil 2: Normvalenz-Systeme Teil 3: Farbmazahlen Teil 4: Spektralverfahren Teil 6: Dreibereichsverfahren Teil 7: Messbedingungen fr Krperfarben Teil 8: Messbedingungen fr

5、 Lichtquellen Teil 9: Weistandard zur Kalibrierung in Farbmessung und Photometrie nderungen Gegenber DIN 5033-1:1979-03 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Norm redaktionell aktualisiert entsprechend den zitierten Normen; b) Norm den geltenden Gestaltungsregeln angepasst. Frhere Ausgaben DIN 5

6、033: 1935-11, 1944-05 DIN 5033-1: 1954x-04, 1962-07, 1970-07, 1979-03 DIN 5033-1:2009-05 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm wird in allen Bereichen der industriellen Praxis angewendet, die sich mit der Farbbeschreibung von Materialien und Lichtern auf metrischer Grundlage auseinander setzen. 2 Normati

7、ve Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 5031-

8、5, Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik Teil 5: Temperaturbegriffe DIN 5031-9:1982-03, Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik Teil 9: Lumineszenz-Begriffe 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 5031-5 und die folgenden Begriffe. AN

9、MERKUNG In den Definitionen verwendete, an anderer Stelle definierte Begriffe sind zur Hervorhebung fett gedruckt. 3.1 Farbe durch das Auge vermittelter Sinneseindruck, durch den sich zwei aneinandergrenzende, strukturlose Teile des Gesichtsfeldes bei einugiger Beobachtung mit unbewegtem Auge allein

10、 unterscheiden lassen ANMERKUNG 1 Infolge der bei der Definition des Begriffes Farbe gemachten Einschrnkungen kann die Glanzer-scheinung nicht in den Farbbegriff einbezogen werden. Das schliet nicht die Bewertung der durch den Glanzeinfluss vernderten Farbe aus. Das Wort Farbe“ wird im tglichen Gebr

11、auch auch fr stoffliche Mittel angewendet, mit denen man den Farbeindruck von Gegenstnden verndern kann. Gelegentlich benutzt man es auch gleichbedeutend mit Strahlung, vor allem fr Strahlung enger Spektralgebiete. Es muss deshalb in der Sprache wissenschaftlicher und technischer Verffentlichungen s

12、tets klar sein, ob man den Ausdruck Farbe“ fr Sinneseindruck, fr Farbmittel (Farbstoff, Pigment) oder noch in einem anderen Sinne (z. B. Leimfarbe, Druckfarbe usw.) benutzt. ANMERKUNG 2 Die Definition von Farbe ist an wahrnehmbare Eigenschaften der Unterscheidbarkeit strukturloser Flchen geknpft. Da

13、mit sind noch keine absolut visuell empfundenen Eigenschaften in komplexer Umgebung definiert. Diese werden der Farberscheinung zugeordnet (engl. Colour Appearance; siehe 3.2). 3.2 Farberscheinung absolute visuelle Empfindung von Eigenschaften (Attributen) einer Farbe in einem komplexen beleuchteten

14、 Umfeld ANMERKUNG 1 Beispiele sind der empfundene Buntton (blau, rot, grn usw.) oder die empfundene Helligkeit oder Buntheit. ANMERKUNG 2 Das beleuchtete Umfeld umfasst das gesamte Gesichtsfeld. ANMERKUNG 3 Farberscheinungsmodelle fhren die empfundenen Attribute der Farbe in Abhngigkeit von Beleucht

15、ung und Umfeld auf farbmetrische Gren (Normfarbwerte) und ihre Verteilung im gesamten Gesichtsfeld zurck. 3.3 Farbreiz Strahlung, die durch unmittelbare Reizung der Netzhaut eine Farberscheinung hervorruft DIN 5033-1:2009-05 5 3.4 Farbreizfunktion () Funktion der spektralen Beschaffenheit eines Farb

16、reizes ANMERKUNG Bei der Betrachtung eines Selbstleuchters ist die Farbreizfunktion gleich dessen Strahlungsfunktion S(). Bei der Betrachtung von Nichtselbstleuchtern entsteht die Farbreizfunktion durch Multiplikation der Strahlungsfunktion des beleuchtenden Lichtes mit den spektralen Reflexions- bz

