DIN 6172-2014 Special metamerism-index for pairs of samples at change in illuminant《试样对光变换条件配色指数》.pdf

1、Oktober 2014DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Farbe (FNF)Preisgruppe 13DIN 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 17.180.20!%7dI“2206538www.din.deDDIN 6172Metamerie-In

2、dex von Probenpaaren bei LichtartwechselSpecial metamerism-index for pairs of samples at change in illuminantIndice de mtamrisme de paires dchantillon au changement dilluminantAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 6172:1993-03www.beuth.deGesamtumfang 26 SeitenDIN

3、 6172:2014-10 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Normative Verweisungen . 5 3 Begriffe 6 4 Symbole und Abkrzungen . 8 5 Bezugslichtart . 8 6 Testlichtart . 8 7 Farbmazahlen L*, a*, b* . 9 8 Metamerie-Index bei Lichtartenwechsel . 9 8.1 Korrekturmethoden 9 8.2 Grundstzlic

4、he Berechnung des Metamerie-Indexes aus Farbabstnden . 10 8.3 Spektrale Korrektur 10 8.4 Handlungsanweisung . 12 Anhang A (informativ) Additive Korrektur . 13 Anhang B (informativ) Multiplikative Korrektur . 14 Anhang C (informativ) Rechenbeispiele 15 Literaturhinweise . 26 DIN 6172:2014-10 3 Vorwor

5、t Dieses Dokument wurde vom Gemeinschaftsausschuss NA 025-00-02 GA Farbmetrik“ im DIN-Normenausschuss Farbe (FNF) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglich

6、en Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 6172:1993-03 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Normative Verweisungen aktualisiert; b) Bercksichtigung der Ausgleichskorrektur zur Kompensation des Restfarbabstands unter Referenzbedingungen mittels paramerer Dekomposition; c) redakti

7、onelle berarbeitung. Frhere Ausgaben DIN 6172: 1973-04, 1993-03 DIN 6172:2014-10 4 Einleitung Bei dem Phnomen der Metamerie von Probenpaaren werden drei verschiedene Ausprgungen unterschieden: a) Lichtart-Metamerie liegt vor, wenn die beiden Krperfarben eines Probenpaares nur unter einer bestimmten

8、Lichtart als gleich wahrgenommen werden (z. B. unter der Lichtart D65), whrend sie sich unter einer vernderten Lichtart (z. B. Lichtart A) unterscheiden. b) Beobachter-Metamerie liegt vor, wenn die Krperfarben eines Probenpaares durch einen Beobachter als gleich wahrgenommen werden, whrend ein ander

9、er Beobachter unter der gleichen Lichtart und gleichen Umfeldbedingungen eine Farbdifferenz wahrnimmt. ANMERKUNG Die Ursache der Beobachter-Metamerie liegt in Unterschieden der Verlufe von Spektralwertfunktionen verschiedener Beobachter. c) Feldgren-Metamerie liegt vor, wenn die beiden Krperfarben e

10、ines Probenpaares fr eine Gre eines Beobachtungsfeldes auf der Netzhaut (z. B. definiert durch den 2 Normbeobachter) als gleich wahrgenommen werden, whrend sie sich fr ein verndertes Beobachtungsfeld auf der Netzhaut (z. B. 10) unterscheiden. ANMERKUNG Die Ursache der Feldgren-Metamerie ist an die i

11、n einer Beobachtungssituation vorhandenen und wirksamen Spektralfunktionen eines Beobachters gebunden. Diese verndern sich mit der Gre des Beobachtungsfeldes auf der Netzhaut. Eine nderung kann auch entstehen, wenn z. B. das Probenpaar aus unterschiedlicher Entfernung betrachtet wird. DIN 6172:2014-

12、10 5 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt einen Formalismus zur Berechnung der Lichtart-Metamerie von Uni-Farben fest. Dieser kann ohne Anpassungen in der Metrik nicht auf Effektfarben angewendet werden. Die vorliegende Norm behandelt nur das Phnomen der Metamerie bei Lichtartwechsel, das in der prak

13、tischen Anwendung die grte Bedeutung hat. Insbesondere werden Empfehlungen formuliert, welche Korrekturmanahmen fr den Fall nicht exakt gleicher Farbrter eines Probenpaares unter Referenzbedingungen zu ergreifen sind. Bei der Reproduktion von Farben wird der Metamerie-Index als Qualittsma verwendet,

