Ein umfang­reiches Verständnis für Farben ist unter Web-Entwicklern und sogar Designern oft nicht vorhanden. Der Mensch nimmt Farben nicht in der gleichen Form wahr, wie diese technisch erfasst werden. Vielmehr hat er durch unter­schiedlich gut ausge­baute Fähig­keiten verschie­dener Rezep­toren im Auge erheb­liche Unter­schiede in der Wahrnehmung verschie­dener Farbgruppen. Noch dazu wird durch eine Vielzahl von Effekten der Umgebung diese Wahrnehmung noch massiv beein­flusst.

Zur Definition von Farben gibt es unter­schied­liche Modelle und Formate. Viele davon haben eine sehr lange Historie. Nur Wenige beachten den Menschen umfassend genug um als sinnvoll für eine Vielzahl von Arbeiten zu gelten. Beispiele hierfür wären die Bearbeitung von Bildern oder das mathe­ma­tische Arbeiten mit Farben z.B. das prozen­tuale Anpassen der Hellig­keit. Auch Harmonien bzw. Unter­schiede zwischen Farben — es gibt hierzu diverse Ideen — machen genau genommen keinen Sinn, wenn das funda­mentale Modell dahinter eine massiv verzerrte Darstellung im Vergleich zur mensch­lichen Wahrnehmung nutzt.

RGB und Hex

Im Internet verwenden die meisten Web-Entwickler RGB-Farben, die auch gerne als Hex-Werte angegeben werden. Man stellt bei der Verwendung von RGB-basierten Farben schnell fest, dass Änderungen an den Einzel­werten keine nachvoll­zieh­baren Änderungen bewirken. Das ergibt sich durch eine ganze Reihe von Gründen. RGB definiert die Ausprägung der Farben Rot, Grün und Blau und damit deren Mischungs­ver­hältnis. Intuitiv würde man denken, dass man hiermit gut alle Farben sinnvoll abbilden kann: Die meisten Farbtöne entstehen durch Mischungen dieser Einzel­farben. Das ist auch soweit nicht ganz falsch. Problem­be­haftet ist hierbei aber, dass die Helligkeit und Sättigung (bzw. zum besseren Verständnis: Kräftig­keit) der Farben sich eher indirekt ergibt: Wenn sich der Wert aller Grund­farben reduziert sinkt sowohl die Helligkeit als auch die Sätti­gung.

Am gebräuch­lichsten unter den RGB-Farbräumen (es gibt mehr als eine Variante zur Verwendung in unter­schied­licher Software und Hardware) ist heute sRGB (von 1996), der sowohl zur Kalibrierung von Monitoren (Ziel ist oft eine >99%-ig korrekte Abbildung des sRGB-Farbraumes) als auch im Web als Standard verwendet wird. Durch das geringe Gamut — eine Bezeichnung für den Anteil des abgedeckten sicht­baren Spektrums — präfe­rieren Bildver­ar­bei­tungs­ex­perten aber Adobe RGB (von 1998) oder das ECI-RGB. Beide können einen weitaus größeren Anteil der sicht­baren Farben abbilden als sRGB.

CMYK

Für den Vierfarb­druck durch Offset-Drucker bzw. Drucke­reien wird meistens CMYK genutzt. Für den Einsatz am Bildschirm hat dieses Farbmodell keine Relevanz und wird nach dem Design am Bildschirm (das meist in anderen Farbräumen statt­findet) nur entspre­chend umgerechnet. Drucke­reien verwenden sogenannte ICC-Profile für das Farbma­na­gement um die rohen CMYK-Daten an die Fähig­keiten bzw. Unfähig­keiten des Ausga­be­ge­rätes anzupassen.

CMYK findet man haupt­sächlich in Programmen, die ursprünglich für die Erzeugung von Druck­pro­dukten entwi­ckelt worden sind. Unter anderem in der der Adobe-Kollektion aber auch z.B. in Gimp und Affinity Designer.

