Wat is kleur

Wat is kleur?

Onze ogen kunnen verschillende kleuren ervaren. In feite is het licht dat we zien opgebouwd uit 1 of meerdere golflengtes (?). Licht van 1 golflengte, zoals dat van een laser, is zeer onnatuurlijk, dus in de praktijk zullen we vrijwel altijd een combinatie van verschillende golflengtes zien. Het zichtbare deel van het electromagnetische spectrum dat we kunnen zien, heeft een golflengte die ongeveer tussen de 400 en 700 nanometer (nm) ligt. 400 nm licht noemen we blauw of violet licht en aan het andere uiterste van het zichtbare spectrum zit rood (700nm). Aan weerszijden zit respectievelijk ultraviolet en infra-rood, wat wij dus niet kunnen zien.

Het beschrijven van kleur in golflengtes maakt het makkelijk om er allerhande technische dingen mee te doen, maar het zegt erg weinig over hoe wij de kleuren ervaren en de benoeming van een kleur in het dagelijks leven is erg persoonlijk. Wat de een rood noemt, zal de ander meer oranje noemen. Ook de omgeving en de belichting hebben hier erg veel invloed op.

Hoe komt dit nu?

Additief en subtractief

Mengen van 3 primaire kleuren licht

Er zijn 2 manieren om een bepaalde kleur-ervaring te creeeren:

Het mengen van verschillende kleuren licht.
Het mengen van verschillende kleuren verf.

Additief

Om met het eerste punt te beginnen. Stel je een witte muur voor, waarop je met een rode lamp schijnt. Dan ervaar je die muur als rood. Hetzelfde met andere kleuren licht. Wanneer je met verschillende kleuren licht tegelijk op die muur schijnt, zie je mengkleuren ontstaan. Hiervoor worden in de praktijk de basiskleuren rood, groen en blauw gebruikt. Rood en groen licht geven een gele mengkleur, Rood en blauw ervaar je als magenta en blauw en groen vormen samen cyaan. Alle 3 samen vormen ze wit licht. Er zijn meer combinaties van basis-kleuren mogelijk, maar in pricipe kun je met rood, groen en blauw licht vrijwel alle kleuren samenstellen die je ogen kunnen waarnemen.

Subtractief

De 3 primaire kleuren die bij drukwerk gebruikt worden.

Wit licht wat op een geel vlak schijnt, wordt alleen met rood en groen weerkaatst, wat weer samen tot een geel licht mengt. De blauwe kleur licht is er dan uitgefilterd

Subtractief mengen wordt gebruikt bij het mengen van verf of inkt. De primaire kleuren zijn hier Cyaan, Magenta en Geel en wordt ook wel CMY genoemd. Het grote verschil met additief mengen is dat bij additief mengen er meer kleuren licht bijkomen, terwijl bij subtractief mengen kleuren geabsorbeerd worden uit het licht dat erop valt.

In het voorbeeld hiernaast valt wit licht op een vlak dat wij als geel ervaren. Wij zien alleen maar geel doordat de niet-geabsorbeerde kleuren licht die reflecteren op het vlak samen geel vormen. Kortom als je met een blauwe lichtbron op een geel vlak zou schijnen (en verder geen licht), dan zou je alleen maar een donker zwart vlak zien, zoals in het plaatje met de 3 cirkels hiernaast te zien is. (uiteraard bij een mat oppervlak, dat zelf niet reflecteert)

In de drukkers-wereld wordt meestal CMYk gebruikt. De "k" is dan zwarte inkt, zodat zwart mooier zwart is. De Pantone-kleuren zijn samengesteld uit 6 basiskleuren, die zo gekozen zijn dat ze meer mengkleuren kunnen vormen dan met CMYk mogelijk is. Zo zijn er nog veel meer kleur-systemen met compleet andere basiskleuren en sinds jaren hebben fotoprinters ook meer verschillende inkten dan alleen CMYk.

Belichting

Zoals al aangegeven is de kleur die we zien, wanneer we naar een object kijken afhankelijk van het licht wat erop valt. De kleur is dus geen wezenlijke eigenschap van het object, maar het is wat wij op dat moment ervaren onder bepaalde omstandigheden. Bijvoorbeeld een object belicht met een TL-buis ziet er heel anders uit dan onder een gloeilamp en ook weer compleet anders in daglicht.

