Geschichte
der Farbsysteme

Kalender für den Farbmeßgerätehersteller x-rite von 2002, der eine kleine Geschichte der Farbsysteme beinhaltet. Die Texte der Onlineversion entsprechenen denen auf dem jeweiligen Monatsblatt.

Grossen Einfluss auf die Entwicklung der Farbenordnung hatte Newton mit seinem sogenanntem Experimentum Crucis, bei dem er einen isolierten Sonnenlichtstrahl durch ein Prisma lenkte, wobei der Lichtstrahl in ein regen-bogenfarbiges Spektralband aufgefächert wurde, das Newton anschließend mittelseiner Sammellinse wieder zu „weißem" Licht vereinigte. Das Ergebnis dieses Versuchs spiegelt sich in seiner Farbentafel wieder: Die Spektral-farben bilden den Rand einer kreisförmigen Farbentafel, in deren Zentrum das Weiß als deren Mischergebnis platziert ist. Mit dieser zweidimensionalen Farbentafel löst Newton die lineare Helligkeitsskala zugunsten der in sich geschlossenen Bunttonfolge - dem heute so geläufigen Farbenkreis - ab. Da Newton nicht wusste, wie er das Spektrum unterteilen sollte, behalf er sich mit der Analogie zur Musik und kam so zu einer Einteilung in sieben Farben entsprechend den Tönen einer Oktave. Von dem neuen Ordnungsprinzip waren auch sogleich einige Maler überzeugt, so dass nur vier Jahre nach dem Erscheinen von Newtons Optik der erste farbig ausgeführte Farbenkreis von einem unbekannten französischen Autor in einem Buch über Miniaturmalerei veröffentlicht wurde. Bei dieser schönen Tafel stört es auch nicht, dass Newtons Farbenscheibe zu einem Ring reduziert ist. Da die sieben Farben offensichtlich zu wenige waren und sich schlecht mit den drei Grundfarben Gelb, Rot und Blau der Maler in Einklang bringen ließen, stellt der unbekannte Autor dem siebenteiligen, noch einen zwölfteiligen Farbenkreis an die Seite. Dieses Werk wurde in mehrere Sprachen übersetzt und erfuhr zahlreiche Auflagen. Die Abbildungen stammen aus einer niederländischen Ausgabe von 1744.

Der Mathematiker, Physiker und Astronom Johann Heinrich Lambert (1728 - 1777) vollzieht mit seiner Farbenpyramide den Übergang von der zwei- zur dreidimensionalen Farbenordnung, wobei er bestrebt war, das einige Jahre zuvor von Tobias Mayer (1723 - 1762) entwickelte Farbsystem in Gestalt einer Doppelpyramide auszufärben. Lamberts System ist das Ergebnis eines konsequent angewandten Pigment-mischverfahrens basierend auf den Farbstoffen Zinnober (Rot), Gummigutt (Gelb) und Berlinerblau (Blau), deren Färbekraft über die Gewichtsanteile mathematisch exakt ermittelt und in Form von Exponenten angegeben wird. Zinnober r, Gummigutt g und Berlinerblau b werden an die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks gesetzt und in den genau festgelegten Verhältnissen miteinander vermischt. Auf den Kanten des Dreiecks liegen die zweifaltigen, im Innern des Dreiecks die dreifaltigen Mischungen. Beim weiteren Aufbau des Systems verzichtet Lambert auf die untere, die Verdunklungen mit Schwarz enthaltende Hälfte von Mayers Doppelpyramide, da er sein Schwarz, das irgendwo im Innern seines Basistriangels liegt, bereits aus der Mischung seiner drei Grundfarben enthält. Die übrigen Dreiecke, die den oberen Teil der Pyramide bilden, enthalten Weißaufhellungen, die durch immer dünnere Lasurschichten auf weißem Untergrund erzielt werden. Da mit fortschreitender Aufhellung immer weniger Farbnuancen vom Auge unterschieden werden können, verringert sich die Anzahl der Farben in den Dreiecken nach oben hin und endet schließlich beim Weiß des Papiers. Da der Aufbau der Farbenpyramide überwiegend nach Mischprinzipien erfolgt, kommen die empfindungsgemäßen Parameter hier jedoch noch zu kurz. So hat das System aufgrund der dezentralen Lage des Schwarz nicht einmal eine Grauachse vorzuweisen. Trotzdem ist Lamberts Farbenpyramide die erste räumliche Farbenordnung, die zudem noch durch immerhin 108 Farbmuster repräsentiert wird.

