O efeito Helmholtz-Kohlrausch (depois de Hermann von Helmholtz e Rudolf Kohlrausch) é um fenômeno entóptico em que a intensa saturação da tonalidade espectral é percebida como parte da luminância da cor. Esse aumento de brilho pela saturação, que se torna mais forte à medida que a saturação aumenta, pode ser melhor chamado de luminância cromática, uma vez que a luminância “branca” ou acromática é o padrão de comparação. Ele aparece nas cores auto-luminosas e de superfície, embora seja mais pronunciado nas luzes espectrais.

Leveza
Mesmo quando têm a mesma luminosidade, as luzes coloridas parecem mais brilhantes para os observadores humanos do que a luz branca. O modo como os humanos percebem o brilho das luzes será diferente para todos. Quando as cores estão mais saturadas, nossos olhos interpretam como a luminância e o croma da cor. Isso nos faz acreditar que as cores são realmente mais brilhantes. Uma exceção a isso é quando o observador humano é daltônico vermelho-verde, eles não conseguem distinguir as diferenças entre a leveza das cores. Certas cores não têm efeito significativo, no entanto, qualquer matiz de luzes coloridas ainda parece mais brilhante do que a luz branca que tem a mesma luminosidade. Duas cores que não têm um efeito Helmholtz-Kohlrausch tão grande quanto as outras são verdes e amarelas.

O efeito Helmholtz-Kohlrausch é afetado pelo ambiente de visualização. Isso inclui o ambiente do objeto e a iluminação em que o objeto está sendo visto. O efeito Helmholtz-Kohlrausch funciona melhor em ambientes mais escuros, onde não há outros fatores externos influenciando as cores. Por exemplo, é por isso que os cinemas são todos ambientes escuros.

Um exemplo desse fator de leveza seria se houvesse cores diferentes em um fundo cinza que fossem todas da mesma leveza. Obviamente, as cores parecem diferentes porque elas são de cores diferentes, não apenas cinza, mas se a imagem fosse convertida toda em escala de cinza, todas as cores corresponderiam ao fundo cinza, porque todas elas têm a mesma leveza.

Brilho
O brilho é mais afetado pelo que está ao redor do objeto. Em outras palavras, o objeto pode parecer mais claro ou mais escuro, dependendo do que está ao seu redor. Além disso, o brilho também pode aparecer diferente dependendo da cor do objeto. Por exemplo, um objeto mais saturado ficará mais brilhante do que o mesmo objeto menos saturado, mesmo quando tiver a mesma luminosidade.

A diferença entre brilho e luminosidade é que o brilho é a intensidade do objeto independente da fonte de luz. Leveza é o brilho do objeto em relação à luz que reflete sobre ele. Isso é importante porque o efeito Helmholtz-Kohlrausch é uma medida da razão entre os dois.

Coordenadas da cor de Helmholtz
Semelhante ao Munsell Color System, Helmholtz projetou um sistema de coordenadas. Ele usou os princípios de comprimento de onda e pureza (croma) da cor para cada matiz para descrever a localização de quando a alta saturação indica uma pequena quantidade de branco.

A porcentagem de pureza para cada comprimento de onda pode ser determinada pela equação abaixo:

% P = 100x (S-N) / (DW-N)

Onde% P é a porcentagem de pureza, S é o ponto que está sendo avaliado, N é a posição do ponto branco e DW o comprimento de onda dominante.

Efeitos na indústria do entretenimento
É essencial que os utilizadores de iluminação estejam cientes do efeito Helmholtz-Kohlrausch quando trabalham em teatros ou noutros locais onde a iluminação é frequentemente utilizada. A fim de obter o maior efeito para iluminar seu palco ou teatro, os usuários de iluminação precisam entender que a cor tem um efeito sobre o brilho. Por exemplo, uma cor pode parecer mais brilhante que outra, mas na verdade elas têm o mesmo brilho. No palco, os usuários de iluminação têm a capacidade de fazer as luzes coloridas parecerem muito mais brilhantes do que a luz branca, adicionando géis. Isso ocorre mesmo que os géis absorvam apenas parte da luz. Ao acender um palco, os usuários de iluminação tendem a escolher vermelhos, rosas e azuis porque são altamente saturados e são realmente muito escuros. No entanto, percebemos que eles são mais brilhantes do que as outras cores porque são mais afetados pelo efeito Helmholtz-Kohlrausch. Percebemos que a cor branca não parece mais brilhante para nós do que as cores individuais. Luzes LED são um bom exemplo disso.

LEDs
O efeito Helmholtz-Kohlrausch influencia o uso de luzes LED em diferentes práticas tecnológicas. A aviação é um campo que depende dos resultados do efeito Helmholtz-Kohlrausch. Uma comparação de lâmpadas LED de pista e lâmpadas incandescentes filtradas e não filtradas, todas com a mesma luminância, mostra que para obter o mesmo brilho, a lâmpada incandescente de referência branca precisa ter o dobro da luminância da lâmpada LED vermelha, sugerindo que as luzes LED parece ter um brilho maior do que as tradicionais lâmpadas incandescentes. Uma condição que afeta essa teoria é a presença de neblina.

Outro campo que usa isso é a indústria automotiva. LEDs no painel de instrumentos e iluminação de instrumentos são projetados para uso em luminância mesópica. Em estudos, descobriu-se que os LEDs vermelhos aparecem mais brilhantes do que os LEDs verdes, o que significa que um motorista seria capaz de ver a luz vermelha antes das luzes verdes ao dirigir à noite.