# Farbordnungssysteme

Neben den physikalisch orientierten Farbsystemen gibt es heute eine große Anzahl von Farbordnungssystemen (Farbmustersammlungen). In diesen Farbordnungssystemen sind alle Körperfarben systematisch angeordnet, wobei die Ordnung der einzelnen Farben möglichst empfindungsgemäß sein soll. Um wissenschaftlichen Ansprüchen zu genügen, müssen Farbordnungssysteme mehrere Eigenschaften erfüllen:

Farben liegen als Muster vor, wobei jedes Muster eine eigene Kennzeichnung hat
Toleranzen zwischen Mustern gleicher Kennzeichnung (gleicher Farbe) müssen beim Herstellungsprozess sehr klein gehalten werden
Die Muster sind farbmetrisch vermessen, so dass ihre Normfarbwerte bei spezifischer Beleuchtung bekannt sind
Die Muster liegen in einer systematischen und möglichst empfindungsgemäßen Ordnung vor

# Vergleich der wichtigsten Farbordnungssysteme

Farbraum-koordinaten	Munsell	OSA	NCS	DIN	RAL-Design
Helligkeit	x	x	x	x	x
Farbton	x		x	x	x
Sättigung	x		x	x	x
Gelb-Blau-Anteil		x	x
Grün-Rot-Anteil		x	x
Umrechnung in CIE-Farbwerte	nein	ja	nein	ja	ja
Anzahl der Farbmuster	1490	558	1412	1500	1688
Farbmuster erhältlich seit	1915	1976	1979	1953	1993

# Munsell Book of Color

Das amerikanische Munsell-System wurde 1915 von dem Maler Albert H. Munsell anhand mehrerer Testpersonen entwickelt und ist mittlerweile das am weitesten verbreitete Farbordnungssystem. Im Munsell-System wird versucht, den Abstand einer Farbe zu einer benachbarten Farbe als empfindungsgemäß gleich groß erscheinen zu lassen. Sowohl der Unterschied eines Farbtons H (Hue) als auch dessen Helligkeit V (Value) und Sättigung C (Chroma) sollen als gleichartig empfunden werden.

# Farbton (Hue)

Aus einem Farbkreis werden nach Munsell fünf empfindungsgemäß gleichabständige Farbtöne ausgewählt, die mit Rot (R), Purpur (P), Blau (B), Grün (G) und Gelb (Y) kennzeichnet sind und die Grundfarben des Munsell-Farbtonkreises bilden. Aus diesen Grundfarben werden fünf Mischfarben gebildet, die als Gelb-Rot (YR), Grün-Gelb (GY), Blau-Grün (BG), Purpur-Blau(PB) und Rot-Purpur (RP) bezeichnet und zusammen mit den Grundfarben in einem Farbtonkreis angeordnet werden. Der Bereich zwischen jeder Grund- und Mischfarbe wird noch einmal in fünf Unterstufen aufgeteilt, so dass ein Farbtonkreis mit 100 Einzelstufen entsteht.

Jede Einzelstufe ist dabei empfindungsgemäß gleichabständig zu der nächsten Stufe. Jede Grund- und Mischfarbe besteht aus 10 Farbtönen. Die Identifizierung der Einzelfarben geschieht numerisch im Uhrzeigersinn, wobei die Grund- und Mischfarben immer an fünfter Stelle stehen. Von den 100 verschiedenen Farbtönen des Farbtonkreises sind allerdings nur 40 als Musterkarten ausgeführt, so dass nur in größeren Schritten gezählt wird (2,5R-5R-7,5R-10R).

# Helligkeit (Value)

Die Helligkeit ist im Munsell-System als eine neutrale Achse definiert, die in neun Stufen eingeteilt ist. Jede Stufe entspricht dem Grauwert einer Farbe, wobei Stufe null Schwarz und Stufe neun Weiß entspricht. Um die Unbuntachse herum sind alle Farben des Farbkörpers angeordnet. Die Skala der Helligkeitswerte orientiert sich an den vom Auge wahrnehmbaren Helligkeits-unterschieden verschiedener Farben.

# Sättigung (Chroma)

Die Unterteilung einer Farbtonstufe in empfindungsgemäß gleichabständige Sättigungs-stufen wird durch Hinzufügen oder Entfernen eines Grautons der Helligkeitsebene zu der Farbe der Farbtonstufe erreicht. In einer Ebene gleicher Helligkeit ordnen sich die Farben gleicher Sättigung um den Unbuntpunkt in konzentrischen Kreisen an. Je mehr Sättigungsstufen eine Farbe besitzt, desto weiter befindet sich die Farbe von der Unbuntachse entfernt.