14、 um Toleranzen fr Farbunterschiede zwischen einer Farbvorlage und einer Farbnachstellung bei unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen festzulegen. Die Quantifizierung der Lichtart-Metamerie von Probenpaaren wird formal auf eine Farbdifferenzbewertung zurckgefhrt, bei der Toleranzen herangezogen wer

15、den knnen, die bei der Bewertung reiner Restfarbdifferenzen blich sind. Zudem sollten die Farbdifferenzen den in den jeweiligen Normen der Farbdifferenzformeln empfohlenen Anwendungsbereich (bei CIELAB sollte E* 5 erfllt sein) nicht bersteigen. ANMERKUNG In der Literatur wird manchmal auch der Begri

16、ff der Geometrischen Metamerie fr den Fall verwendet, dass zwei Farben unter einer bestimmten Abmusterungsgeometrie und gewhltem Standard-Beobachter und Standard-Lichtart Paar gleich erscheinen, aber bei vernderter Beobachtungsgeometrie als zwei verschiedene Farben wahrgenommen werden. Von der Verwe

17、ndung dieses Begriffes wird abgeraten, da das beschriebene Phnomen von vllig anderer Qualitt als die oben beschriebenen genuinen Metamerie-Phnomene ist und nicht von einer reinen Farbdifferenz unterschieden werden kann. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilwei

18、se oder als Ganzes zitiert werden, 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 5033-1, Farbmessung

19、Teil 1: Grundbegriffe der Farbmetrik DIN 5033-7, Farbmessung Teil 7: Messbedingungen fr Krperfarben DIN 6169-1, Farbwiedergabe Teil 1: Allgemeine Begriffe DIN EN ISO 11664-4, Farbmetrik Teil 4: CIE 1976 L*a*b* Farbenraum CIE 15:2004, Colorimetry DIN 6172:2014-10 6 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses

20、Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 5033-1, DIN 6169-1, CIE 15:2004 und die folgenden Begriffe. 3.1 Metamerie Auftreten gleich aussehender Farben von einem Farbenpaar, also von Farben mit gleichen Farbvalenzen, deren spektrale Farbreizfunktionen sich unterscheiden Anmerkung 1 zum Begriff: Untersc

21、hiedliche Farbreizfunktionen einer Farbe knnen z. B. durch eine nderung der Lichtart hervorgerufen werden, unter der eine Oberflchenfarbe betrachtet wird. In der mathematischen Beschreibung ist Metamerie zweier Farben durch die Eigenschaft der zwei Farbreizfunktionen begrndet, einerseits identische

22、fundamentale“ Anteile zu enthalten, andererseits sich aber durch ihre Residuen“, d. h. nicht sichtbaren metameren Schwarzanteile in der Farbreizfunktion zu unterscheiden. 3.2 Paramerie Eigenschaft eines Probenpaares mit spektralen Farbreizfunktionen, die im sichtbaren Spektralbereich sowohl untersch

23、iedliche fundamentale Farbreizfunktionen als auch verschiedene Residuen bzw. Schwarzanteile besitzen Anmerkung 1 zum Begriff: Paramere Objekte sind dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Beleuchtung mit einer gegebenen Standard Lichtart Farbreize unterschiedlicher spektraler Leistungsverteilungsfunk

24、tion reflektieren, die unter den gewhlten Beobachtungsbedingungen nherungsweise denselben Farbeindruck hervorrufen. 3.3 Farbabstand E* Gre des empfindungsgemen Unterschiedes zwischen zwei Farben Anmerkung 1 zum Begriff: Der Farbabstand ist E*abim CIELAB-Farbenraum (DIN 6174) oder E*uvim CIELUV-Farbe

25、nraum (CIE 15:2004). Fr kleine Farbabstnde zwischen 0 E*ab 5 wird in der industriellen Praxis die Anwendung des Farbenraumes nach der DIN 99-Formel nach DIN 6176 empfohlen, da der CIE-Farbenraum fr kleine Farbstnde nicht gleichabstndig ist. Anmerkung 2 zum Begriff: Da Differenzen in valenzmetrischen

26、 Farbmasystemen nicht oder nur angenhert der Farbunterschiedsempfindung entsprechen, sind zurzeit verschiedene Gleichungen in Gebrauch, um aus valenzmetrischen Normfarbwerten Farbabstnde berechnen zu knnen (Farbabstandsformeln). DIN 6174 und DIN 6176 empfehlen bestimmte Farbabstandsgleichungen. QUEL