Die in seinem Todesjahr veröffentlichte Farbenkugel von Philipp Otto Runge (1777 - 1810), einem der Haupt-vertreter der Malerei der deutschen Romantik, kommt unseren Vorstellungen von einem modernen Farbsystem schon sehr nahe. Der Aufbau der Farbenkugel basiert auf Erfahrungen mit der subtraktiven Mischung durchwoben von philosophischen Idealvorstellungen, auf die letztlich die Kugelform zurückgeht. Die drei Grund-farben Gelb, Rot und Blau, die laut Runge zusammengemischt dasselbe Grau ergeben wie die Mischung aus Weiß und Schwarz markieren die Eckpfeiler seines Systems. Die drei Grundfarben Gelb G, Rot R und Blau B bilden zusammen mit den Sekundärfarben Orange O, Grün Gr und Violett V einen Farbenkreis, den Äquator der Farbenkugel. Der Nordpol wird von Weiß W, der Südpol von Schwarz S eingenommen. Das Zentrum der Kugel bildet der Punkt, in welchem sich alle Farben im Grau g auflösen - analog zum romantischen Verständnis von Werden und Vergehen, von Geburt und Tod. Runge färbt sein System nicht exakt aus, sondern illustriert es lediglich in farbigem Aquarell in zwei Ansichten und zwei Schnitten. Was die Systematik betrifft, so ist hier bereits die Ordnung nach Buntton und Helligkeit einschließlich einer Grauachse im System angelegt. Der Schnitt durch die Pole mit den seltsamen konzentrischen Kreisen zeigt jedoch, dass auch Runge noch keine völlige Klarheit über die innere Struktur in Bezug auf Buntheit oder Sättigung besaß. Eine Darstellung des Systems in ausgewählten Farbmustern hätte Runge vielleicht der Lösung dieses Problems näher gebracht.

Von dem bayerischen Hof- und Theatermaler Matthias Klotz (1748 - 1821) stammt die erste Farbenordnung, die nach den empfindungsgemäßen Parametern Buntton, Buntheit und Helligkeit aufgebaut ist, die Klotz als Buntmodifikation, Brechungsmodifikation und Hell-, bzw. Dunkelmodifikation bezeichnet. Der Farbenkörper ist ein Zylinder mit einer zentralen Grauachse, der aus neun Helligkeitsebenen besteht, deren mittlere Klotz akkurat ausgefärbt hat. Hierbei geht er von den drei Grundfarben Gelb, Blau und Purpur (statt Rot) aus, die zu einem 24-teiligen Farbenkreis erweitert werden, der in jeweils drei Stufen bis zum Grau in der Mitte der Farbentafel gebrochen wird. Damit liefert Klotz eine Teilausfärbung seines Systems in Form einer Helligkeitsebene, die aus insgesamt 97 Farbmustern besteht, immerhin fast so viele Farben wie in Lamberts gesamter Farbenpyramide. Durch die geschickte Wahl seiner sogenannten Urfarben, die sich stark dem Cyan, Magenta und Gelb des heutigen Offsetdrucks nähern, gelangt Klotz zu einer bis dahin nie dagewesenen Genauigkeit und Brillianz in den Mischergebnissen für die Muster seines Systems.

