Weber-Fechner-Selbsttest
So gehst du vor
- 1Bildschirm auf mittlere Helligkeit stellen, Nachtmodus und automatische Farbanpassung aus, Raum nicht zu hell.
- 2Test 1: Stelle die vier mittleren Felder so ein, dass die sechs Felder in gleich großen Schritten von hell nach dunkel gehen. Erst dann „Auswerten“.
- 3Test 2: Wähle eine Grundhelligkeit und gib an, welches Feld heller ist. Der Unterschied wächst, bis du ihn zweimal hintereinander richtig erkennst.
- 4Test 3 (mit Ton): Stelle den Prüfton so ein, dass er doppelt so laut klingt wie der Bezugston, und übernimm die Einstellung. Mehrmals wiederholen.
Warum umrechnen? Der Bildschirm ist gammakodiert
Jede Bildschirmfarbe hat einen Farbwert C von 0 (schwarz) bis 255 (weiß). Die abgestrahlte Leuchtdichte wächst damit aber nicht proportional: Nach der sRGB-Norm leuchtet der Farbwert 128, die halbe Stufe, nur mit gut 21 % der Leuchtdichte von Weiß. Die Kodierung ist absichtlich so gewählt, dass gleiche Schritte im Farbwert ungefähr gleich groß aussehen – sie nutzt also schon die Eigenschaft des Auges aus, die wir hier messen wollen.
Deshalb rechnet dieser Versuch jeden Farbwert nach der sRGB-Norm in die physikalische Leuchtdichte Y (relativ zu Weiß) um. Zwischenwerte entstehen durch feines Mischen benachbarter Bildpunkte; weil sich Licht addiert, wird dabei die Leuchtdichte gemittelt, nicht der Farbwert.
Grenzen: Nicht jeder Bildschirm hält die Norm genau ein, und Raumlicht, das sich auf dem Bildschirm spiegelt, hellt besonders die dunklen Felder auf. Die Werte sind deshalb Näherungen.
Test 1: Sechs Helligkeitsstufen wie bei Hipparch
Feld 2
180 (Farbwert)Feld 3
235 (Farbwert)Feld 4
60 (Farbwert)Feld 5
120 (Farbwert)Feld 1 ist Weiß, Feld 6 hat etwa 1 % der Leuchtdichte von Weiß – fast genau der Faktor 100, den Hipparch zwischen der 1. und 6. Größe empfand. Die mittleren Felder beginnen bei zufälligen Werten.
Test 2: Wann bemerkt man einen Unterschied? (Weber)
Grundhelligkeit Y (Anteil von Weiß)
Eines der beiden markierten Quadrate ist etwas heller als der Grund, das andere genauso hell. Der Unterschied beginnt bei 0,5 % und wächst nach jeder falschen Antwort. Nur raten, wenn du wirklich etwas siehst – sonst „sehe keinen Unterschied“.
Schwellen für mindestens vier Grundhelligkeiten bestimmen. Nach Weber liegen die Punkte auf einer Ursprungsgeraden.
| Nr. | Grund Y in % | Schwelle ΔY in % |
|---|
Test 3: Doppelt so laut (Dezibel)
Zwei Töne von 1000 Hz. Stelle den Prüfton so ein, dass er dir doppelt so laut vorkommt wie der Bezugston. Der Regler zeigt keine Zahl, damit du dich nicht davon leiten lässt.
Vorher die Gerätelautstärke auf ein angenehmes, leises Maß stellen; mit Kopfhörern vorsichtig beginnen. Übernommene Einstellungen: 0
Aufträge
- Wie groß ist die Leuchtdichte des Farbwerts 128 im Vergleich zu Weiß? Warum wäre es falsch, Farbwerte direkt als Helligkeiten auszuwerten?
- Führe Test 1 durch. Liegen deine Kreuze eher auf der orangen Geraden oder auf der grauen Linie? Was bedeutet das für die Frage, ob das Auge Unterschiede oder Verhältnisse wahrnimmt?
- Vergleiche deinen mittleren Faktor je Stufe mit dem Pogson-Faktor 2,512. Wie gut passt Hipparchs Einteilung zu deinem Auge?
- Bestimme mit Test 2 deinen Weber-Bruchteil für mindestens vier Grundhelligkeiten. Bleibt ΔY : Y ungefähr gleich?
- Bestimme mit Test 3 mehrmals, wie viel Dezibel für „doppelt so laut“ nötig sind. Vergleicht in der Klasse: Wie stark streuen die Ergebnisse?
- Ein Stern ist 1 mag heller als ein anderer. Um wie viele Dezibel „lauter“ wäre er, wenn man Licht in Dezibel angäbe?
Theorie: Astronomie-Skript, Kapitel „Wahrnehmung ist logarithmisch“ (Reiz und Empfindung, Lautstärke und Dezibel) und Abschnitt „Scheinbare Helligkeit“.