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Der visuelle Raum
Lichtwirkung und Oberflächenwahrnehmung
 
Ein visueller Raum wird durch die ihn begrenzenden Oberflächen bestimmt und wahrnehmbar. Die Oberflächen, ihre Materialien, deren Eigenschaften und Farben haben in Bezug auf die optische Wahrnehmung den grössten Einfluss. Sie besitzen alle ihr charakteristisches Reflexionsverhalten, das von der Materialbeschaffenheit und den Lichteinflüssen abhängt.

Das primäre Licht wird von der Lichtquelle abgestrahlt und ist als solches nicht sichtbar. Es fällt auf eine Bezugsfläche (Beleuchtungsstärke E in lx) und wird von dieser reflektiert beziehungsweise anhand ihrer Materialstruktur moduliert. Eine Oberfläche verändert das primäre Licht mit all seinen Komponenten wie Lichtmenge, Verlauf und Strahlungsart – und wandelt es in das sekundäre Licht um (Leuchtdichte L in cd/mᄇ). Dieses wird strukturiert und so von uns Menschen wahrgenommen. Das primäre Licht ist informationslos, das sekundäre Licht informiert. Dies gilt für das Tageslicht genauso wie für das Kunstlicht, wobei die Wirkungsvielfalt des Tageslichts wesentlich komplexer und seine Bewertung schwieriger ist. Damit wäre nach geläufiger Vorstellung der Beleuchtungsvorgang erklärt. Diese Betrachtungsweise würde sich jedoch nur auf die physikalische Strahlenoptik beschränken.

Zusätzlich wissen wir, dass über das Material reflektiertes Licht die Netzhaut des Auges als strukturiertes Sekundärlicht erreicht und die Reizmuster für den Sehvorgang auslöst. Dieses Wissen um die visuelle Wahrnehmung umspannt das Gebiet der physiologischen Optik.

Zusammenfassung
Die Komponenten des Mediums Licht verändern sich durch die Modulation der Raumoberflächen und beeinflussen und prägen dadurch das Licht-Raummilieu -wesentlich.

Die physikalischen Zusammenhänge allein erklären die komplexe Wirkungsvielfalt nicht. Diese Vielfalt wird durch die Eigenschaften der Ökologischen Optik verständlich, die darauf hinweist, dass das visuelle System vorwiegend Informationen vermittelt, die vom Gehirn verarbeitet werden – also einen geistigen Vorgang darstellen.

Deutlich wird dies bei den Eigenschaften der Farbigkeit, die das primäre Licht durch die Remissionseigenschaften der Materialoberflächen verändern. Diese Remissionseigenschaften verursachen eine für die spezifische Farbe typische Veränderung des Spektrums des primären Lichts.

Das entstehende Lichtmilieu wird darüber hinaus noch viel vielschichtiger empfunden, wobei die Individualität der bewertenden Person mit zu berücksichtigen ist. Da die subjektive Bewertung nicht ausreicht – visuelle Wirkungen können nur vorwiegend «objektiv» erfasst werden – sind die Gesetzmässigkeiten der visuellen Wahrnehmungsabläufe mit wahrnehmungspsychologischen Methoden zu erfassen.


Ökologische Optik
Der visuelle Raum wird jedoch erst durch seine ihn begrenzenden Oberflächen wahr-nehmbar. Damit begeben wir uns in die Begriffswelt der «Ökologischen Optik», die das Licht hauptsächlich als Informationsquelle für die optische Wahrnehmung betrachtet. Die Ökologie ist Teildisziplin der Biologie und definiert sich als die gesamte Wissenschaft von den «Beziehungen des Organismus» zur umgebenden Aussenwelt. In der Ökologischen Optik ist der Unterschied zwischen leuchtenden und beleuchteten Flächen entscheidend (Tabelle 1).

Folgende Ansätze aus der Ökologischen Optik sind für die Wahrnehmung von Oberflächen grundlegend:

1. Alle beständigen Substanzen haben Oberflächen und alle Oberflächen haben eine Anordnung zueinander (Layout). 2. Jede Oberfläche besitzt eine charakteristische Textur, die von der Substanz abhängt (Pigmentierung, Struktur, Glanz). 3. Jede Oberfläche hat eine charakteristische Form, eine Flächenanordnung im Grossen (Umschliessung). 4. Eine Oberfläche kann stark oder schwach beleuchtet sein und im Licht oder im Schatten liegen (Primäre Lichtkomponente). 5. Eine Oberfläche kann einen grösseren oder einen geringeren Teil des primären Lichtanteils absorbieren (absolute Reflexionseigenschaft). 6. Eine Oberfläche besitzt in Abhängigkeit von ihrer Substanz eine charakteristische Verteilung der Reflexionsgrade, die wiederum von verschiedenen Lichtwellenlängen abhängen (Remission). Diese Eigenschaft der Oberfläche kennt man als ihre Farbe, in dem Sinne, dass verschiedene Verteilungen verschiedene Farben bilden.