Erst ein Jahrhundert nach Klotz gelingt dem Nobel-preisträger Wilhelm Ostwald (1853 - 1932), der seinen Lebensabend ganz dem Studium der Farbe widmete, die erste komplette Ausfärbung des Farbenraums. Der Aufbau erfolgt nach dem Prinzip der additiven Mischung mit dem Farbenkreisels aus jeweils drei Mischanteilen - Schwarz S, Weiß W und einer Vollfarbe V - , die jeweils unterschiedliche Sektorengrößen auf dem Kreisel einnehmen. Zur Bestimmung der Sektorengrößen bediente sich Ostwald des Weber-Fechnerschen Gesetzes (ein Grundgesetz der Psychophysik), das eine angenäherte empfindungsgemäße Gleichabständigkeit zwischen den Farben gewährleistet. Die Ergebnisse der Farbkreiselmischung wurden anschließend in Mustern nachgestellt und in gleichseitigen Dreiecken , den einzelnen Bunttonebenen, angeordnet, wobei die Ecken eines solchen Dreiecks jeweils von Schwarz, Weiß und der jeweiligen Vollfarbe eingenommen werden. Jede Bunttonebene ist damit nach den drei empfindungsgemäß aufgefassten Farbanteilen Weiß-, Schwarz- und Vollfarbenanteil strukturiert. Ostwalds Basissystem umfasst 24 Vollfarben und damit 24 Bunttonebenen, die eine gemeinsame Grauachse haben. Die Gestalt des Farbkörpers ergibt somit einen Doppelkegel, der mit 680 Farbmustern, den sogenannten Farbnormen, besetzt ist. Ostwald selbst war von der ersten ausgefärbten Bunttonebene - es war das Gelb - so begeistert, dass er aus seinem System gleich noch eine Farbenharmonielehre ableitete. Mit diesem ersten vollständig ausgefärbten, empfindungsgemäß gleichabständigen und farbmetrisch erfassten System setzte Ostwald ganz neue Maßstäbe, die jedoch nicht lange Bestand haben sollten. Hauptkritikpunkt aus wissenschaftlicher Sicht waren die Vollfarben, für die Ostwald die reinsten verfügbaren Pigmente gewählt hatte, anstatt die reinsten theoretisch möglich erreichbaren Pigmente anzunehmen. Da die verwendeten Farbstoffe für die Vollfarben aber nicht alle den gleichen Reinheits- oder Sättigungsgrad aufweisen, verschieben sich jeweils die Verhältnisse innerhalb der Bunttoneben. Außerdem hat dies zur Folge, dass Ostwalds System weder praktisch noch theoretisch alle Körperfarben umfasst.

Der amerikanische Künstler Albert H. Munsell (1858 - 1976) arbeitet etwa zur gleichen Zeit wie Ostwald an seiner Farbenordnung. Munsell gelingt im Gegensatz zu Ostwald und allen anderen Vorgängern im wahrsten Sinne des Wortes der entscheidende Durchbruch. Zunächst setzt Munsell sich zum Ziel, ein Modell ähnlich dem der Rungeschen Farbenkugel mit den Farbattributen Buntton, Buntheit und Helligkeit in empfindungsgemäß gleichen Abständen auszufärben. Er geht hierbei einen völlig neuen Weg, denn er färbt sein System nicht von außen nach innen, sondern von innen nach außen aus. Er fängt bei der Grauachse an und legt von dort aus auf einem Helligkeitsniveau Farben mit zunehmender Buntheit solange aneinander, bis jeweils die bunteste zur Verfügung stehende Farbe erreicht ist. Dabei stellte sich heraus, dass diese buntesten Farben auf den unterschiedlichen Helligkeitsniveaus nie genau an der Kugelschale, sondern ganz unregelmäßig vorher enden, oder gar die Kugelschale weit durchbrechen. Durch Munsells System gelangte man zu der Erkenntnis, dass die Gesamtheit der Pigment- oder Körperfarben ein unregelmäßiges Gebilde ergibt und sich nicht ohne weiteres in eine idealisierte regelmäßige geometrische Form pressen lässt. Die meisten der heute verbreiteten Farbsysteme bedienen sich der Munsell-Parameter Buntton, Helligkeit und Buntheit, wenngleich oft in leicht modifizierter Form. Besondere Wertschätzung wird Munsells Bestimmung der Farbabstände entgegengebracht, die noch Maßstäbe setzen sollten.

Die Normfarbtafel der CIE (Commission International de l'Eclairage) von 1931 ist ein metrisches System, auf das alle Licht- und Körperfarben messtechnisch und rechnerisch bezogen werden können. Die Spektralfarben repräsentieren den gekrümmten Rand dieser Schuhsohle genannten Farbtafel, deren Abschluss die Purpurgerade bildet. Alle übrigen Farben lassen sich innerhalb dieses Bereichs lokalisieren. Das System ist ein internationaler Standard, der für genau festgelegte Beobachtungs-bedingungen gilt. Die Koordinaten dieses Systems sind zu den spektralen Empfindlichkeitskurven unseres Auges in Beziehung gesetzt. Geradlinige Verbindungen in der Normfarbtafel lassen somit exakte Vorhersagen über die additive Mischung zu, nicht aber über gleich groß empfundene Farbabstände, wie sie zum Aufbau eines empfindungsgemäß gleichabständigen Farbsystems nötig sind. Bei der Behebung dieses Mangels kommt wieder Munsell mit der vorbildlichen visuellen Gleichabständigkeit seines Farbsystems ins Spiel. Man hat nämlich die Normfarbtafel so deformiert, dass sie sich dem Munsell-System annähert. Vereinfacht gesagt hat man hierzu zunächst die Farbmuster des Munsell-Systems vermessen und in die Normfarbtafel projiziert. Das Ergebnis sind die leicht gekrümmten Strahlen der einzelnen Bunttöne. Anschließend hat man eine mathematische Formel entwickelt, mit der sich das projizierte System wieder begradigen lässt mit dem Effekt, dass die Normfarbtafel eine neue Gestalt mit neuen Koordinaten erhält. Das Ergebnis ist das 1976 genormte CIELAB mit den Koordinaten L*a*b*, das den Vorteil eines farbmetrischen Bezugssystems mit dem eines annähernd empfindungsgemäß gleichabständigen Farbsystems mit den Parametern Buntton, Helligkeit und Buntheit in sich vereinigt.