HSL und HSB

Seit ein paar Jahren kann man im Web auch Farben über HSL definieren. Mit HSL werden Farben mittels Hue (Farb­ton), Saturation (Sätti­gung) und Luminanz (Hellig­keit) definiert. Dies löst einen Großteil der Probleme von RGB. Endlich hat man eine gute Kontrolle über Sättigung und Helligkeit — und das ohne den Farbton zu ändern. HSB und HSL sind in der Art und Weise vergleichbar, aber nicht identisch. Man kann beide inein­ander umrechnen, aber man kann nicht einfach den gleichen Einzelwert im anderen Modell einsetzen (außer für Hue/Farbton).

Es gibt aller­dings noch ein paar Probleme, die gegen die Verwendung von HSL/HSB zur Definition und Berechnung von Farben und Paletten von Farben sprechen. Alle bisher genannten Modelle beziehen sich nur auf technische Gegeben­heiten und lassen den Menschen und seine Wahrnehmung komplett außen vor. Das führt dann z.B. dazu, dass unter­schied­liche Farbtöne bei gleicher Sättigung völlig unter­schiedlich gesättigt erscheinen.

Außerdem bilden alle diese Modelle nur einen Teil des durch Menschen wahrnehm­baren Spektrums ab. Das Gamut (Menge aller Farben, die ein Gerät darstellen, wieder­geben bzw. aufzeichnen kann) ist bei diesen verhält­nis­mäßig klein. Umrech­nungen zwischen den Modellen können, da sich die Modelle zusätzlich auch nicht 100%-ig überla­gern, verlust­be­haftet sein (gerade weil in der Regel mit den gerun­deten Werten des jewei­ligen Modells gearbeitet wird).

Wir empfehlen grund­sätzlich auf Methoden zur Manipu­lation von Farben, die HSL/HSB-basiert sind, zu verzichten. Das schließt dann z.B. auch die elegant wirkenden Farbme­thoden von Sass (einem Tool zur Arbeit mit CSS) wie adjust_­color mit ein. Es hilt natürlich auch nichts HSB in HSL umzurechnen auch wenn man dann natürlich Farbtöne direkt aus Photo­shop, Illus­trator, Gimp und Co kopieren kann. HSB, welches unter anderem in der Adobe Kollek­tion, Gimp und als Standard unter Mac OS genutzt wird, ist allgemein weiter verbreitet als HSL, welches unter anderem Teil der CSS3-Spezifikation und in Affinity Designer zur Farbauswahl angeboten wird.

CIEXYZ

Das CIEXYZ-Farbraum ist ein erster Versuch gewesen Farben so abzubilden wie der Mensch diese wahrnimmt. Außerdem sollte mir CIEXYZ ein einheit­licher Standard zur Definition aller wahrnehm­baren Farben gefunden werden.

CIEXYZ ist entspre­chend schon alt. Der Standard wurde im Jahr 1931 spezi­fi­ziert (nach Forschungen, die schon 1920 begonnen haben). CIEXYZ stellt die Basis für den reellen CIERGB-Farbraum dar und ist einer der ersten RGB-Farbräume überhaupt. CIERGB bildet nur einen Teil des CIEXYZ-Farbraums ab — beinhaltet aber im Gegensatz zu diesem auch nur darstellbare Farben. Die Limitie­rungen lagen vor allem in weniger Feinheiten und fehlenden Farben im grün-blauen Bereich des Farbspek­trums.

Das CIEXYZ-System wurde in den Jahren bis 1931 erstellt. Die damalige Präzision für exakte wissen­schaft­liche Zwecke ist unter heutigen techni­schen Möglich­keiten unzurei­chend. Trotzdem basieren alle weiteren CIE-Modelle bisher weiterhin auf dem klassische CIEXYZ-Modell.

Das CIEXYZ-System wird heute meist nur als Umrech­nungs­basis zwischen RGB und anderen CIE*-Farbräumen verwendet.

CIELAB und CIELUV

Die beiden Farbräume CIELAB und CIELUV (von 1976) sind eine Verbes­serung des CIEXYZ-Farbmodells um die mensch­liche Wahrnehmung bei der Definition von Farben noch besser in Betracht zu ziehen. Beide trans­for­mieren über mathe­ma­tische Formeln, den Ursprungs­far­braum CIEXYZ. Ziel war es, dass eine gleich­mäßige Anpas­sungen der Werte auch dazu führt, dass sich die Farbe — relativ betrachtet — genauso viel verän­dert.

