1. Allgemeines

Als Farbsystem wird im Allgemeinen eine systematische Anordnung von Farben bezeichnet.

Seit der Antike hat der Mensch begonnen, solche Farbordnungssysteme aufzustellen und es sind ca. 200 solcher Systeme bekannt. Angefangen von linearen Anordnungen von Aristoteles über flächenhafte Darstellungen, wobei der Kreis die häufigste flächenhafte Ordnung ist, bis zu räumlichen Gebilden, bei denen z. B. Doppelkegel auffallen.

Insbesondere haben sich viele Maler und Physiker mit der Darstellung der Farben in Sytemen beschäftigt und es gibt auch zahlreiche Bücher, die einen Überblick über die Farbordnungssysteme geben

Man kann die Farbsysteme in vier große Gruppen einteilen. Farbsysteme basierend auf:

1. Farbkreis
2. Farbmischung
3. Normspektralwertfunktionen
4. Augenrezeptoren

Gegebenenfalls könnte man die 3. und 4. Gruppe zu einer zusammenfassen. Hier stehen sie getrennt, um zu betonen, dass es deutlich verschiedene Funktionen sind, die aber mit Hilfe einer Matrix ineinander umgerechnet werden können. In der Praxis sind die Systeme, die auf den Normspektralwertfunktionen basieren, (z. B. CIELAB-System) deutlich verschieden von denen, die auf den Augenrezeptoren basieren, wie z. B. dem symmetrischen System von Valberg /1/ und dem physiologischen Farbraum PCS von Campenhausen /2/.

Die meisten älteren Systeme sind dem Farbkreis zuzuordnen. Zum Beispiel gehören hier die Farbkreise von Goethe, Itten, Runge, Schopenhauer, Ostwald und Munsell hin, weiterhin das schwedische Natural Colour System NCS und das japanische System PCCS.
Für welches System man sich entscheidet, hängt hauptsächlich vom Zweck der Verwendung ab.
So kann die Absicht die Darstellung sein, z. B. unterschiedliche Größen der Farbräume von Drucker, Bildschirm und Scanner miteinander zu vergleichen, bzw. diese verschiedenen Farbräume ineinander umzurechnen.
Die auf Farbkreis oder Farbmischung basierenden Systeme sollen Maler und Designer bei der Farbauswahl oder der Farbmischung unterstützen. Auch in der industriellen Farbgebung und beim Druck wird mit Farbmischsystemen gearbeitet, z. B. um Rezeptierungen zu berechnen.

2 Aufbau und Eigenschaften von Farbkreisen

Farben lassen sich von der Empfindung her in einem Kreis anordnen. Das ist nicht selbstverständlich, hat doch blaues Licht Wellenlängen mit einem Maximum bei ca. 450 nm, während Licht, das rot erscheint, eine Wellenlänge von ca. 650 nm hat.
Purpur kommt als Lichtfarbe in der Natur (im Regenbogen) nicht vor. Es existiert nur als Mischung bzw. als Körperfarbe, schließt aber dennoch den Empfindungskreis.
Sehr viele Farbsysteme basieren auf einem Farbkreis, wobei es unterschiedliche Ansichten darüber gibt, wie viele Farben der Kreis beinhalten sollte und welche Farbe oben stehen sollte.
Oft erfolgt die Anordnung so, dass sich Kompensationsfarben im Farbkreis gegenüber liegen oder man stellt Urfarben einander gegenüber oder man versucht, den Kreis möglichst empfindungsgemäß gleichabständig zu gestalten.
Dabei versteht man unter dem Begriff „Kompensationsfarben“, Farben, die sich bei der additiven Mischung kompensieren und Grau ergeben.
Unter Urfarben versteht man Rot, Grün, Blau und Gelb, und zwar jeweils die „reine“ Farbe, d. h. dass z. B. das Rot weder bläulich noch gelblich wirken darf.
Der Farbkreis kann auch eine Kombination aus diesen Möglichkeiten sein, wie es beim Farbkreis von Manfred Adam der Fall ist /3/ Er nahm häufig verwendete Farben, wie die Druckfarben, in seinen Farbkreis auf.
Bei Betrachtungen von Farbkreisen muss beachtet werden, dass in allen Farbkreisen Gelb neben einem dunkleren Blau verwendet wird.

3. Farbsysteme, die den Doppelkegel verwenden

Die Abb. 1 zeigt den Ostwaldschen Doppelkegel.

Abb. 1.Ostwaldscher Farbraum (Modell der Sammlung Farbenlehre in Dresden)

Der Farbraum von Wilhelm Ostwald (Doppelkegel), der auch heute noch eine große Bedeutung für die Gestalter hat, besitzt ein gleichseitiges Dreieck als Grundlage.
Dieses farbtongleiche Dreieck wurde erstmals von Ewald Hering verwendet. Er erkannte, dass jeder bunte Farbton noch eine gewisse Weißlichkeit und eine gewisse Schwärzlichkeit hat.
Das farbtongleiche Dreieck wird z. B. auch im Schwedischen NCS-System verwendet.