Om de kleuren onder verschillende belichting te kunnen vergelijken en mee te kunnen rekenen, is er een aantal standaard verlichtingen vastgesteld. Dit zijn de meest voorkomende:

A - "Tungsten" licht, vergelijkbaar met de gloeilamp, 2856K.
B - Direct zonlicht op het midden van de dag, 4874K (wordt niet meer gebruikt)
C - Indirect daglicht, op het noorden. 6774K
D50 - Daglicht, 5000K. Wordt voornamelijk gebruikt in de drukkerswereld.
D55 - Daglicht, 5500K. Wordt voornamelijk gebruikt in de fotografie.
D65 - Daglicht, 6504K. Nieuwe versie van C, veel gebruikt in video.
D75 - Daglicht, 7500K
9300K - "Koud" licht, voornamelijk gebruikt in monitoren met hoge efficientie blauwe fosfor (bijv. Trinitron monitoren), maar ook het licht van een onbewolkte winterdag.
F2 - Koel-witte fluoriserende lamp (TL-buis), 4200K
F7 - Breedband daglicht fluoriserende lamp ("natuurlijk witte" TL-buis), 6500K

N.B. van al deze standaard belichtingen is "A" de enige die mbv. een gloeidraad licht opwekt.

Kleur temperatuur

Het is gebruikelijk om een bepaalde belichting aan te duiden met een "kleurtemperatuur". Deze temperatuur wordt uitgedrukt in Kelvin (0 Kelvin = -273,15 graden Celsius). Deze temperatuur is gerelateerd aan de uitstraling van een zgn. blackbody. Een Blackbody is een materiaal dat een perfecte uitstraling heeft en alle golflengtes absorbeert. Hierdoor zal het dus geen licht weerkaatsen of op bepaalde punten van helderheid verschillen. Het licht dat zo'n element uitstraalt heeft één bepaalde overheersende kleur en die kleur zal verschuiven van rood naar blauw naarmate de temperatuur toeneemt. De temperatuur en golflengte verhouding zich volgens de stralingswet van Planck.

Spectrale energie dichtheid, U(?,T) = 8phc?^-5 /  ( e^(hc/?kT)-1 )

waarbij:

? = golflengte in meter
T = De temperatuur in Kelvin 
h = 6.626×10^-34 J·s     (Constante van Planck)
k = 1.381×10^-23 J·K^-1  (Constante van Boltzmann)
c = 3.0×10^8 m·s^-1      (Lichtsnelheid)

Deze energie-dichtheid beschrijft de uitgezonden energie per golflengte over een bepaald (kleuren)spectrum. Je kunt zo'n energie-dichtheidsfunctiefunctie beschouwen als de mate waarin een bepaalde golflengte(kleur) bijdraagt aan de uiteindelijke mengkleur van licht.

De afbeelding hieronder geeft van een 4-tal kleurtemperaturen de spectrale dichtheid weer op het zichtbare kleurenspectrum:

De top van zo'n energie-dichtheidsfunctie geeft de dominante kleur (golflengte) weer. Dominante golflengte (?) = 2897885 / T nm.

Zoals goed te zien in bovenstaande grafieken, is een lage kleurtemperatuur roder van kleur en naarmate de kleurtemperatuur toeneemt, zal het steeds meer naar lichtblauw gaan (zoals de lucht bij een helder blauwe winterdag)

Kleurweergave-index

Bij het gebruik van belichting moet je je realiseren in hoeverre de gebruikte belichting overeenkomt met de ideale blackbody belichting. De ideale belichting heeft namelijk een redelijk glad energie-spectrum, oftewel er zijn geen golflengtes die ontbreken, danwel boven de rest uitsteken. De CRI (Colour Rendering Index) zegt iets over in hoeverre het gebruikte licht overeenkomt met de ideale belichting. Een CRI van 100 is hierbij ideaal en fabrikanten beschouwen een CRI van 80-85 als aangenaam.