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23.09.2020

Crashkurs: Grundlagen der Lichttechnik #1

Was und wie wir sehen: Spektrum des Lichts und der Farben

Willkommen bei unserem Crashkurs Grundlagen der Lichttechnik. In fünf praxisorientierten Teilen von der Farbtheorie bis zum hin zum Steuerpult erfahren wir, wie Licht auf der Bühne eingesetzt und gesteuert werden kann und was es dabei zu beachten gibt. Diese Workshop-Reihe richtet sich an alle, die sich für Licht und Lichttechnik interessieren und tiefer in die Theorie dahinter eintauchen möchten. Im ersten Teil geht es um das Thema, was und wie wir sehen und um das Spektrum des Lichts und der Farben.

Das Auge

Es ist eines unserer wichtigsten Sinnesorgane und vollbringt permanent Höchstleistungen.
Unser Auge funktioniert in etwa so wie eine Lochkamera, ist aber dennoch allem Technischen weit überlegen. Wir nehmen in jeder Sekunde mehr als 10 Millionen Informationen auf und unterscheiden dabei zwischen 600.000 verschiedenen Farbtönen. Wir erkennen Helligkeitsunterschiede, Farbunterschiede, Bewegungen, Formen und Entfernungen.

Wenn wir etwas sehen wollen, dann muss es beleuchtet sein. Egal ob von der Sonne oder einer Lampe, das einfallende Licht wird dabei reflektiert und trifft auf unsere Hornhaut, die es bündelt und dann hinter der vorderen Augenkammer auf die Iris treffen lässt. Die Iris funktioniert in etwa wie die Blende einer Kamera: Bei schwachen Lichtverhältnissen und Dunkelheit weitet sich die Pupille und bei Helligkeit wird diese wieder kleiner. Die dahinterliegende Linse bündelt wieder das einfallende Licht und reguliert Nah- und Fernsicht. Danach trifft das Licht auf unsere Netzhaut und wird dort von den Sehzellen in Nervenimpulse umgewandelt.

Etwa 100 Millionen Sehzellen stehen für diese Umsetzung zur Verfügung. Dabei unterscheiden wir zwei Arten von Sehzellen: Die Zapfen, die für das Farbsehen der Urfarben zuständig sind und die Stäbchen, die uns Helligkeitsunterschiede wahrnehmen lassen. Der Sehnerv transportiert die Nervenimpulse weiter ins Gehirn, wo nun das fertige Bild entsteht, das wir sehen.

Das Licht

Licht ist eine Energiestrahlung in Wellenform, die sich gleichmäßig in alle Richtungen ausbreitet. Unterschieden werden diese Wellen in ihrer Länge und in ihrer Frequenz.
Das Spektrum des sichtbaren Lichts reicht von ca. 380 nm des blauen Bereichs bis ca. 720 nm des roten Bereichs, allerdings ist an diesen Eckpunkten unsere Augenempfindlichkeit so gering, dass wir uns auf einer Skala von etwa 400 nm bis 700 nm bewegen. Unserem Auge erscheinen die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts als verschiedene Farben. In dem, von uns sichtbaren Spektrum sind das:

Violettblau, Cyanblau, Grün, Gelb und Orangerot mit den Schwerpunkten: Violett (440 nm), Blau (480 nm), Grün (520 nm), Gelb (570 nm) und Rot (650 nm).

Die Ur-, Grund- und Mischfarben

Wie schon anfangs erwähnt, sind die Zapfen unseres Auges verantwortlich für die Sinneswahrnehmung der Urfarben. Es gibt insgesamt drei Zapfenarten, die jeweils ein bestimmtes Spektrum der Urfarben abdecken, dabei überlappen allerdings ihre Empfindungsbereiche. Die entsprechenden Wellenlängen liegen in etwa bei 448 nm für Violettblau, 528 nm für Grün und 617nm für Orangerot. Aus diesen drei Empfindungskräften leiten wir insgesamt acht Grundfarben ab:
Weiß, Gelb, Magenta, Cyan, Violett, Grün, Orangerot und Schwarz.

Schwarz und Weiß bezeichnet man als unbunte Farben. Wenn Teilmengen dieser Grundfarben zusammenkommen, spricht man von Mischfarben, bei denen jede Nuance aus einem Buntwert und einem Unbuntwert besteht. Ein Buntwert besteht ausschließlich aus bunten Grundfarben und der Unbuntwert aus bunten und unbunten Grundfarben.

Das Unterscheiden der Farben

Allen Farben werden insgesamt vier Unterscheidungsmerkmale zugeordnet: Buntart, Unbuntart, Bundgrad und Helligkeit. Ermitteln wir drei dieser Unterscheidungsmerkmale, können wir eine Farbnuance klar definieren.

In der Buntart lassen sich ca. 200 Nuancen unterscheiden, die Auskunft über die Spezifikation des Buntseins geben. Weiß, Schwarz und sämtliche Graustufen zählen zu den etwa 50 Unbundarten. Je höher der Buntgrad ist, desto intensiver ist die bunte Farbe.

Setzen wir die Farbempfindung mit der Empfindung der Unbuntarten gleich, so erhalten wir einen Maßstab für die Helligkeit. Bei gleicher Helligkeit und gleicher Buntart kann unser Auge 120 Farbtöne unterscheiden.

Die Farbtemperatur

Es besteht ein Verhältnis zwischen einem glühenden Körper und der Farbe des Lichts, das dieser Körper aussendet. Diese Lichtfarbe bezeichnet man als Farbtemperatur und wird in drei Gruppen unterteilt: Warmweiß, Neutralweiß und Tageslichtweiß.

Im praktischen, täglichen Umgang mit den Farbtemperaturen unterscheiden wir aber meistens nur in zwei Lichtarten: Kunstlicht, also künstlich erzeugtes Licht und Tageslicht, wie etwa dem klaren, blauen Himmel.

Zur Bestimmung der Farbtemperatur, die in Kelvin gemessen wird, kommt folgendes Verfahren zum Tragen: Man erhitzt einen Vergleichskörper (schwarze Kugel, schwarzer Strahler oder auch „Planckscher Strahler“ genannt) so hoch, bis er die gleiche Farbe wie die Lichtquelle aufweist.

Natürlich sind Farbtemperaturen nichtglühender Lichtquellen, wie dem Himmel keine echten Temperaturen, sondern nur Entsprechungen. Ausgehend vom absoluten Nullpunkt, also 0 Grad Kelvin (minus 273 Grad Celsius) gibt dieser Vergleichskörper natürlich kein Licht ab. Sprechen wir nun also von 5000 Grad Kelvin, bedeutet das, dass unser Licht eine Farbe hat, die der Farbe des auf 5000 Grad Kelvin erhitzten Vergleichskörpers entspricht.

Farbtemperaturen sind gerade im Foto und Filmbereich enorm wichtig, da das Filmmaterial entsprechend der Farbtemperatur durch einen Weißabgleich sensibilisiert ist. Ist das Material auf Tageslicht sensibilisiert, wirkt Kunstlicht sehr rot und Tageslicht wirkt viel zu blau, wenn wir das Filmmaterial auf Kunstlicht sensibilisiert haben. In diesen Mischsituationen greift man bewusst auf Konversionsmittel zurück, wie zum Beispiel Korrekturfarbfolien, die das Lichtspektrum entsprechend anpassen.

In Teil 2 unseres Workshops „Grundlagen der Lichttechnik“ beschäftigen wir uns mit der Farbtheorie, also der Wirkung von Licht und Farben.

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