Das CIELAB hat bisher verschiedene Ausfärbungen erfahren. Dazu zählen etwas modifiziert das ACC (Acoat Color Codification System) der Sikkens GmbH von 1978 und das 3D-Farbsystem der Firma Caparol von 1999, die ihre Ausfärbungen jeweils an den Erfordernissen der Architekturfarbgestaltung ausgerichtet haben, weshalb die Besetzung mit Farbmustern teilweise große Unregelmäßigkeiten aufweist. Eine gleichmäßige Repräsentation in Farbmustern lieferte der zu Beginn der 80er Jahre herausgegebene Farbenatlas des Eurocolor-Systems, das heute schon Geschichte ist. Eine interessante Variante stellt das im amerikanischen Raum verbreitete Colorcurve-System dar, das eine sehr differenzierte Ausfärbung des CIELAB in kartesischen Koordinaten liefert. Im europäischen Raum ist seit 1993 das RAL Design System (RDS) erhältlich, das eine herkömmliche Ausfärbung mit den Zylinderkoordinaten Buntton H, Helligkeit L und Buntheit C liefert. Die 1688 Farben sind im Atlas nach Bunttönen angeordnet. Mit dem RDS stellt das RAL neben seiner altbewährten Farbensammlung nun auch ein Farbsystem zur Verfügung.

Wie schon bei Ostwald gesehen sind Buntton, Buntheit und Helligkeit nicht die einzigen Farbattribute mit denen sich die Gesamtheit der Farben strukturieren, bzw. ein Farbsystem aufbauen lässt. Alternativbeispiele sind das deutsche DIN 6164 und das schwedische, hier ebenfalls weit verbreitete NCS. Beide gingen beim Aufbau ihrer unterschiedlichen Systeme ähnlich vor. Die visuell gleichabständige Auswahl der Farben zu den gewünschten Farbattributen wurde jeweils mit Hilfe zahlreicher Versuchspersonen ermittelt und erst anschließend wurden die Systeme farbmetrisch an das CIE Normvalenzsystem angebunden. Das DIN 6164 ist strukturiert nach Buntton T, Sättigung S (Farben gleicher Sättigung verlieren mit zunehmender Dunkelheit an Buntheit, sie nähern sich dem Schwarz und bilden damit Schattenreihen) und Dunkelstufe D (hier liegen nicht Farben gleicher absoluter, sondern relativer Helligkeit auf einem Niveau, z.B. ein buntes Gelb und ein ebenso buntes Blau). Der Farbkörper hat die Gestalt eines Kugelsektors. Die DIN-Farbkarte in matter Ausführung mit 587 Mustern ist seit 1962 auf dem Markt. Die weit umfangreichere Ausführung mit 1001 glänzenden Farbmustern wurde zugunsten des NCS vom schwedischen Normeninstitut aufgekauft und vom Markt genommen. Der NCS-Farbenatlas ist seit 1978 auf dem Markt und wurde bis heute auf insgesamt 1750 Farben aufgestockt . Die Farben sind ähnlich wie bei Ostwald nach Weiß-, Schwarz- und Vollfarbenanteil, der jetzt Buntanteil genannt wird, strukturiert. Im Gegensatz zu Ostwald jedoch gibt es 40 Bunttonebenen, die anders gestuft sind und der Farbenkörper - ebenfalls ein Doppelkegel - ist jetzt mit Hilfe der Farbmetrik so groß angenommen, dass er die Gesamtheit der Farben fassen kann. Konsequenterweise sind deshalb die Orte der buntesten Farben nicht besetzt, da diese nur theoretisch existieren.