Unlike the RGB and CMYK color models, Lab color is designed to approx­imate human vision. It aspires to perceptual unifor­mity, and its L component closely matches human perception of light­ness.

Mit Errei­chung dieses Zieles wäre eine mathe­ma­tische Anpassung von Farben korrekt möglich. Mit HSL/HSB — wie bereits erwähnt — ist das leider nicht der Fall. In der Konse­quenz heißt das, dass alle Tools und Lösungen, die Farben auf Basis von HSL/HSB anpassen z.B. via Methoden wie lighten oder darken zwangs­weise falsche Ergeb­nisse liefern. Falsch bedeutet in dem Fall aber nicht, dass diese völlig daneben liegen. Immerhin wird ein Bild schon dunkler bei der Verwendung von ‚darken()‘ — aller­dings kann z.B. ein rötli­cheres Bild nach der Abdunklung weniger dunkel erscheinen als ein Türkises.

CIELAB is one of the most widely used because it has become one of the building blocks of color management with ICC profiles. There­fore, it is basically omnipresent in digital imaging.

CIELAB und CIELUV unter­scheiden sich in soweit, dass CIELUV ursprünglich für beleuchte Flächen gedacht war — also z.B. Bildschirme — während CIELAB eher für passive Flächen wie für den Ausdruck gedacht war. CIELUV spielt heute aller­dings, trotz der riesigen Menge an Displays heutzu­tage, überra­schen­der­weise keine große Rolle mehr. Wenn man sich im profes­sio­nellen Umfeld umsieht, ist meist nur die Rede von CIELAB bzw. kürzer auch LAB. Programme wie Photoshop und auch neue Kandi­daten wie Affinity Designer bieten neben den Klassikern wie RGB auch eine Eingabe als LAB-Farben an. CIELAB dient diesen Programmen oft auch intern als Speicher­format — alle anderen Farbräume werden entspre­chend umgerechnet.

The consensus among the attendees was that CIELUV was not really needed anymore (all current color science devel­opment revolved around CIELAB and CIECAM world­wide) it was agreed to keep it around for 'emissive' people.

Ein Grund der gegen CIELUV spricht, ist aber auch, dass CIELUV nicht ganz so gleich­mäßige Abstände bei der Abbildung der Farben reali­siert hat. CIELAB hat dieses Ziel also besser erfüllt und erlaubt die Beschreibung aller wahrnehm­baren Farben mit sehr gleich­mä­ßigen Abständen.

CIELAB findet man in allen profes­sio­nellen Grafik­pro­grammen: Adobe Photo­shop, Affinity Designer, Corel Graphics, Gimp und vielen mehr. CIELUV hat sich nicht durch­ge­setzt, ist aber z.B. die Basis von HUSL (siehe nächster Absatz).

HUSL — Das CIELUV-Derivat

HUSL verfolgt die Anpassung des CIELUV-Farbraumes, um diese verwend­barer zu gestalten. Ein Problem bei der Verwendung von CIE-Farben ist nämlich, dass es möglich ist, Farben zu definieren, die im Endeffekt nicht abbildbar sind. HUSL stretcht daher den Farbraum so, dass dieser eine Abbildung in einer HSL-typischen Aufbe­reitung erlaubt.

Diese Anpassung verzieht aller­dings den Farbraum derart, dass die Sätti­gung, wenn man unter­schied­liche Farbtöne vergleicht, nicht mehr gleich­mäßig ist. Das rechnen mit Farben, also das mathe­ma­tische heller/dunkler bzw. intensiver/sanfter machen der Farben, ist daher mit HUSL kaum möglich. Trotzdem dürfte HUSL, aufgrund der Beachtung des Menschen, die bessere Wahl zur Definition von Farben sein als das weiter verbreitete HSL/HSB.

Es gibt unseres Wissens nach keine Programme für die Arbeit HUSL. Es gibt aber Umset­zungen zur Verwendung in JavaScript-, Python- und C#-Anwendungen.

