Farbigkeit, Farbsättigung und Sättigung sind Attribute der Farbwahrnehmung in Bezug auf die Farbintensität. Wie von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) formell definiert, beschreiben sie jeweils drei verschiedene Aspekte der Farbintensität, aber die Begriffe werden häufig locker und austauschbar in Kontexten verwendet, in denen diese Aspekte nicht klar unterschieden werden.

Farbigkeit ist das „Attribut einer visuellen Wahrnehmung, nach der die wahrgenommene Farbe einer Fläche mehr oder weniger chromatisch erscheint“. Eine dieser Definition beigefügte Anmerkung impliziert, dass die Wahrnehmung von Farbigkeit, die von einem Objekt hervorgerufen wird, nicht nur von der spektralen Reflexion, sondern auch von der Stärke der Beleuchtung abhängt und mit dieser zunimmt, wenn die Helligkeit nicht sehr hoch ist.

Chroma ist die „Farbigkeit eines Bereichs, der als Anteil der Helligkeit eines ähnlich beleuchteten Bereichs beurteilt wird, der weiß oder stark durchlässig erscheint“. Eine dieser Definition beigefügte Anmerkung impliziert, dass ein Objekt mit einem gegebenen spektralen Reflexionsvermögen für alle Beleuchtungsniveaus eine annähernd konstante Chroma aufweist, wenn die Helligkeit nicht sehr hoch ist. Wenn also ein gleichmäßig gefärbtes Objekt ungleichmäßig beleuchtet wird, zeigt es im Allgemeinen eine größere Farbigkeit, wo es am stärksten beleuchtet wird, aber es wird wahrgenommen, dass es die gleiche Farbintensität über seine gesamte Oberfläche aufweist. Während Farbigkeit ein Attribut der Farbe des Lichts ist, das von verschiedenen Teilen des Objekts reflektiert wird, ist Chroma ein Attribut der Farbe, die dem Objekt selbst zugeordnet ist (Objektfarbe genannt) und beschreibt, wie unterschiedlich es von einem Grau des Objekts ist Leichtigkeit scheint eine solche Objektfarbe zu sein.

Die Sättigung ist die „Farbigkeit eines Bereichs, der im Verhältnis zu seiner Helligkeit beurteilt wird“, was in Wirklichkeit die wahrgenommene Freiheit von Weißheit des Lichts ist, das aus dem Bereich kommt. Eine dieser Definition beigefügte Anmerkung zeigt an, dass ein Objekt mit einem gegebenen spektralen Reflexionsvermögen für alle Beleuchtungsniveaus eine annähernd konstante Sättigung aufweist, wenn die Helligkeit nicht sehr hoch ist. Da die Farbintensität und Helligkeit eines Objekts seine Farbigkeit und Helligkeit im Verhältnis zu demselben Ding beurteilt („die Helligkeit eines ähnlich beleuchteten Bereichs, der weiß oder stark durchlässig erscheint“), ist die Sättigung des von diesem Objekt kommenden Lichts wirksam die Chroma des Gegenstandes beurteilt im Verhältnis zu seiner Helligkeit. Auf einer Munsell-Farbtonseite tendieren Linien mit gleichmßiger Sättigung daher dazu, nahe dem schwarzen Punkt zu strahlen, während Linien mit gleichmßiger Chrominanz vertikal sind.

Da Farbigkeit, Sättigung und Farbsättigung als Wahrnehmungsmerkmale definiert sind, können sie nicht physisch als solche gemessen werden, sondern können in Bezug auf psychometrische Skalen, die wahrnehmungsgleich sein sollen, beispielsweise die Chrominanzskalen des Munsell-Systems, quantifiziert werden.

Sättigung
Die Sättigung ist eine von drei Koordinaten in den HSL- und HSV-Farbräumen.

Die Sättigung einer Farbe wird durch eine Kombination von Lichtintensität und deren Verteilung über das Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen bestimmt. Die reinste (am meisten gesättigte) Farbe wird erreicht, indem nur eine Wellenlänge mit einer hohen Intensität verwendet wird, wie beispielsweise bei Laserlicht. Sinkt die Intensität, sinkt die Sättigung. Um eine Farbe mit gegebener Intensität in einem subtraktiven System (wie etwa Aquarell) zu entsättigen, kann man Weiß, Schwarz, Grau oder das Farbtonkomplement hinzufügen.

Verschiedene Korrelate der Sättigung folgen.

CIELUV
Die Chroma normalisiert durch die Helligkeit:

wo (u’n, v’n) ist die Chromatizität des weißen Punktes, und Chroma ist unten definiert.