Bild 6.2: Schnitt durch den Munsell-Farbkörper

Da einige Farben bei voller Sättigung mehr Sättigungsstufen besitzen als andere Farben, entsteht ein Farbkörper mit unsymmetrischen Außenkanten. Die Anzahl der Sättigungsstufen ist ebenfalls nicht gleichmäßig über die Helligkeitsstufen verteilt. Rote, blaue und purpurne Farben haben bei voller Sättigung im Durchschnitt eine geringere Helligkeit als grüne und gelbe Farben, die bei voller Sättigung eine hohe Helligkeit besitzen. Ein mit diesen Eigenschaften entstehender Farbkörper ist sehr unsymmetrisch aufgebaut und wird aus diesem Grund auch als Farbbaum bezeichnet. Eine Farbe im Farbbaum wird durch die Schreibweise 10YG 6/4 repräsentiert, wobei 10YG der Farbton, 6 die Helligkeit und 4 die Sättigungsstufe ist. Über eine mathematische Formel können Farbdifferenzen zwischen zwei beliebig ausgewählten, aber nicht zu weit auseinander liegenden Farbproben berechnet werden.

Bild 6.3: Schnitt durch den Munsell-Farbkörper

# Munsell-Renotation-System (OSA)

Um die empfindungsgemäße Gleichabständigkeit des Munsell-Systems zu verbessern, entschloss sich ein Ausschuss der OSA (Optical Society of America), das Munsell-System zu überarbeiten. Eine Versuchsreihe mit 40 farbnormalsichtigen Beobachtern und 3 Millionen Begutachtungen führte zu einer Neuordnung des Farbkörpers. In diesem überarbeiteten Farbkörper besteht die Unbuntachse aus zehn Stufen, wobei Stufe null Schwarz und Stufe zehn Weiß ist. Ein weiterer Vorteil des Munsell-Renotation-System ist die farbmetrische Definition der Farben durch die CIE-Normfarbwerte XYZ. Mit Hilfe von Tabellen können Farbwerte zwischen dem Munsell Book of Color und dem Munsell-Renotation-Systems umgerechnet werden. Zur Kennzeichnung einer Farbnuance behält das Munsell-Renotation-System die gleichen Zahlen- und Buchstabensymbole bei wie das ursprüngliche Munsell-System. Um jedoch die Systeme voneinander unterscheiden zu können, werden Farbnuancen als Munsell Renotations (Munsell-Neuwerte) angegeben.

# Natural Color System (NCS)

Das Natural Color System ist ein schwedisches Farbordnungssystem mit einer logischen und empfindungsgemäßen Anordnung aller Farbennuancen. Das NCS-System basiert auf sechs Grundfarben: Weiß (W), Schwarz (S), Gelb (Y), Rot (R), Blau (B) und Grün (G). NCS-Farbwerte geben die Ähnlichkeit einer beliebigen Farbnuance zu einer der Grundfarben an. Der Farbkörper des NCS-Systems hat eine Erscheinung in Form eines Doppelkegels. Dieser Doppelkegel wird aufgeteilt in den Farbtonkreis (horizontaler Schnitt durch den Farbkörper) und einem Farbtondreieck (vertikaler Schnitt durch den Farbkörper).

# NCS-Farbtonkreis

Im NCS-Farbtonkreis sind die vier bunten Grundfarben Gelb (Y), Rot (R), Blau (B) und Grün (G) gleichmäßig mit einem Abstand von 90° angeordnet. Jeder Kreisabschnitt zwischen zwei Grundfarben ist in 10 gleiche Abstände geteilt. Ein Kreisabschnitt besteht aus einer Grundfarbe und neun Mischfarben. Alle zehn Farben werden mit dem Buchstaben der Grundfarbe in Richtung des Uhrzeigers bezeichnet. Da die Mischfarben aus einer Mischung einer Grundfarbe mit der nächsten bestehen, wird bei jeder Mischfarbe zusätzlich der prozentuale Anteil der nächsten Grundfarbe angegeben. So besteht die Mischfarbe Y60R aus 40 % Gelb und 60 % Rot. Die Unbuntgerade von Schwarz nach Weiß liegt im Zentrum des NCS-Farbtonkreises.