17、w. Transmissionseigenschaften einer Probe bei allen Wellen-lngen im sichtbaren Spektralbereich. 3.5 Gesichtsfeld ffnungswinkel, unter dem die betreffende Farbflche gesehen wird 3.6 Beobachter farbennormalsichtiger Beobachter, dessen helladaptiertes Auge die einfallende Strahlung (den Farbreiz) unabh

18、ngig von deren Strke primr nach drei voneinander unabhngigen spektralen Empfindlichkeitsfunk-tionen bewertet ANMERKUNG Die Bewertung erfolgt im Bereich normaler Abmusterungsbedingungen nach DIN 6173-1. 3.7 farbmetrischer Beobachter Beobachter, dessen Empfindlichkeitsfunktionen als Spektralwertfunkti

19、onen festgelegt sind 3.8 Normalbeobachter farbmetrischer Beobachter, dessen Spektralwertfunktionen den von der CIE festgelegten entsprechen ANMERKUNG 1 Bei technischen Farbmessungen wird entweder der farbmetrische CIE 1931 Normalbeobachter (2-Normalbeobachter gltig fr ein Gesichtsfeld bis 4) oder de

20、r farbmetrische CIE 1964 Normalbeobachter (10-Normal-beobachter gltig fr ein Gesichtsfeld ber 4) benutzt. Die Verwendung des 2-Normalbeobachters weicht fr Gesichts-felder unter 1 von der CIE-Empfehlung ab; daher wird seine Anwendung nur fr Gesichtsfelder zwischen 1 und 4 empfohlen. ANMERKUNG 2 Die C

21、IE-Spektralwertfunktionen dieser Normalbeobachter (Normalspektralwertfunktionen) sind in DIN 5033-2 wiedergegeben. 3.9 Normfarbwert Kenngre, die sich durch lineare, additive Bewertung der in das Auge einfallenden Strahlung mit je einer der drei Spektralwertfunktionen eines farbmetrischen Normalbeoba

22、chters ergibt ANMERKUNG 1 Zwei Farben mit fr einen Beobachter gleichen Normfarbwerten sehen fr diesen Beobachter unabhngig von der spektralen Beschaffenheit ihrer Farbreize stets gleich aus (bedingt gleiche Farbreize, siehe 3.2). Z. B. ergeben sich fr die Bewertung eines Farbreizes nach den Spektral

23、wertfunktionen des farbmetrischen Normalbeobachters die Normfarbwerte X, Y, Z (siehe DIN 5033-2). ANMERKUNG 2 Infolge der verschiedensten physiologischen Einflsse (z. B. der Farbstimmung) kann ein Farbreiz zu recht verschiedenen Farberscheinungen fhren. Die Normfarbwerte allein sagen deshalb nichts

24、ber diese Farberschei-nungen aus. Die Aussage der Normfarbwerte ber die Gleichheit der von zwei Farbreizen ausgelsten Farberscheinun-gen gilt fr einen bestimmten Beobachter jedoch unabhngig von den genannten Einflssen. Aus der Linearitt der Bewertung folgt, dass beliebige Linearkombinationen der dre

25、i Spektralwertfunktionen zu gleich-wertigen Normfarbwerten fhren. ANMERKUNG 3 Mit Normfarbwerten knnen die Gesetzmigkeiten der additiven Mischung von Farben beschrieben werden. Tatschlich sind die drei Bewertungsfunktionen von Beobachtern sogar umgekehrt aus Untersuchungen der additiven Mischung von

26、 spektralen Farbreizen abgeleitet worden. DIN 5033-1:2009-05 6 ANMERKUNG 4 Die Normfarbwerte werden vorzugsweise zur Beschreibung der Farbvalenzen benutzt, weil sie in den meisten Fllen als unmittelbares Ergebnis einer Farbmessung erhalten werden. Sie knnen durch Umrechnung auch in andere valenzmetr

27、ische Farbmazahlen“ bergefhrt werden (siehe z. B. 3.19 bis 3.22). Da die Normfarbwerte nur eine Aussage ber die Gleichheit zweier Farben gestatten, sind fr darber hinausgehende Aussagen z. B. ber die Art und Gre von Farbunterschieden nicht lineare Transformationen in andere Farbmazahlsysteme notwend