Diese analytischen Ansätze liessen sich erweitern. Hier soll jedoch der Hinweis genügen, dass Licht als Information für die visuelle Wahrnehmung erweiterte Kriterien schafft.

Die Komponente, die das Licht beim Auftreffen auf eine Fläche massgeblich verändert und moduliert, ist der Reflexionsgrad (). Dieser hilft mit, physikalisch den Helligkeitsgrad zu bestimmen. In der Tabelle (Tabelle 2) sind einige gebräuchliche Oberflächen mit ihren Reflexionsgraden aufgeführt.

Zusätzlich zu Struktur und Farbe nehmen Diffusität und Glanz grossen Einfluss auf die Aussage und Wirkung eines Materials. Zusätzliche «informative Aufladung» bestimmt den gestalterischen Charakter des Erscheinungsbildes mit und gibt über die Dynamik des visuellen Raumes Auskunft.

Neben den Reflexionseigenschaften wie diffus und glänzend gibt es noch andere spezifische Eigenarten wie zum Beispiel spreizend, differenziert diffus, gerichtet. Diese Materialeigenschaften haben zur Folge, dass für die visuelle Wahrnehmungsfähigkeit die Position des Beobachters, die Position der Leuchte sowie die Lichtverteilung derselben bedeutend werden.

Die Reflexionseigenschaften können bei der Gestaltung eines Raumes, vorteilhaft genutzt werden. So kann zum Beispiel anhand spiegelnder Deckenflächen die Oberfläche psychologisch entmaterialisiert werden – ein virtuelles Bild des Raumes entsteht. Niedere und kleine Räume können auf diese Weise eine Aufweitung erfahren: sie dehnen sich aus und werden belebt. Entsteht jedoch in einer spiegelnden Bodenfläche wie zum Beispiel Marmor ein virtuelles Bild als Reflexion, so verliert diese Bodenfläche ihre Begrenzung. Der «Eindruck» des Bodens, der in seiner natürlichen Funktion Festigkeit und Stabilität vermitteln soll, geht verloren, und der Benutzer oder die Benutzerin wird verunsichert.

Man erkennt, wie wichtig die Wahl der passenden Materialien ist und wie stark ein Raum durch sie verändert und geprägt werden kann.

Oberflächenfarben und ihr spezifisches Verhalten
Die meisten Farben setzten sich aus mehreren Farbkomponenten zusammen, deren Remissionseigenschaften konstant sind. Aus diesem Grund hat jede Veränderung im Spektrum des Lichtes zur Folge, dass sich die Farberscheinung verändert. Für die Farbwiedergabe von Gegenständen sind das Zusammenwirken von Lichtquelle (Sonne, Tageslicht, Lampen) und ihren spezifischen spektralen Werten sowie die Remissionseigenschaften des Gegenstandes wesentlich.
Da unser optischer Wahrnehmungsapparat vorwiegend ein System der Vermittlung von Informationen ist, entspricht die Wahrnehmung der Farben nicht immer den oben genannten physikalischen Gesetzmässigkeiten. So weist Tageslicht eine tageszeitliche Verschiebung seiner spektralen Zusammensetzung auf. Der Farbort einiger Farben zeigt im Laufe des Tages, zwischen Mittag und Abend, erhebliche farbliche Verschiebungen. Dennoch erscheint uns die farbige Umgebung im Tagesablauf konstant. Das bewirkt die chromatische Farbanpassung oder die so genannte «Farbumstimmung» – eine wesentliche Eigenschaft der optischen Wahrnehmung. Sie bewirkt, dass die durch die spektralen Eigenschaften des Lichtes bedingten Veränderungen weitgehend invariant (unveränderlich) bleiben und die Informationsbelastung minimal ist.

Das ist auch bei Glühlampen und Halogenglühlampen (Temperaturstrahlern) der Fall, da bei ihnen die Spektren kontinuierlich verlaufen. Bei den Spektren der Gasentladungslampen, die diese Gleichmässigkeit im spektralen Bereich nicht aufweisen, kann die Farbumstimmung gestört werden.

Leuchtdioden (LEDs), die den Leuchtmittelmarkt immer stärker für sich einnehmen, haben an sich keine kontinuierlichen Spektren. Sie sind jedoch mit ihren unterschiedlichen Farbtönen so miteinander kombinierbar, dass ein Mischlicht entsteht, das die fehlende Kontinuität ausgleicht. Die Entwicklung der LEDs wird noch einige Zeit in Anspruch nehmen und ihre Anwendungsmöglichkeiten damit weiter gesteigert.

Weitere Informationen
Bartenbach LichtLabor GmbH, Rinner Strasse 14, A-6071 Aldrans/Innsbruck,
Telefon 0043 512 3338 0,
info@bartenbach.com,
www.bartenbach.com
 
 
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Text Prof. Christian Bartenbach
Bild Peter Bartenbach, München
 
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