# NCS-Farbtondreieck

Alle Farben eines bestimmten Farbtons werden in Form eines Dreiecks angeordnet. Die Farbnuancen innerhalb des Dreiecks unterscheiden sich nur durch den Weiß- und Schwarzanteil (w und s) sowie die Buntheit (c). Die Basis des Farbtondreiecks ist die Unbuntgerade von Schwarz (s = 100) nach Weiß (s = 0). Die Helligkeit einer Farbe wird als prozentualer Schwarz- oder Weißwert angegeben. Die der Unbuntgeraden gegenüberliegende Spitze des Dreiecks repräsentiert die maximale Buntheit eines Farbtons mit c = 100.

Die Werte w, s und c ergeben zusammen immer 100. Aus diesem Grund reichen zwei Werte zur vollständigen Beschreibung des Farbtons.

# NCS-Notation

Eine Farbnuance wird im NCS-System mit S 2030-Y90R bezeichnet. Der Farbton wird durch das Y90R bestimmt, was einer Mischfarbe aus 10 % Gelb und 90 % Rot entspricht. Die Zahl 2030 ist eine prozentuale Kombination aus der Helligkeit (s) und Buntheit (c). In diesem Fall besteht die Farbe aus 20 % Schwarz mit einer Buntheit von 30 %. Der Weißwert (50 %) wird nicht angegeben. Grauwerte werden als prozentualer Wert entsprechend ihrer Lage auf der Unbuntgerade bezeichnet, gefolgt von einem –N für neutral. So besteht der Grauwert 4500-N aus einem Anteil von 45 % Schwarz (und 55 % Weiß) mit 0 % Buntheit. Der Buchstabe S vor der Notation kennzeichnet die Farbnuance als ein Auszug aus der zweiten Edition des NCS-Systems.

# DIN-Farbkartensystem (DIN 6164)

Das DIN-Farbkartensystem wurde bereits in den 1930er Jahren vom Deutschen Institut für Normung (DIN) in Auftrag gegeben und von Dr. Manfred Richter entwickelt. Die Grundlage dieses Systems bilden die in der DIN 5033 festgelegten CIE-Normfarbwerte XYZ. Alle Farbnuancen des DIN-Farbkartensystems können mittels Tabellen in CIE-Normfarbwerte umgerechnet werden, da Farbton und Sättigungsstufe der DIN-Farbkarten den Normfarbkoordinaten x und y der CIE-Normfarbtafel entsprechen. Wegen der engen Beziehung zum CIE-Normfarbsystem ähnelt der DIN-Farbkörper und die DIN-Farbtafel den entsprechenden Darstellungen des CIE-Normfarbsystems.

Das DIN-System definiert eine Farbnuance nach den drei Bestimmungsgrößen DIN-Farbton (T), Sättigung bzw. DIN-Sättigungsstufe (S) und Helligkeit bzw. DIN-Dunkelstufe (D). Farbabstände, und damit die Unterschiede zwischen den drei Bestimmungsgrößen, sind so festgelegt, dass sie empfindungsgemäß als gleichabständig wahrgenommen werden, wobei die Bestimmungsgrößen Koordinaten einer dreidimensionalen Ordnung der Körperfarben angeben.

Eine bestimmte (dominante) Wellenlänge des Spektrums ist als Farbton T definiert. In der CIE-Normfarbtafel können die Farbtöne in Kombination mit der Sättigung als Farbtonlinien dargestellt werden, die strahlenförmig vom Unbuntpunkt zum Spektralfarbenzug führen. Der durch visuelle Versuchsreihen ermittelte Farbenkreis besteht aus 24 Farbörtern gleicher Sättigungs- und Dunkelstufen, wobei jeder Farbort einen empfindungsgemäß gleichen Abstand zum nächsten hat. Der Farbenkreis wird in 6 Hauptfarben eingeteilt, die entsprechend ihrer empfindungsgemäßen Abstände nummeriert sind. Diese Hauptfarben sind Gelb (T=1), Orange (T=5), Rot (T=7), Purpur (T=10), Blau (T=18) und Grün (T=21).

Im Farbkreismittelpunkt liegt der Unbuntpunkt, der keine Sättigung besitzt (S=0). Die Sättigungsstufen nehmen vom Unbuntpunkt ausgehend empfindungsgemäß gleichmäßig zu, bis sie schließlich den Maximalwert der Sättigung mit S=6 erreicht haben. In der CIE-Normfarbtafel sind diese Sättigungsstufen um den Unbuntpunkt angeordnete konzentrische Ovale.