HLC — CIELAB in einfacher

HLC (bzw. L*C*h° oder LCHab) erlaubt die einfa­chere Handhabung von CIELAB-Farben. Im Kern also vergleichbar mit der Idee von HUSL für CIELUV (oder LCHuv). Genau wie in HSL/HSB gibt es wieder einen mit 360 Grad ausge­stat­teten Farbton-Radius. (Die Werte dafür sind aber wieder nur ähnlich und nicht identisch.) Ein Nachteil ist aller­dings, dass HLC etwas reduziert ist bzgl. Farbumfang/Gamut und daher nicht alle in CIELAB reali­sier­baren Farben korrekt bzw. über gerade Werte, abbilden kann.

Lch kann man über diverse APIs wie z.B. „Color Science“ für Python nutzen. Für die nutzer­freund­li­chere Variante HLC gibt es Farbfächer vom DTP Studio in denen man auch die CIELAB-Werte ablesen kann und somit die Werte in ein Grafik­pro­gramm übertragen kann.

CIECAM

CIECAM97 (von 1997) und CIECAM02 (von 2002) sind weiter verbes­serte Versionen eines Farbraums auf Basis der Erkennt­nisse von CIELAB, die neben der verbes­serten mensch­lichen Wahrnehmung auch noch weitere Umgebungs­va­riablen mit einbe­ziehen. Man bezeichnet sie daher auch als „Farber­schei­nungs­mo­dell“ — das passt aber auch schon in reduzierter Art und Weise für CIELAB (Beachtet die Adaption an den Weißpunkt und die sogenannte Kompression der Hellig­keits­wahr­neh­mung).

CIECAM97 spielt heute keine Rolle mehr. Es war nur ein Zwischen­schritt zum einfa­cheren und gleich­zeitig besseren CIECAM02.

Neither CIELAB or CIELUV are considered "perceptually uniform" nowadays.

CIECAM korri­giert viele Effekte (z.B. die Stevens- und Hunt-Effekte), die im Laufe der Zeit identi­fi­ziert wurden. Somit kann man mit CIECAM Farben korrekter in Relation zuein­ander bringen. Abstände innerhalb von CIECAM entsprechen noch besser den Abständen der mensch­lichen Wahrneh­mung. Es berück­sichtigt in größerem Umfang Dinge wie etwa Bildhel­lig­keit, Farbhin­ter­grund, Bildum­ge­bung, Weißpunkt, Adaptation und Simul­tan­kon­trast. Daher ist CIECAM besser als CIELAB zur Definition und Berechnung von Farben.

CIECAM ist aller­dings auch weit komplexer als CIELAB und benötigt zur Berechnung z.B. viel mehr Infor­ma­tionen zur Umgebung etc. Diese Variablen können natürlich alle auf Standard-Werten belassen werden. Wobei es natürlich am besten wäre die meisten dieser Werte automa­tisch zu bestimmen.

CIECAM02 ist das letzte inter­na­tional empfohlene Modell.

Ein weiter verbes­sertes Model nach CIECAM ist laut Mark Fairchild — einem anerkannten Professor zur Farblehre — nicht so schnell in Sicht. Weitere Verbes­se­rungen würden in erheb­lichen Umfang sehr detail­lierte Forschungen erfor­dern. Die Arbeit geht aber natürlich weiter mit Modellen wie iCAM, die sich aber eher auf den Eindruck ganzer Bilder (soge­nannte Image Color Appea­rance Modelle) fokus­sieren und sehr relevant sind z.B. für die HDR-Fotografie.

CIECAM ist die Basis für das Windows Farbmanagement-System, ist Kerntech­no­logie der HDR-Software Enblend und steht im RAW-Entwickler RawThe­rapee zur Anpassung von Bildern zur Verfü­gung.

Pantone, RAL, HKS und Co

Diese nicht freien Farbsysteme wie Pantone, RAL und HKS kosten eine gute Menge an Geld und helfen im Prinzip nicht mehr als die freien Standards der CIE-Gruppe. In großen Konzernen werden diese Farbsysteme oft verwendet. Klassi­scher­weise kommen sie aus dem Druck­be­reich und garan­tieren auch wirklich die passende Ausga­be­farbe zu erhalten.

Pantone arbeitet zum Beispiel mit extra gemischten Vollton­farben und umgeht daher die reduzierten Möglich­keiten eines auf der Mischung von vier Farben basie­renden CMYK-Druckes. Für den Bildschirm ist aber in jedem Fall eine Umrechnung nach sRGB zur Anzeige erfor­der­lich.