Die Grundgleichung von Ostwald

v + w + s =1                                                                                                                                                                       (1)

v  Vollfarbe
w  Weißanteil
s  Schwarzanteil

ist noch immer aktuell und wird gegenwärtig von der CIE für die Schaffung des visuellen RGB-Farbraum verwendet und auch die DIN 33872 relative Farbbildwidergabe nutzt diese Gleichung.

Manfred Adam /3/ berücksichtigte die Helligkeit und entwickelte damit den Ostwaldschen Doppelkegel zum schiefen Doppelkegel weiter.

Pope (1880-1974) schlägt etwas Ähnliches vor und auch Andreas Schwarz /4/ verwendet einen schiefen Doppelkegel. Die Doppelkegel von Pope und Schwarz /4/ sind deutlich schlanker als der von Ostwald, d. h. bei Pope und Schwarz ist die Helligkeitsachse länger als die Buntheitsachse.

4. Der physiologische Farbraum PCS

Von Campenhausen /2/wurde der Farbraum PCS entwickelt, der nicht auf ästhetischen Farburteilen basiert, sondern auf physikalischen und physiologischen Messgrößen. Der Farbraum wird von den Zapfenerregungen aufgespannt.
Die Ostwaldschen Farbcharts gemessen und in das PCS eingetragen, ergeben für das Ostwaldsche System eine spindelförmige Gestalt.

5. Die CIE-Farbenräume

Die CIELAB-Farbenräume basieren auf den Normalspektralwertfunktionen.

Abb. 2 und Abb. 3 zeigen die x-y-Ebene des CIE-Farbenraumes. Außen auf dem Spektralfarbenzug befinden sich die Spektralfarben von monochromatischem Licht. In Abbildung 2 sind die Linien gleichen Bunttons eingetragen. Die Körperfarben nehmen nur einen kleinen Teil der Fläche ein. Als Beispiel für Körperfarben sind in Abb. 3 die Druckfarben Cyan C, Magenta M und Gelb G für drei verschiedene Druckfarbensorten eingezeichnet.

Abb. 2 CIE-LAB-Farbraum mit Linien gleichen Buntton

Abb. 3 CIE-LAB-Farbraum , Lage der Druckfarben eingezeichnet

Der xyY-Farbraum (Schuhsohle) lässt sich in den anschaulicheren L*a*b*-Farbraum umrechnen, der allerdings sehr unsymmetrisch ist. Der LCh-Farbraum ist eine Darstellung des Lab-Farbraumes in Zylinderkoordinaten Er hat gegenüber den anderen im Farbmessgerät zur Verfügung stehenden Farbräumen den Vorteil, dass er menschlichen Empfindungsgrößen angepasst ist, indem er die Größen (Farbton) Buntton h, Helligkeit L* und Buntheit (Chroma C*) verwendet.

6. Das japanische Farbsystem PCCS

Das japanische Farbsystem ist ebenfalls eine Weiterentwicklung von Ostwalds Farbsystem.

Abb. 4 Das japanische Farbsystem PCCS

7. Das RGB-System

verwendet man bevorzugt für die Darstellung von Licht.

Abb. 5 RGB-System

8. Das LSh-Farbsytem

Definiert man die Sättigung S nach der von mir gefundenen Gleichung für die Sättigung,  so kann mal ein System mit den Größen Helligkeit L, Sättigung S und Farbton h erzeugen.

S⁺ Sättigung (neu)

C*_ab Chroma, Buntheit

L*       Lightness, Helligkeit

Im LSh System ergibt sich automatisch Platz für die Empfindungen Oliv und Braun.

Abb. 6 LSh-Farbraum

Man kann sagen, dass die Farbsysteme eigentlich realer als die Farben sind, denn sie stehen z. B. in Ausstellungen, während man die Farben als eine Illusion unserer Wahrnehmung bezeichnen könnte; eine Illusion, die so perfekt ist, dass den meisten nicht klar ist, dass die Farben im Kopf erzeugt werden /5/.

Literatur

(1) Valberg, A., Light Vision Color , John Wiley & Sons, 2 005
(2) Campenhausen, Ch, Schramme, J. Vor- und Nachgeschichte von Wilhelm Ostwalds Farb¬sys¬tematik, Phänomen Farbe 9, 2003, S. 14-20
(3) TGL 21 579 Farbenkarte Grundsystem, Sonderdruck für die Internationale Farbtagung 1966 in Dresden, Buchhaus Leipzig 1965
(4) Schwarz, A., Farbsysteme und Farbmuster, BDK-Verlag, Hannover 2004
(5) Lübbe, E., Farbe im Kopf- Farbsysteme in der Realität, Muster-Schmidt-Verlag 2008