Seine Besonderheit gewinnt das DIN-System durch die im Detail sehr komplizierte Dunkelstufe, die als Bestimmungsgröße für die Helligkeitsbeziehung zwischen Körperfarben betrachtet wird. Die Dunkelstufe D=0 (ideales Weiß) kennzeichnet die hellste und reinste durch T und S definierte Farbe, die Dunkelstufe D=10 kennzeichnet das ideale Schwarz. Über diese Zuordnung können im DIN-System anstatt Farben gleicher Helligkeit Farben gleicher Relativ-Helligkeit einander zugeordnet werden, was der Empfindung angemessener ist, da Farben verschiedener Farbtöne in Bezug auf die Helligkeit als gleichwertig erfasst werden können. Im DIN-Farbkartensystem ergeben alle Farben in Bezug auf die Helligkeit ein ausgeglichenes Bild, obwohl die Farben deshalb nicht unbedingt empfindungsgemäß gleichabständig hell sein müssen.

Die Kennzeichnung eines Farbtons erfolgt in der Reihenfolge der Bestimmungsgrößen T : S : D. Alle unbunten Farben (mit S = 0) erhalten anstelle der Farbtonzahl den Buchstaben N für neutral, so dass eine unbunte Farbe nur durch den Anteil ihrer Dunkelstufen bezeichnet wird (z. B. N : 0 : 4). Das DIN-Farbkartensystem enthält nur sehr wenige, sehr helle und gering bunte Farben. Dunkle Farbnuancen sind dagegen recht gut besetzt. Das Fehlen von einigen wichtigen Vollfarben in diesem System ist der größte Nachteil für eine Anwendung in der Industrie.

Das wissenschaftliche System der DIN-Farbkarten ist in der Norm DIN 6164, Teil 1 bis 3 festgelegt. Die Ausführung der DIN-Farbkarten erfolgt in Beiblättern, die kleine Farbmuster enthalten. Die DIN-Farbmusterkarten werden in eine Ausgabe der matten Farbenmuster (Beiblatt 1 bis 25, ab 1960) mit 600 Farbtönen und in eine Ausgabe der glänzenden Farbmuster (Beiblatt 101 bis 125, ab 1978) mit ca. 900 Farbmustern unterschieden. Dabei stellen die ersten 24 Farbmusterkarten alle bunten Farben und die 25stigste alle unbunten Farben dar. Seit 1986 bietet das Deutsche Institut für Normung jedoch keine Farbmuster des DIN-Farbkartensystems mehr an. Farbkartenhersteller können jedoch nach der DIN 6164 spezifizierte Farbmusterkarten produzieren, so dass die DIN-Farbmustersammlung bei einigen Farbmusterherstellern noch erhältlich ist.

# RAL-Design

Das klassische RAL-System wird in Deutschland sehr häufig in der Praxis verwendet. Dieses System wird seit 1927 in erster Linie von den Lackherstellern und in großem Umfang auch von der Textil- und Kunststoffindustrie zur Kennzeichnung von Farben benutzt. Das RAL-System umfasst rund 200 Farben, die in hochglänzend und matt unterschieden werden und durch eine vierstellige Nummer gekennzeichnet sind. Die Farben des RAL-Systems liegen in zertifizierten Farbkarten vor. In den Basissammlungen sind Farben hinterlegt, die z. B. von wichtigen Institutionen benutzt werden oder für bestimmte Zwecke von allgemeinem Interesse sind. Ebenso werden die Farbkarten laufend den Erfordernissen der Industrie angepasst. Die Register dienen als Farbvorlage für Gestaltungen, beinhalten aber auch Sicherheits- und Signalfarben und erfüllen die Farbvorgaben der DIN-Normen.