RAL basiert im Kern auf CIELAB, aber bringt nach Auffassung des Herstellers wohl Ordnung und Beherrsch­barkeit in das System.

Inter­essant ist weiterhin, dass es einige Farben in diesen Systemen gibt, die durch große Marken und Unter­nehmen gesperrt sind. Ein paar bekannte Beispiele wären hier:

• Beiersdorf-Blau (Pantone 280)
• Telekom-Magenta (RAL 4010)
• Langenscheidt-Gelb
• Milka-Lila

In den genannten Farbsys­temen wird mit festen Tabellen statt mit Mathe­matik gearbeitet (daher wird auch oft von Farbta­bellen, Farbreihen bzw. Sonder­farben statt Farbsys­temen gespro­chen). Für Abstu­fungen sucht man — je nach System — z.B. innerhalb einer Tabelle nach dem nächsten Farbton in der jewei­ligen Richtung. Es handelt sich um Variation von Pigmen­tan­teilen statt auf Empfindung basie­render Verfahren.

Feiner als mit den Tabellen des Anbieters kann man in diesen Systemen nicht arbeiten. Harmonien lassen sich auch schwer berechnen und auch nicht mathe­ma­tisch darlegen.

Man kann alle Farben — bis auf Schmuck­farben wie Gold — aus diesen Systemen auch als CIELAB/CIECAM definieren. Was im Gegenzug aber nicht bedeutet, dass man diese im Anschluss über CMYK auch drucken kann. CMYK deckt schließlich nicht das volle wahrnehmbare Spektrum ab und so kann man via Pantone, HKS und Co Farben produ­zieren, die es in der CMYK-Welt nicht gibt.

Pantone, RAL, HKS und Co begegnen einem mehrheitlich im Umfeld des Offset-Drucks bzw. dem Druck mit Lack-Farben. Für das Branding großer Marken wird außerdem häufig auf diese Farbpa­letten zurück­ge­griffen.

Fazit

Berechnete Farben sind Urheber- und Lizenz-frei. Und oft möchte man berechnen — jeden­falls sobald man in der Lage ist, Farben wirklich anhand der mensch­lichen Empfindung zu behan­deln.

RGB und CMYK fallen aufgrund des begrenzten Farbumfangs/Gamuts wie erwähnt aus. Feste Tabellen wie Pantone erlauben keine Berechnung und zwingen einen in feste unfle­xible Systeme.

Die Inter­na­tionale Beleuch­tungs­kom­mission (Commission Inter­na­tionale de l'Eclairage, CIE) ist keine Firma, sondern ein recht kleiner weltweit aktiver wissen­schaftlich arbei­tender Verein, der sich der Weiter­ent­wicklung von Farbmo­dellen und Standar­di­sierung von Licht­quellen verschrieben hat.

Was bleibt sind die neueren CIE-Standards wie CIECAM und CIELAB. Nach unserer Einschätzung macht es Sinn bei der Entwicklung von neuen Designs konse­quent auf eines dieser Modelle zu setzen.

CIELAB has become a standard colori­metric space and is one of the most practical and widely imple­mented color models avail­able.

• CIECAM ist dabei unser Favorit zur Berechnung von Farben, da er eine sehr gute Gleich­mä­ßigkeit bei Farbton und Sättigung aufweist und einige relevante Infor­ma­tionen der Umgebung mit beachtet.
• CIELAB bzw. HLC ist vermutlich der sinnvolle Kompro­miss, da dieser aktuell eine weit bessere Verbreitung aufweist und es neben weitrei­chendem Support in Grafik­pro­grammen auch z.B. Farbfächer zu kaufen gibt.

CIELAB als auch CIECAM bilden das volle sichtbare Gamut ab. Solange man die Einzel­werte nicht rundet, lassen sich beide Farbräume verlustfrei konver­tieren. Man kann z.B. über einen HLC-Farbfächer eine Farbe auswählen und anschlie­ßende Berech­nungen zu Harmonien oder Abstu­fungen über CIECAM reali­sieren. Am Ende gibt man dann RGB für den Bildschirm aus bzw. CMYK für den Druck.

Ressourcen

• Water­colors
• Bruce Justin Lindbloom