28、ig. So ent-stehende abgeleitete valenzmetrische Farbmazahlen mssen stets in umkehrbar eindeutiger Beziehung zu den Norm-farbwerten stehen, da nur dann die Forderung nach gleicher Farberscheinung bei gleichen Normfarbwerten erfllt wird. 3.10 Farbvalenz Wirkung aufgrund der Bewertung eines Farbreizes

29、durch die drei Empfindlichkeitsfunktionen des Auges, die im weiteren Verlauf des Sehprozesses eine Farberscheinung zur Folge hat und durch drei Normfarbwerte beschrieben wird ANMERKUNG 1 Die Farbvalenz kann als Ortsvektor im dreidimensionalen Farbenraum dargestellt werden. In Gleichungen (z. B. Farb

30、gleichungen) werden Farbvalenzen wie Vektoren bezeichnet (siehe DIN 1303). Zwei Farbreize mit unterschiedlichen Farbreizfunktionen heien bedingt-gleich“ (metamer), wenn sie zu gleichen Farbvalenzen fhren, also gleich aussehen. Die unterschiedlichen Farbreizfunktionen bei gleicher beleuchtender Licht

31、art sind bei Krperfarben durch unterschiedliche Transmissions- bzw. Reflexionsfunktionen der Proben bedingt. Solche Proben werden bedingt-gleich“ fr die betreffende Lichtart genannt. Farbreize mit gleicher spektraler Verteilung heien unbedingt-gleich“: Zwei unbedingt-gleiche“ Proben mit gleichem spe

32、ktralen Reflexions- oder Transmissionsverhalten sehen bei jeder Lichtart und fr jeden Beobachter gleich aus. ANMERKUNG 2 Die Farbvalenz beschreibt nicht die subjektiv empfundene Farbe, die von den Bedingungen abhngt, unter denen die Farbflche gesehen wird (siehe Anmerkung 2 in 3.1), insbesondere von

33、 den umgebenden Farbflchen und dem durch die Leuchtdichte und deren Verteilung bedingten Adaptationszustand des Auges. Unter gleichen Bedingungen fhren gleiche Farbvalenzen jedoch stets zu gleichen Farberscheinungen. 3.11 Farbmazahl Kenngre fr die Farberscheinung z. B. Helligkeit, Sttigung, Buntheit

34、, Buntton 3.12 Farbmessung Ermittlung von drei zu einer Farbvalenz gehrigen Normfarbwerten fr einen bestimmten farbmetrischen Normalbeobachter ANMERKUNG 1 Farbmessungen nach den heute technisch im Allgemeinen angewendeten Messverfahren (Spektral-verfahren siehe DIN 5033-4, Dreibereichsverfahren sieh

35、e DIN 5033-6) geben als unmittelbares Messergebnis Normfarb-werte. Alle anderen Farbmazahlen lassen sich daraus errechnen. ANMERKUNG 2 Frher ist vielfach in Anlehnung an den Gebrauch in fremden Sprachen fr Farbmessung das Wort Kolorimetrie“ angewendet worden. Dieses Wort wird oder sollte jedoch auss

36、chlielich fr die Verfahren der Feststellung von Lsungskonzentrationen und dergleichen benutzt werden. Dem entsprechend wird auch von Farbmessgerten“ im Gegensatz zu den Kolorimetern“ des Chemikers gesprochen. 3.13 Lichtart Benennung fr Strahlung bestimmter relativer spektraler Verteilung in dem Spek

37、tralbereich, der einen Einfluss auf die Farbe von Objekten hat ANMERKUNG Gleiche Lichtarten sind gleichzeitig von gleicher Farbart (siehe 3.15). Zur Beleuchtung der Probe fr die Farbmessung von Krperfarben nach DIN 5033-7 sind fr den Regelfall besondere N o r m l i c h t a r t e n festgelegt. Bestim

38、mte Lichtarten werden oft durch Kurzzeichen gekennzeichnet. Die relative spektrale Strahlungsverteilung S()wird Strahlungsfunktion“ genannt. Die Strahlungsfunktion eines Planckschen Strahlers wird durch ihre Farbtemperatur (siehe 3.18.1) eindeutig beschrieben. DIN 5033-1:2009-05 7 3.14 Lumineszenz V