Um Farben auch messtechnische Werte zuzuordnen zu können, wurde das RAL-Design-System entwickelt. Dabei sind die Farbabstände nicht willkürlich definiert, sondern erfolgen unter Anwendung der CIE-LAB-Farbabstandsformeln, die 1976 von der CIE festgelegt wurden und auch in der DIN 6174 verankert sind. Insgesamt sind 1688 Farben spezifiziert, die systematisch nach Buntton (Farbton), Helligkeit und Buntheit (Sättigung) angeordnet sind. Die vier Grundfarben Rot, Gelb, Grün und Blau werden mit jeweils 90° Abstand in einem Kreis angeordnet. Im Kreismittelpunkt befindet sich der Unbuntpunkt, der keine Sättigung besitzt (= 0). Am Kreisrand befinden sich Farben mit maximaler Sättigung (= 100). Alle zwischen den Grundfarben liegenden Mischfarben werden durch eine additive Mischung der Grundfarben erzielt. Die für verschiedene Bunttöne möglichen Helligkeiten werden in verschiedenen Ebenen angeordnet. Im Zentrum der Ebenen verläuft die Unbuntachse, die zugleich den Maßstab für die Helligkeit bildet. Die Unbuntgerade beginnt bei Schwarz (=0), gefolgt von kontinuierlich heller werdenden Grautönen, die schließlich zu Weiß (=100) werden. Bei der Notation einer Farbnuance wird zuerst der Farbtonwinkel angegeben, dann die Helligkeit und zum Schluss die Sättigung. Der entstehende Farbkörper des RAL-Design-Systems hat eine ähnliche Form wie der Farbkörper des Munsell Book of Color.

# Ostwald-Farbkreisel

Der von Wilhelm Ostwald 1916 vorgestellte Farbkreisel beruht auf dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung, über die Körperfarben zustande kommen. Körper und Oberflächen absorbieren selektiv bestimmte Spektralbereiche des einfallenden Lichts und erscheinen daher in der entsprechenden Komplementärfarbe des absorbierten Lichts. Anstelle der Bestimmungsgrößen Farbton, Helligkeit und Sättigung wird beim Ostwald-Farbkreisel mit dem Farbgehalt, Weißgehalt und Schwarzgehalt gearbeitet. Zusätzlich werden Vollfarben eingeführt, die aus einem einzigen Farbton bestehen und keine Beimischung von Schwarz oder Weiß enthalten. Diese Vollfarben sind jedoch ideale Farben, die drucktechnisch mit Pigmenten nicht hergestellt werden können. Nach Ostwald entstehen Mischfarben aus Mischungen verschiedener Vollfarben mit Weiß oder Schwarz, wobei sich jede Pigmentfarbe durch die Angabe von Farbgehalt, Weißgehalt und Schwarzgehalt charakterisieren lässt.

Der Farbkörper des Ostwald-Farbkreisels ist ein Doppelkegel, dessen Achse die Unbuntgerade von Idealschwarz bis Idealweiß bildet. Die Unbuntgerade besteht aus acht Graustufen, in der der Einfluss des visuell dominierenden Weiß von oben nach unten geometrisch abnimmt. Die Farbanordnung des Ostwald-Farbkreisels ist dem schwedischen NCS-System sehr ähnlich, dessen Farbkörper ebenfalls die Form eines Doppelkegels darstellt.

Die vier Grundfarben (Vollfarben) des Doppelkegels sind Gelb, Rot, Blau und Seegrün. Zwischen den Grundfarben liegen die Mischfarben Orange, Violett, Türkis und Laubgrün, die zusammen mit den Grundfarben so angeordnet sind, dass sich kompensative Farben (Farbpaare, deren Mischung ein neutrales Grau ergibt) am Kegelrand gegenüberstehen. Ausgehend von den acht Farben wird der Kegelrand in 24 empfindungsgemäß gleichabständige gesättigte Farben des Spektralzuges und der Purpurgeraden eingeteilt, die von Gelb ausgehend nummeriert werden. Die so genannten „hellklaren“ bzw. „dunkelklaren“ Farben werden erzeugt, indem die 24 Farben des Kegelrandes in empfindungsgemäß gleichabständigen Abständen mit Weiß bzw. Schwarz gemischt werden, wobei die entstehenden Farben die Oberfläche des Doppelkegels bilden. Im Innenraum des Doppelkegels befinden sich die „trüben“ Farben, die die Mehrzahl der vorhandenen Körperfarben ausmachen. Jede der trüben Farben kann als Mischung einer Vollfarbe des Kegelrandes mit Schwarz und Weiß (einem Grauton) erzeugt werden.

Wegen der symmetrischen Form des Doppelkegels können die Farbtöne nicht ihren entsprechenden Helligkeiten zugeordnet werden. Aus diesem Grund wird die waagerechte Ebene in der Mitte des Körpers um die Rot-Grün-Achse gekippt, so dass der Farbton Gelb näher bei Weiß und der Farbton Violett näher bei Schwarz liegt. Rot und Grün verbleiben dabei in ihrer Helligkeit.