27、LE: DIN 5033-1:2009-05, 3.25, modifiziert Symbol E* wurde ergnzt 3.4 Bezugslichtart Lichtart, bei der der Farbabstand zwischen den beiden zu prfenden Proben auf Null korrigiert wird DIN 6172:2014-10 7 3.5 Testlichtart Lichtart, bei der der Farbabstand zwischen den beiden zu prfenden Proben bewertet

28、wird 3.6 Metamerie-Index fr Lichtartwechsel MtFarbabstand E*, den die beiden Proben unter der Testlichtart zeigen, wenn unter der Bezugslichtart E*=0 gilt 3.7 Ausgleichskorrektur Verfahren, um einen Farbabstand des Probenpaares unter der Bezugslichtart rechnerisch zu null zu machen DIN 6172:2014-10

29、8 4 Symbole und Abkrzungen Fr die Anwendung dieser Norm gelten die Formelzeichen nach Tabelle 1. Tabelle 1 Formelzeichen Symbol Benennung X, Y, Z Normfarbwerte einer gemessenen Krperfarbe Xn, Yn, ZnNormfarbwerte der beleuchtenden Lichtart zyx , Normspektralwertfunktionen L*, a*, b* Basiskoordinaten

30、des CIELAB Systems L*, a*, b* Differenzen zwischen Basiskoordinaten des CIELAB Systems Mt Metamerie-Index fr Lichtartwechsel N, Nf, NrVektor der radiometrischen Funktion einer Probe mit zugehrigem fundamentalen Farbreiz (f) und metameren Schwarz (r) Komponenten des Vektors einer radiometrischen Funk

31、tion Wellenlnge relative spektrale Verteilungsfunktion einer Lichtart W Vektor der Normfarbwerte w Integrationsgewichte zur Berechnung der Normfarbwerte A Matrix der Integrationsgewichte w fr die Berechnung der Normfarbwerte R Projektionsmatrix I Einheitsmatrix Index spl Probe Index std Standard Ind

32、ex t Testlichtart Index corr korrigierter Wert Index f fundamentaler Farbreiz Index r metameres Schwarz (Residuum) oder Referenzlichtart Index T transponierte Matrix 5 Bezugslichtart Als Bezugslichtart wird die Normlichtart D65 nach DIN 5033-7 benutzt. In Sonderfllen bentigte andere Bezugslichtarten

33、 mssen angegeben werden. 6 Testlichtart Die Auswahl der Testlichtart hngt von der Anwendung ab. Sind die Testlichtarten nicht speziell vorgegeben, sind bevorzugt die Normlichtart A nach DIN 5033-7 und/oder Lichtarten vom Typ einer Leuchtstofflampe wie z. B. F11 nach DIN 5033-7 zu whlen. Die benutzte

34、 Testlichtart ist als Index zu M anzugeben, z. B. MAoder MF11. DIN 6172:2014-10 9 Bei der Berechnung der Normfarbwerte X, Y, Z unter den gewhlten Testlichtarten mssen die in DIN 5033-7 (fr A, D65, F11 und F2) jeweils angegebenen Wellenlngen eingehalten werden. In den Fllen, in denen Messwerte fr die

35、se Wellenlngen fehlen, mssen sie durch interpolierte und extrapolierte Werte ergnzt werden. ANMERKUNG Es ist vorgesehen, DIN 5033-7 um ein geeignetes Interpolations- und Extrapolationsverfahren zu ergnzen. 7 Farbmazahlen L*, a*, b* Der Metamerie-Index Mtbasiert auf den Farbmazahlen L*, a*, b* der zu

36、 vergleichenden Proben 1 und 2. L*, a*, b* wird nach DIN EN ISO 11664-4 aus den Normfarbwerten X, Y, Z der Proben fr den 10-Normalbeobachter fr die Bezugslichtart und die ausgewhlte Testlichtart berechnet. Bei der Berechnung von L*, a*, b* unter den Testlichtarten sind die jeweiligen Normfarbwerte X

37、n, Yn, Znder vollkommen mattweien Flche zu verwenden (siehe CIE 15:2004); die Zahlenwerte gelten nur fr den 10-Normalbeobachter. Fr die Normlichtarten A und D65 bzw. fr die Lichtartempfehlung F11 gelten die Normfarbwerte Xn, Yn, Znder vollkommen mattweien Flche nach Tabelle 2. Tabelle 2 Normfarbwert

