Ersetzen Spektrophotometer die Koloristen?

Jedes Jahr erscheinen auf dem Markt neue Automodelle und mit ihnen neue Farben. Mit den Fahrzeugherstellern ist es ein bisschen, wie mit Modedesignern – jeder möchte mit irgendetwas überraschen. Neue Formen, bessere Motoren oder vielleicht eine einzigartige Farbe mit Spezialeffekt? Und genau hier beginnen die Probleme. Die Wiedergabe des Farbtons ist oftmals schwer – aufgrund der verschiedenen Effekte und der Farbänderungen zusammen mit der Änderung des Lichteinfallwinkels. Um die Realisierung dieser Aufgabe zu erleichtern, bieten die mit dem Fahrzeugbau verbundenen Firmen immer häufiger Spektrophotometer ein – also Geräte, die zur Messung der Farbe dienen.

Was ist eigentlich die Farbe?

Der Begriff „Farbe“ wird allgemein häufig angewendet, kann aber auf viele verschiedene Wiesen verstanden werden. Für Chemiker sind das Pigmente, Farbstoffe und andere ähnliche Substanzen. Die Physiker dagegen definieren die Farbe durch die Messung ihrer optischen Eigenschaften. Für den Koloristen dagegen ist es ganz einfach der Eindruck, den sein Auge empfängt, wenn die elektromagnetischen Wellen aus dem sichtbaren Bereich darauf treffen. Im menschlichen Auge befinden sich Zapfen – Zellen, die aus einem Opsin genannten Eiweiß aufgebaut sind und Lichtwellen verschiedener Längen absorbieren. Das Gehirn kann dagegen die durch diese Zellen gesandten Informationen empfangen und zu einem dreidimensionalen Bild zusammensetzen. Im Auge gibt es drei Arten solcher Zapfen, wodurch das Gehirn ausschließlich die Farben Rot, Blau und Grün unterscheiden kann.

Auf welche Weise sehen wir Farben?

Die gegebene Farbe können wir durch Impulse beobachten, die zu den einzelnen Arten der Zapfen vordringen und diese dabei auf unterschiedliche Weise reizen. Sonderfälle sind dabei Schwarz und Weiß. Die weiße Farbe sehen wir, wenn die zum Auge vordringenden Lichtwellen auf alle Zapfen gleichzeitig mit der gleichen Intensität einwirken. Schwarz dagegen ist sichtbar, wenn keinerlei Zellen gereizt werden

Abbildung 1 Absorption des Lichts mit verschiedenen Wellenlängen durch die Zapfen 

Es wurde nachgewiesen, dass Frauen Farben besser sehen als Männer. Dies folgt aus der Lage der für die Farbsicht verantwortlichen Gene. Die für das Sehen von Rot und Grün verantwortlichen Gene liegen nahe beieinander auf dem X-Chromosom. Wie bekannt, haben Männer nur ein solches Chromosom. Jede Beschädigung des Gens zeigt sich sofort durch das Fehlen einer korrekten Farberkennung. Es gibt keine Möglichkeit der Kompensierung dieses Defekts durch das zweite X-Chromosom, wie dies bei Frauen der Fall ist. Mehr noch – bei einem Teil der Frauen treten Mutationen auf, die eine Entstehung von vier anstatt drei Arten lichtempfindlicher Eiweiße bewirken, was im Ergebnis zur Fähigkeit einer besseren Erkennung der Farben führt. Diese Tatsache ist nicht allein eine menschliche Eigenschaft. Die Mehrzahl der männlichen Affen sieht zweifarbig – sie besitzen ein X-Chromosom mit einer Art Opsin. Die Weibchen dagegen, die zwei X-Chromosome besitzen, können durch Vererbung zwei etwas unterschiedliche Opsin-Gene erhalten, wodurch sie zum trichromatischen Sehen fähig sind.

Welche Farben unterscheiden Spektrophotometer?

Immer häufiger werden zur Untersuchung von Farben und zu ihrer Unterscheidung Spektrophotometer verwendet. Wie kann es sein, dass elektrische Geräte an die Erkennung von Farben angepasst sind, ohne dass sie lichtempfindliche Zellen oder ein X-Chromosom besitzen?

Abbildung 2 Reflektion des Lichts durch Metallplättchen.

In Spektrophotometern ist die Lichtquelle (in der Regel eine LED) ein wichtiges Element ihres Aufbaus. Der von der Diode ausgesandte Lichtstahl trifft im entsprechenden Winkel auf die Probe, wird reflektiert und auf eine Reihe Sensoren geleitet. Die spektrophotometrische Messung wird in jedem Bereich der Wellenlängen mit hoher Genauigkeit ausgeführt, das Ergebnis wird in Form eines Zahlensatzes dargestellt, der das Spektrum des sichtbaren Lichts beschreibt. Auf dem Markt sind Spektrophotometer mit verschiedenen Messgeometrien erhältlich. Das Beobachtungsergebnis des Objekts hängt von den Beleuchtungsbedingungen, dem Beobachtungswinkel des Objekts und dem Einfallwinkel des Lichts ab. Zur korrekten Bestimmung der Farbe ist eine Dreiecksmessung notwendig. Auf dem Markt sind sechs- und zwölfwinklige Spektrophotometer erhältlich, die manchmal mit einer Kamera ausgestattet sind. Etwa 80% der auf Autos auftretenden Farben besitzen Spezialeffekte, die in Abhängigkeit vom Einfallwinkel des Lichts verschiedene Eigenschaften aufweisen.

Abbildung 3 Multiwinkelmessung mit einem Spektrophotometer.

Auf einer Metallbeschichtung wird das Licht wegen der Ausrichtung der Metallplättchen in der Schicht unter verschiedenen Winkeln gebrochen. Für Effektlacke wird daher der Einsatz von Mehrwinkel-Spektrophotometern empfohlen. Diese Geräte sind mit der Funktion der Messung der Stärke des Korns ausgestattet, die durch den Durchmesser der in der Beschichtung enthaltenen Teilchen und ihre Orientierung determiniert wird. Zusätzlich ist die Messung des sogenannten Funkens möglich. Viele Spektrophotometer sind mit einem internen Speicher ausgestattet, der die Speicherung der Messergebnisse ermöglicht. Die Messdaten können in numerischer Form oder auf Diagrammen bzw. Spektren für die bessere Abbildung dargestellt werden. Das Erlangen zufriedenstellender Messergebnisse ist bei entsprechenden Umweltbedingungen möglich.

Ersetzt das Spektrophotometer das menschliche Auge?

Diese Frage erinnert mich an die Diskussion über die Intelligenz von Computern. Man kann also ganz in Ruhe gesagt werden: Wir müssen uns nicht fürchten, dass Maschinen die Welt wie Menschen sehen – wir sollten lieber fürchten, dass wir beginnen, die uns umgebende Welt wie Maschinen zu sehen.