Farbwiedergabeindex

Unter Farbwiedergabeindex (englisch Colour Rendering Index, CRI) versteht man eine photometrische Größe, mit der sich die Qualität der Farbwiedergabe von Lichtquellen gleicher korrelierter Farbtemperatur beschreiben lässt. Die abgekürzte Schreibweise für den Farbwiedergabeindex ist R_a. Hierbei steht das Index-a für allgemeiner Farbwiedergabeindex, der nur die Werte der ersten acht Testfarben nach DIN einbezieht.

Beschreibung

Farbwiedergabeindex einiger Lampen

Lampe	Index Ra
Glühlampe[1]	bis 100
Leuchtstofflampe, weiß de Luxe	85…100
Leuchtstofflampe, weiß	70…84
LED, weiß[2][3]	65…97
Leuchtstofflampe[1]	50…90
Halogen-Metalldampflampe[1]	60…95
Natriumdampf-Hochdrucklampe, warmweiß	80…85
Quecksilberdampf-Hochdrucklampe[1]	45
Natriumdampf-Hochdrucklampe, Standard[1]	18…30
Natriumdampf-Hochdrucklampe, farbverbessert[1]	60
Natriumdampf-Niederdrucklampe	−44

Die 14 Testfarben nach DIN 6169

Als Referenz zur Beurteilung der Wiedergabequalität dient bis zu einer Farbtemperatur von 5000 K das Licht, das von einem schwarzen Strahler der entsprechenden Farbtemperatur abgegeben wird, darüber wird gegenüber einer tageslichtähnlichen Spektralverteilung referenziert. Beispielsweise wird für die Berechnung der Farbwiedergabe einer Haushaltsglühlampe (die selbst in guter Näherung ein planckscher Strahler ist) das Spektrum eines schwarzen Strahlers mit einer Temperatur von 2700 K als Referenz verwendet, für eine Leuchtstofflampe mit der Lichtfarbe 865 (8 für einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80, 65 für eine Farbtemperatur von 6500 K) dagegen das Tageslichtspektrum der Normlichtart D65. Der Farbwiedergabeindex ist seiner Definition nach ein spezieller Metamerieindex.

Der Farbwiedergabeindex ist nicht von einer bestimmten Farbtemperatur abhängig. Jede Lichtquelle, die das Spektrum eines schwarzen Strahlers gleicher (korrelierter) Farbtemperatur im Bereich der sichtbaren Wellenlängen perfekt nachbildet, erreicht einen Farbwiedergabeindex von 100. Spektralanteile außerhalb des sichtbaren Bereiches bleiben unbeachtet, da sie visuell nicht wahrnehmbar sind. Theoretisch ist es auch möglich, eine Lichtquelle zu synthetisieren (beispielsweise aus fünf verschiedenfarbigen Leuchtdioden (LEDs), deren Spektralverlauf völlig von dem eines Schwarzen Strahlers abweicht, aber trotzdem einen Farbwiedergabeindex von 100 erreicht.

Zur Berechnung des Farbwiedergabeindex sind 14 Testfarben mit einem genormten Remissionsverlauf definiert. Die Abweichung der Sekundärspektren zwischen Referenz- und Testspektrum dient als Maßzahl für die 14 speziellen Farbwiedergabeindizes. Zur Berechnung des allgemeinen Farbwiedergabeindex R_a werden allerdings nur die ersten acht Testfarben herangezogen. Die 14 Testfarben sind durch DIN 6169 ausgewählt. Dabei kann der Farbwiedergabeindex R_i zur Farbe i ermittelt werden. Ein rechnerischer Wert aus den Farben #1 bis #8 wird mit R_a bezeichnet.

Da bei der Festlegung des Farbwiedergabeindex in den 1930er Jahren die Referenzlichtquellen mit 100, die damals gängigen Leuchtstofflampen (gewissermaßen willkürlich) mit 50 festgesetzt wurden und der Farbwiedergabeindex keinesfalls ein prozentualer Wert ist, sind auch negative Farbwiedergabeindizes möglich.