Farbsysteme sind ein effizientes Kommunikationsmittel im Bereich der Farben, darüber hinaus ein überaus wertvolles Instrument für den Gestalter, der damit schnell, gezielt und reflektiert Entscheidungen über Farbzu-sammenstellungen treffen kann. Das letztere hatten Lothar Gericke und Klaus Schöne im Sinn, als sie 1973 in der damaligen DDR ihr sogenanntes Planetensystem entwickelten. Gericke und Schöne erachteten die Möglichkeiten zur Gestaltung mit herkömmlichen, auf drei Farbmerkmalen basierenden Farbsystemen nicht als ausreichend. Sie arbeiteten an einem System, in welchem eine einzelne Farbe Modulationen nicht nur in drei, sondern strahlenförmig in alle Raumrichtungen erfahren kann, da dies häufig für den Bereich der Gestaltung notwendig sei. Ausgehend von einzelnen ausgewählten Farbstoffen ist ein Teil dieser möglichen Modulationen sehr differenziert im Farbenatlas für die Gestaltung realisiert. Die einzelnen Atlasseiten enthalten jeweils zwanzig Farbmuster, die ein bestimmtes Farbfeld abdecken. Die Farbmuster sind vollständig im Normvalenzsystem der CIE erfasst und der Bereich, den ein Farbfeld abdeckt ist jeweils in der Normfarbtafel abzulesen.

Den vorläufigen Höhepunkt in der Entwicklung der Farbsysteme stellen die Uniform Color Scales der Optical Society of America dar, kurz OSA-UCS, deren Verständnis ein Höchstmaß an räumlichem Vorstellungs-vermögen erfordert. Der Farbenraum ist nicht mit empfindungsgemäßen Farbmerkmalen strukturiert, sondern mit einem Rhomboedergitter durchzogen. Ziel war es, empfindungsgemäß gleiche Farbabstände in möglichst viele Richtungen auszubilden. Mit dem Rhomboedergitter, das der Anordnung der dichtesten Kugelpackung entspricht, gehört jede Farbe im Inneren des Farbenraums statt bisher zu drei, jetzt zu sechs visuell gleichabständigen Farbskalen, die sich vom Zentrum eines jeden Rhomboeders über dessen Ecken in jeweils verschiedene Raumrichtungen erstrecken, ohne jedoch bestimmte Farbmerkmale zu repräsentieren, was die Orientierung in diesem System sehr erschwert. Der Rhomboeder ist die kleinste Einheit des Systems. Sein Zentrum und seine Eckpunkte repräsentieren jeweils eine Farbe. Jeder Eckpunkt ist wiederum das Zentrum eines neuen Rhomboeders. Auf der Basis dieser Systematik gelangt man mit den 558 Farbmustern des 1976 herausgegeben OSA-UCS Farbenatlas zu neuen und überraschenden Farbkombinationen, die aufgrund ihrer Gleichabständigkeit bestechen. Einen Eindruck davon liefert eine frühe Teilausfärbung in Form von sechseckigen Keramikkacheln, die als Beurteilungsgrundlage für die Versuchspersonen zum Aufbau des Systems Verwendung fanden.

Literatur

• [1] Aguilonius, Franciscus: Opticorum Libri sex Philosophis iuxta ac Mathematicis utiles. Antwerpen 1613
• [2] Kircher, Athanasius: Ars magna lucis et umbrae. Rom 1646
• [3] Zahn, Johannes: Oculus artificialis teledioptricus sive telescopium. Würzburg 1685
• [4] Forsius, Sigrid Aron: Physica. Handschrift 1611
• [5] Verly, P. J.: Verhandeling van de Schilderkonst in Miniatuur. Utrecht 1744
• [6] Newton, Isaac: Optics: or a Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections and Colours of Light. London 1704
• [7]Lambert, Johann Heinrich: Beschreibung einer mit dem Calauischen Wachse ausgemalten Farbenpyramide wo die Mischung jeder Farben aus Weiß und drei Grundfarben angeordnet, dargelegt und derselben Berechnung und vielfacher Gebrauch gewiesen wird. Berlin 1772
• [8] Runge, Philipp Otto: Farben-Kugel oder Verhältnis aller Mischungen der Farben zu einander, und ihrer vollständigen Affinität, mit angehängtem Versuch einer Ableitung der Harmonie in den Zusammenstellungen der Farben. Hamburg 1810
• [9] Klotz Matthias: Gründliche Farbenlehre 1816
• [10] Ostwald, Wilhelm: Der Farbkörper und seine Anwendung zur Herstellung farbiger Harmonien. Leipzig um 1924
• [11] Munsell, Albert H.: A Color Notation. Boston 1905
• [12] Gericke, Lothar und Schöne, Klaus: Das Phänomen Farbe. Berlin 1973