38、e fr die in der Praxis oft verwendeten Normlichtarten D65 und A sowie Lichtart F11 und die beiden Normalbeobachter nach CIE 15:2004 2- Normalbeobachter 10-Normalbeobachter Norm-farbwerte Lichtart D65 A F11 D65 A F11 Xn95,04 109,85 100,96 94,81 111,14 103,86 Yn100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,0

39、0 Zn108,88 35,58 64,35 107,32 35,20 65,61 Bei fluoreszierenden Proben muss die bei der Messung wirksame Lichtart mglichst gut an diejenige Lichtart angepasst sein, fr die die Normfarbwerte ermittelt werden sollen. ANMERKUNG Im Gegensatz zu nichtfluoreszierenden Proben ist die Berechnung von Metameri

40、e-Indizes bei fluoreszierenden Proben fehlerhaft, wenn die Proben nur unter einer Beleuchtung gemessen werden. 8 Metamerie-Index bei Lichtartenwechsel 8.1 Korrekturmethoden Unter der Korrektur wird allgemein ein Prozess verstanden, in dem in geeigneter Weise der Defekt einer Restfarbdifferenz einer

41、Probe bei der Nachstellung eines Standards unter Bezugsbedingungen behoben wird. Drei verschiedene Korrekturmethoden sind in der einschlgigen Fachliteratur 1 bis 8 vorgeschlagen worden. Bei den ersten beiden frheren Methoden (additive und multiplikative Korrektur siehe Anhnge A und B) werden Koordin

42、aten des Bezugs- und Testfarbenraums miteinander vermischt, whrend die dritte Methode, die spektrale Korrektur (siehe 8.3), fundamentaleren Charakter besitzt und den ersten beiden empirischen Verfahren vorzuziehen ist. ANMERKUNG Die Methoden werden in den Anhngen A und B erlutert. Anhang C enthlt Re

43、chenbeispiele. DIN 6172:2014-10 10 8.2 Grundstzliche Berechnung des Metamerie-Indexes aus Farbabstnden Die Ableitung eines korrigierten Reflexionsspektrums fr die Probe, das unter den gewhlten Bezugsbedingungen keine Restfarbdifferenz zum Standard mehr aufweist, kann als Vorbereitungsschritt zur ans

44、chlieenden Berechnung beliebiger Metamerie-Indizes betrachtet werden. Die resultierende Gleichung fr einen Metamerie-Index bei Lichtartwechsel, ausgedrckt in CIELAB Koordinaten fr die Testlichtart (t), ist dann gegeben durch ( ) ( ) ( )2*t2*t2*ttbaLM += mit *tstd,*tcorr,spl,*tstd,*tcorr,spl,*tstd,tc

45、orr,spl,*bbbaaaLLLtt*t=Analoge Gleichungen gelten fr andere euklidische Farbrume wie z. B. DIN99 oder DIN99o. In nicht-euklidischen Farbrumen wie z. B. CIE94 oder CIEDE2000 werden die in der obigen Gleichung auftretenden spezifischen Farbdifferenzen noch mit farbortabhngigen Wichtungsfunktionen vers

46、ehen und in letzterem Fall noch um einen zustzlichen Rotationsterm erweitert. Die CIELAB-Metrik ist in der vorliegenden Norm nur exemplarisch verwendet worden und sollte in der praktischen Anwendung durch eine der erwhnten neueren Metriken (z. B. CIE94, CIEDE2000, DIN99) ersetzt werden, die erheblic

47、h gleichabstndiger als das CIELAB Modell sind. 8.3 Spektrale Korrektur Die spektrale Methode bercksichtigt, dass schon unter der Bezugslichtart geringe Unterschiede zwischen den Farbvalenzen der Testprobe und der Standardprobe bestehen knnen, welche fr die Metamerieeigenschaften nicht relevant sind.

48、 Um diese zunchst rechnerisch zu kompensieren und nur die fr Metamerieeigenschaften bei Lichtartwechsel wirksamen Anteile von Proben mit gegebenem Reflexionsspektrum zu ermitteln, wird von der Mglichkeit Gebrauch gemacht, ein Reflexionsspektrum mathematisch in zwei additive Anteile aufzuspalten. Dav

49、on beschreibt ein Anteil nur die zur Bildung der Farbvalenz unter der Bezugslichtart wirksame Funktion und der andere eine Funktion, welche bei der Integration ber den Farbreiz unter der Referenzlichtart zu keinem Beitrag an der Farbvalenz fhrt. Diese Funktion enthlt zwangslufig positive und negative Komponenten. Die sich aus dem ersten fr die Bildung der Farbva