Eine Glühlampe mit farblosem Glaskolben besitzt mit einem R_a von fast 100 ausgezeichnete Farbwiedergabeeigenschaften, während Leuchtstofflampen einen Wert von 70 bis 90 erreichen. Lichtquellen, die Licht nur einer einzigen Wellenlänge ausstrahlen, wie etwa die Natriumdampf-Niederdrucklampen, erlauben überhaupt keine Unterscheidbarkeit von Farben und weisen demzufolge einen sehr niedrigen oder gar negativen R_a-Wert auf.

Eine Lampe mit hohem R_a-Wert allein ist noch nicht ausreichend, um Farben, etwa in der Druckvorstufe, in normierter Umgebung beurteilen zu können. Dazu kommt es außerdem auf die spektrale Verteilung der Lichtquelle an. Zur besseren Beurteilung der Qualität einer Lichtquelle werden neben dem allgemeinen Farbwiedergabeindex R_a oft auch spezielle Farbwiedergabeindizes herangezogen, beispielsweise der R₉ (gesättigtes Rot), da der allgemeine Farbwiedergabeindex oft kein ausreichendes Kriterium darstellt. Grund dafür ist u. a., dass für die Berechnung des allgemeinen Farbwiedergabeindex nur die ersten 8, eher pastellfarbenen Töne (mit einem weichen Remissionsverlauf) herangezogen werden.

Aufnahmen mit einer Kompaktleuchtstofflampe (A), einer Hochvolt (230V, HV-)Halogenglühlampe (B) und einem Blitzlicht (C).
Durch die verschiedenen Farbwiedergabeindizes entstehen Differenzen in der Farbwiedergabe.

Literatur

• Robert G.W. Hunt: The Reproduction of Colour. 6. Aufl. Wiley, 2004, ISBN 0-470-02425-9.
• Hans R. Ris: Beleuchtungstechnik für Praktiker. 2. Auflage, VDE-Verlag GmbH, Berlin-Offenbach 1997, ISBN 3-8007-2163-5 .
• Wilhelm Gerster: Moderne Beleuchtungssysteme für drinnen und draussen. Compact Verlag, München 1997, ISBN 3-8174-2395-0.
• DIN 6169-1:1976-01 - Farbwiedergabe; Allgemeine Begriffe

Weblinks

• Color Rendering Index (CRI) auf kruschwitz.com
• Lichtanalyse

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f} Hans-Georg Buschendorf (Hrsg.): Lexikon Licht- und Beleuchtungstechnik. Verlag Technik, Berlin 1989, ISBN 3-341-00724-5, S. 64.
2. ↑ Datenblatt Cree XLamp XM-L LEDs: http://www.cree.com/products/pdf/XLampXM-L.pdf
   für dieses LED-Modell ist typisch (Herstellerangaben):
   - kaltweiß (cool-white, 5000K - 8300K) CRI 65,
   - neutralweiß (neutral white, 3700K – 5000K) CRI 75,
   - warmweiß (Warm White, 2600K – 3700K) CRI 80.
3. ↑ Bridgelux Decor LED Array Series: http://www.bridgelux.com/products/decorarray.html
   typischer CRI 97 (Herstellerangabe).

Die in diesem Artikel verwendeten Farben werden auf jedem Monitor anders dargestellt und sind nicht farbverbindlich. Eine Möglichkeit, die Darstellung mit rein visuellen Mitteln näherungsweise zu kalibrieren, bietet das nebenstehende Testbild: Tritt auf einer oder mehreren der drei grauen Flächen ein Buchstabe („R“ für Rot, „G“ für Grün oder „B“ für Blau) stark hervor, sollte die Gammakorrektur des korrespondierenden Monitor-Farbkanals korrigiert werden. Das Bild ist auf einen Gammawert von 2,2 eingestellt – den gebräuchlichen Wert für IBM-kompatible Computer. Apple-Macintosh-Rechner hingegen verwenden bis einschließlich System 10.5 („Leopard“) standardmäßig einen Gammawert von 1,8, seit dem System 10.6 („Snow Leopard“) kommt Gamma 2,2 zum Einsatz.