39、organg der Aussendung elektromagnetischer Strahlung durch Materie, soweit diese fr gewisse Wellen-lngen oder Spektralbereiche die Temperaturstrahlung bei gleicher Temperatur bersteigt DIN 5031-9:1982-03 ANMERKUNG Unter den Oberbegriff Lumineszenz fallen Fluoreszenz und Phosphoreszenz. 3.15 Fluoresze

40、nz Lumineszenz, die nur whrend der Bestrahlung beobachtet wird 3.16 Farbart Farbvalenz, die sich nur durch Leuchtdichte oder Hellbezugswert (siehe 3.20) von einer anderen unter-scheidet ANMERKUNG Farbartgleiche Krperfarben (siehe 3.18 und Anmerkung in 3.13) mit unterschiedlichen Hellbezugs-werten bi

41、lden eine Schattenreihe. 3.17 Lichtfarbe Farbe eines Selbstleuchters 3.18 Krperfarbe Farbe eines Nichtselbstleuchters, d. h. eines Krpers, der zur Sichtbarkeit einer beleuchtenden Strahlung bedarf ANMERKUNG Die Farbvalenz einer Krperfarbe ist nur in Verbindung mit der Strahlungsfunktion S() der sie

42、beleuch-tenden Lichtart definiert. Die Farbreizfunktion () ist: () = S() R(). Dabei ist R() die Funktion des spektralen Reflexionsfaktors (siehe DIN 5036-1). Bei fluoreszierenden Farben setzt sich die Farbreizfunktion ()aus der reinen Krperfarben-Funktion K() = S() R() und der Fluoreszenz-Funktion S

43、F() additiv zusammen. 3.19 Temperaturbegriffe 3.19.1 Farbtemperatur Tfdiejenige Temperatur des Planckschen (Schwarzen) Strahlers, bei der dieser die gleiche Farbart wie der zu untersuchende Strahler hat 3.19.2 hnlichste Farbtemperatur Tndiejenige Temperatur des Planckschen (Schwarzen) Strahlers, bei

44、 der dessen Farbart der des zu unter-suchenden Strahlers am nchsten kommt ANMERKUNG Die Farbtemperatur Tfoder die hnlichste Farbtemperatur Tnknnen zur Kennzeichnung der Farbart benutzt werden. DIN 5033-1:2009-05 8 3.20 Helligkeit die Strke einer Lichtempfindung, wie sie mit jeder Farberscheinung ste

45、ts unlsbar verbunden ist ANMERKUNG 1 Bei Selbstleuchtern und in allen Fllen, wo die Krperfarbe in dunkler Umgebung beurteilt wird, dient als Helligkeitsma die L e u c h t d i c h t e L (DIN 5031-3), bei den in optischen Apparaten gesehenen Farben die reduzierte P u p i l l e n l i c h t s t r k e IP

46、(DIN 5031-6). ANMERKUNG 2 Die Helligkeit ist bei Krperfarben ein untrennbarer Bestandteil der Farbe; nach 3.1 haben schon zwei Farbflchen gleicher Farbart, aber verschiedener Helligkeit verschiedene Farben. Im Normvalenzsystem fr den farbmetrischen CIE 1931 Normalbeobachter (DIN 5033-2 und -3) ist d

47、er Hellbezugswert mit dem Normfarbwert Y identisch (siehe auch DIN 5031-2). Fr den CIE 1964 Normalbeobachter ist der Hellbezugswert mit dem Normfarbwert Y nicht identisch. Bei gewissen Krperfarben (z. B. bei Lumineszenz) kann der Hellbezugswert den der vollkommen mattweien Flche (w= 100) bersteigen.

48、 Bei Farben unterschiedlicher Farbart, die die gleiche Helligkeitsempfindung auslsen, knnen die Hellbezugswerte deutlich verschieden sein. Die gleiche Einschrnkung trifft auch fr die beiden folgenden Mazahlen zu. Die H e l I i g k e i t L* ist eine Funktion allein des Hellbezugswer25tes Y, die annhe

49、rnd empfindungsgem gleichabstndig gestuft ist (siehe DIN 6174). Die D u n k e l s t u f e D ist im Farbsystem der DIN-Farbenkarte (DIN 6164-1) ein ebenfalls annhernd empfindungs-gem gleichabstndig gestuftes Ma fr die Helligkeit. Zu ihrer Berechnung wird der Hellbezugswert jedoch nicht auf die vollkommen mattweie Flche, sondern auf die farbartgleiche Optimalf