Analog dazu würde dies in CIELAB Folgendes ergeben:

Die CIE hat diese Gleichung nicht formal empfohlen, da CIELAB kein Chromatizitätsdiagramm aufweist, und daher fehlt dieser Definition eine direkte Korrelation mit älteren Konzepten der Sättigung. Nichtsdestoweniger stellt diese Gleichung einen vernünftigen Prädiktor für die Sättigung dar und zeigt, dass das Einstellen der Helligkeit in CIELAB, während fest (a *, b *) fixiert ist, die Sättigung beeinflusst.

Aber die folgende Formel stimmt mit der menschlichen Sättigung überein: Die von Eva Lübbe vorgeschlagene Formel stimmt mit der verbalen Definition von Manfred Richter überein: Sättigung ist der Anteil reiner chromatischer Farbe an der gesamten Farbempfindung.

wo Sab die Sättigung ist, L * die Helligkeit und C * ab die Farbsättigung der Farbe.

CIECAM02
Die Quadratwurzel der Farbigkeit geteilt durch die Helligkeit:

Diese Definition wurde durch experimentelle Arbeiten inspiriert, die mit der Absicht durchgeführt wurden, die schlechte Leistung von CIECAM97s zu beheben. M ist proportional zur Chrominanz C (M = CFL0,25), daher hat die CIECAM02-Definition eine gewisse Ähnlichkeit mit der CIELUV-Definition. Ein wichtiger Unterschied besteht darin, dass das CIECAM02-Modell die Betrachtungsbedingungen über den Parameter FL berücksichtigt.

Anregungsreinheit
Die Anregungsreinheit (kurz: Reinheit) eines Reizes ist die Differenz von dem Weißpunkt des Illuminanten zum weitesten Punkt auf dem Chromatizitätsdiagramm mit dem gleichen Farbton (dominierende Wellenlänge für monochromatische Quellen); Verwenden des CIE 1931-Farbraums:

Dabei ist (xn, yn) die Chromatizität des Weißpunkts und (xI, yI) der Punkt auf dem Umfang, dessen Liniensegment zum Weißpunkt die Farbart des Stimulus enthält. Verschiedene Farbräume, wie CIELAB oder CIELUV, können verwendet werden und ergeben unterschiedliche Ergebnisse.

Chroma in CIE 1976 L * a * b * und L * u * v * Farbräume
Die naive Definition der Sättigung spezifiziert nicht ihre Antwortfunktion. In den CIE XYZ- und RGB-Farbräumen ist die Sättigung definiert als additive Farbmischung und hat die Eigenschaft, proportional zu jeder Skalierung zu sein, die bei Weiß oder der Weißpunkt-Leuchtmitte zentriert ist. Beide Farbräume sind jedoch im Hinblick auf psychovisuell wahrgenommene Farbunterschiede nichtlinear. Es ist auch möglich – und manchmal wünschenswert – eine sättigungsähnliche Größe zu definieren, die im Sinne der psychovisuellen Wahrnehmung linearisiert wird.

In den CIE 1976 L * a * b * – und L * u * v * -Farbräumen ist das nicht normalisierte Chroma die radiale Komponente der zylindrischen Koordinate CIE L * C * h (Helligkeit, Chroma, Farbton) des L * a * b * und L * u * v * Farbräume, auch als CIE L * C * h (a * b *) oder CIE L * C * h kurz bezeichnet, und CIE L * C * h (u * v * ). Die Transformation von (a *, b *) zu (C * ab, hab) ist gegeben durch:

und analog für CIE L * C * h (u * v *).

Das Chroma in den CIE L * C * h (a * b *) – und CIE L * C * h (u * v *) – Koordinaten hat den Vorteil, psychovisuell linearer zu sein, aber sie sind nichtlinear in Bezug auf die lineare Komponente Farbmischung. Daher unterscheidet sich die Farbintensität in CIE 1976 L * a * b * – und L * u * v * -Farbräumen stark von dem traditionellen Gefühl der „Sättigung“.

Chroma in den Farbenerscheinungsmodellen
Ein anderes, psychovisual noch genaueres, aber auch komplexeres Verfahren, um die Sättigung zu erhalten oder zu spezifizieren, besteht darin, ein Farbenerscheinungsmodell zu verwenden. Hier könnte der Chroma-Farberscheinungsparameter (abhängig von dem Farberscheinungsmodell) mit z.B. die physikalische Helligkeit der Beleuchtung oder die Eigenschaften der emittierenden / reflektierenden Oberfläche, die psychovisuell empfindlicher ist.