Spektrale Optimierung von Licht- und Pigmentfarbmischungen zur gezielten Er- zeugung von Metamerieeffekten

Abstract

Metamerie – das Phänomen, dass spektral unterschiedliche Materialien unter be- stimmten Lichtbedingungen farbgleich erscheinen – wird in technischen Kontexten meist als zu vermeidendes Problem behandelt. Die Bachelorarbeit hingegen verfolgt einen entgegengesetzten Ansatz: das gezielte Herbeiführen von Metamerieeffekten im Zusammenspiel mit einer multispektralen Lichtquelle für künstlerische Zwecke. Dabei soll sich der Farbton der Beleuchtung nicht wahrnehmbar verändern. Unter Verwendung eines achtkanaligen LED-Scheinwerfers wurden 17 verschiedene Lichtmischungen erzeugt. Mithilfe eines Optimierungsverfahrens wurden diese so berechnet, dass alle denselben Farbort aufweisen, sich in ihrer spektralen Zusam- mensetzung jedoch deutlich unterscheiden. Anschließend wurden Pigmentkombina- tionen bestimmt, die unter einer dieser Lichtmischungen einen farblich übereinstim- men, unter den anderen jedoch möglichst große Abweichungen zeigen. Die Berechnungen erfolgten aus Basis der Zwei-Konstanten-Theorie nach Kubelka- Munk. Die Ergebnisse wurden mit dem gewichteten Metamerie-Index nach Nimer- off-Yurow sowie dem Farbabstand ΔE₀₀ bewertet. Ziel der Arbeit ist es, für verschie- dene Farbbereiche exemplarische Metameriepaare zu entwickeln und deren Verhal- ten unter wechselnden spektralen Bedingungen messtechnisch zu analysieren. Die Arbeit leistet damit einen Beitrag zur Erforschung neuer künstlerischer Darstel- lungstechniken, bei denen Farbveränderung als gezieltes Gestaltungsmittel einge- setzt wird.

Metamerism describes the phenomenon in which spectrally distinct materials ap- pear identical in color under specific lighting conditions. In technical contexts, it is typically treated as an issue to be minimized. This bachelor’s thesis, however, takes the opposite approach: it explores the intentional creation of metameric effects for artistic purposes, in conjunction with a multispectral light source. The objective is to induce perceptual color shifts in materials without any visible change in the illumi- nation itself. An eight-channel LED spotlight was used to generate 17 spectrally distinct light mixtures, based on dimmer values computed through nonlinear optimization. For these illuminations, pigment combinations were identified that match in appearance under one light spectrum but diverge significantly under others.The Two-constant Kubelka-Munk theory was used to predict the paint mixtures. The results were eval- uated using the weighted metamerism index (Nimeroff-Yurow) and the CIEDE2000 color difference formula. This work aims to contribute to the development of novel artistic strategies using controlled colour shifts as an expressive medium.