Kugelkopfmessgeräte und Specular Component erklärt

Unterschiedliche Oberflächen können sowohl die Farbe als auch das Aussehen von Objekten beeinflussen. Ein buntes und glänzendes Objekt erscheint für das Auge meist gesättigter, während ein ähnliches Objekt mit matter, diffuser Oberfläche stumpfer erscheint.

Wenn Sie aus demselben schwarzen Plastik eine glänzende, eine halbmatte und eine matte Oberfläche formen, dann erscheint die glänzende Oberfläche oft am schwärzesten, während die sehr matte Oberfläche deutlich heller erscheint. Der gleiche Effekt lässt sich auch bei der Folienkaschierung von Drucken nachvollziehen: ein glänzend kaschiertes Dunkelblau oder Schwarz wirkt gesättigter und dunkler, ein matt kaschiertes Schwarz wird aufgrund der diffusen Lichtbrechung heller und grauer für das menschliche Auge.

Der Mensch nimmt die Farbe von Objekten durch das Licht wahr, das von diesen Objekten reflektiert wird, und unterschiedliche Oberflächen reflektieren das Licht unterschiedlich. Generell unterscheidet man daher zwei Arten, wie Licht von einem Objekt reflektiert wird: Die spiegelnde und die diffuse Reflexion.

Spiegelnde Reflexion

Spiegelnde Reflexion ist dann, wenn das Licht in einem gleichen, aber entgegengesetzten Winkel von der Lichtquelle reflektiert wird. Vereinfacht gesagt kann man sich das wie bei einem Ball vorstellen, der von einem glatten Boden abprallt und im gleichen Winkel zurückspringt. Diese Reflexion tritt hauptsächlich an Objekten mit glänzenden, glatten Oberflächen auf.

Diffuse Reflexion

Wird das reflektierte Licht dagegen in zahlreiche unterschiedliche Richtungen gestreut, spricht man von diffuser Reflexion. Diese Reflexion tritt bei Objekten mit matter und unregelmäßiger Oberfläche auf. Ein Ball würde von einer solchen Oberfläche – beispielsweise ein unregelmäßiger Boden aus zahlreichen  verschieden großen Pyramiden –  mal in dem einen, mal in einem gänzlich anderen Winkel abspringen.

Kugelkopfmessgeräte mit Ulbricht-Kugel

Wenn man heute Farbe und Glanz in weltweiten Lieferketten und auf unterschiedlichen Oberflächen bewerten soll, wird das oft mit Kugelkopf-Spektralphotometern wie dem KonicaMinolta CM-26d durchgeführt, mit dem wir bei der Proof GmbH auch den semimatten und den matten freieFarbe CIELAB HLC Colour Alas XL eingemessen haben. Mit der d:8 Kugelkopf-Geometrie und dem integrierten 60°-Glanzsensor, der sowohl den Messmodus SCI – „Specular Component Included“ als auch SCE – „Specular Component Excluded“ beherrscht, kann dieses Messgerät Farbe und Glanz innerhalb von weniger als einer Sekunde messen, ohne dass ein zusätzliches Messgerät für den Glanz verwendet und jeweils immer neu aufgesetzt und ausgerichtet werden müsste.

Bei Ulbricht-Kugel Messgeräten werden die zu messenden Oberflächen meist in allen Winkeln beleuchtet und in einem Winkel von 8 Grad von der senkrechten Achse entfernt gemessen. Diese Messbedingung bezeichnet man als d/8 oder d:8.  Die meisten der Ulbricht-Kugel-Messgeräte wie das CM-26d können wie vorher beschrieben mit oder ohne Glanzkomponente messen.
Die in der Druckindustrie verwendeten 45/0-Modelle wie das X-Rite i1 Pro2 messen dagegen immer ohne die spiegelnde Reflexion. Die Reflexion der Probenoberfläche wird daher von den optischen Geometrien d:8 mit Glanzkomponente – SCI – , d:8 ohne Glanzkomponente – SCE – und 45/0 jeweils unterschiedlich wahrgenommen.

SCI Messmodus

Um die wahre Farbe eines Objekts ohne den Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit zu messen, wird der Messmodus „Specular Component Included“ (SCI) oder deutsch: „Glanzkomponente eingeschlossen“ verwendet. Der SCI-Modus umfasst sowohl das spiegelnde als auch das diffus reflektierte Licht und ist ideal für die Qualitätskontrolle und Überwachung der Farbqualität.

• Beleuchtet die Probe gleichmäßig von allen Seiten.
• Berücksichtigt die gesamte Oberflächenreflexion.
• Hat eine gute Wiederholbarkeit und ist unempfindlich gegenüber Schwankungen oder Artefakten der Oberfläche
• Nimmt keine Glanzunterschiede der Probe wahr und simuliert daher nicht die visuelle Beurteilung.

SCE Messmodus

Der Messmodus „Specular Component Excluded“ (SCE) oder deutsch: „Glanzkomponente ausgeschlossen“, der das spiegelnd reflektierte Licht ausschließt, wird dagegen zur Bewertung der Farbe eines Objekts verwendet, die mit der visuellen Wahrnehmung des menschlichen Auges übereinstimmen soll. Im SCE-Modus wird eine glänzende Oberfläche typischerweise dunkler gemessen als eine matte Oberfläche der gleichen Farbe; ähnlich wie das menschliche Auge es sieht. Dieser Modus wird typischerweise bei Qualitätskontrollprüfungen verwendet, um sicherzustellen, dass die Farbe durch visuelle Inspektion mit den Farbstandards übereinstimmt.

• Beleuchtet die Probe von allen Seiten gleichmäßig, jedoch nicht im Reflexionswinkel der Messung
• Schließt spiegelnde Oberflächenreflexion aus, wenn auch meist nicht vollständig
• Beinhaltet diffuse Oberflächenreflexion.
• Ist etwas empfindlich auf Oberflächenvariabilität und Unebenheiten.
• Misst die Farbe einer Oberfläche ähnlich, wie das menschliche Auge sie sieht.