Warum wir Farbharmonien immer falsch berechnet haben - moderne Farbharmonien im CIELAB berechnen
Ich habe mich in letzter Zeit intensiver mit Farbharmonien und deren Berechnung beschäftigt und kann ziemlich sicher sagen, dass alle bisherigen Ansätze, Harmonien zu berechnen, falsch waren. Naja, nicht grundsätzlich falsch, aber es gibt wesentlich elegantere Arten, Farbharmonien zu berechnen. Mein neuer Farbgenerator basiert auf einem grundsätzlich neuen Ansatz, der aus einer Grundfarbe nicht nur eine Handvoll Harmonien ableiten kann, sondern nahezu unendlich viele. Dazu sind diese Harmonien nicht nur technisch korrekt, sondern an die menschliche Wahrnehmung angepasst.
Um zu erklären, was ich gemacht habe, muss ich etwas weiter ausholen und nochmal die Geschichte der Farbharmonien erzählen. Auch wenn das alles schon bekannt ist, ist es mir wichtig, das zu wiederholen, um meine Argumentation besser aufzubauen.
Darstellung des sichtbaren RGB Farbraums in einem CIELAB Koordinatensystem.
Die (europäische) Geschichte der Farbharmonien – Zwei Strömungen
Isaac Newton war wohl der erste, der 1705 entdeckte, dass im weißen Licht alle Farben enthalten sind und diese durch die Brechung durch ein Prisma sichtbar werden können. Daraus leitete er sieben Grundfarben ab (Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett) und ordnete diese auch schon in einem ersten Modell eines Farbkreises an. Besonders bedeutend war die Erkenntnis, dass Farbe nicht eine Eigenschaft der Materie ist, sondern des Lichts. Sein Interesse war rein physikalisch und nicht ästhetisch. Es ging ihm um die Zerlegung und systematische Analyse von Licht.
Einen anderen Ansatz, der bewusst in Opposition zu Newton ging, kam noch vor Goethe von der Engländerin Mary Gartside. In der Geschichte wird zwar immer direkt Goethes Farblehre von 1810 erwähnt, aber bei genauerer Forschung zeigte sich, dass Mary Gartside 5 Jahre vor ihm, 1805, ähnliche Gedanken formulierte und Studien dazu veröffentlichte. Es gibt zwar keine Belege, dass Goethe von ihr abgeschrieben hat, aber es ist wahrscheinlich, dass er ihre Werke kannte, und die Überschneidungen sind doch etwas zu stark, um rein zufällig gewesen zu sein.
Mary Gartside begründete eine Farbtheorie, die nicht auf reinen mathematischen Berechnungen stattfinden sollte, sondern auf der menschlichen Ästhetik. Die Farbwirkung nahm in ihrem System den Mittelpunkt ein. Sie arbeitete als Künstlerin mit Aquarellfarbe und beschäftigte sich etwa mit der Wahrnehmung und Harmonie der Farben. So hat sie z.B. festgestellt, dass kalte und warme Farben in einem Bild harmonisch wirken, wenn sie in einem Verhältnis von 1:2 (warm:kalt) vorhanden sind. Ihr Modell einer Farbkugel orientiert sich an dieser Verteilung.
Dem mathematischen Ansatz von Newton folgten Wissenschaftler wie Thomas Young, der den Grundstein für den RGB-Farbraum legte, und Hermann von Helmholtz, der die physiologische Grundlage der Farbwahrnehmung und des Sehapparats erforschte. Daraus entwickelte sich mehr oder weniger das RGB-System, was heute standardmäßig im Mediendesign verwendet wird, und die CMYK-Druckfarben.
Auf der anderen Seite erforschten Künstler und Designer nach Gartside die Farbharmonien auf Basis der Farbwahrnehmung. Es folgten Johann Wolfgang von Goethe, der versuchte, Farbtheorie mit kulturellen Eigenheiten zu verbinden (aus heutiger Sicht oft rassistisch), und später Philipp Otto Runge, der ähnlich wie Gartside ein Modell der Farbkugel entwickelte. Später folgten Johannes Itten, der stärker die Beziehung von Farben untersuchte und Kontraste herausstellte, und Emily Noyes, die Gartsides Theorien weiter entwickelte und eine frühe Form der Farbquantifizierung entwickelte. Daraus entwickelte sich der CIELAB-Farbraum. Und genau das ist der Punkt, an dem ich mit meinem Tool angesetzt habe. Dazu später mehr.
RGB ist denkbar ungeeignet, wenn es darum geht, Farbharmonien zu berechnen
Die meisten aktuellen Tools, mit denen sich Farbharmonien berechnen lassen, arbeiten immer noch auf Basis von RGB oder HSV. Rein mathematisch mag es Sinn machen, in diesem Raum zu rechnen, aber trotzdem wirken die so generierten Harmonien oft unnatürlich oder sogar störend. Ich persönlich konnte diesen Tools nie besonders viel abgewinnen und habe mich lieber nach meiner Intuition gerichtet, um lebendigere Farbpaletten für mich und meine Kunden zu erstellen (oder ich habe, wie alle Designer, einfach woanders geklaut, aber darüber reden wir nicht).
Außerdem wurde bisher immer ein sehr statischer Ansatz verwendet. Eine Grundfarbe führte zu einer stark limitierten Anzahl von Paletten, die keine Variation, Anpassung oder sonstiges erlaubten.
Mein Ansatz: 3D-Farbharmonien im RGB-Farbraum
Meine eigentliche Idee war es, Farbharmonien nicht mehr, wie üblich, in einem 2D-Raum zu berechnen, sondern auch alle hellen und dunklen Farben mit einzubeziehen und in den 3D-Raum zu gehen. Die Theorie war recht einfach: Wenn wir Harmonien im 2D-Raum finden, indem wir Dreiecke oder Quadrate in einen Farbkreis zeichnen, müsste das eigentlich auch in einem 3D-Raum gehen, und diese Formen müssten sich eigentlich in alle Richtungen drehen lassen, und eigentlich müssten dabei auch Harmonien entstehen. Eigentlich…
Meine ersten Versuche in RGB waren eher mühsam. Mir ist es zwar gelungen, Formen im 3D-Raum zu erstellen und diese zu rotieren, aber die Paletten waren nicht so harmonisch, wie ich es mir erhofft hatte.
Ich war schon kurz davor, das Projekt zu verwerfen, aber stattdessen beschäftigte ich mich nochmal näher mit alten und neuen Farbtheorien, und wie oben schon erwähnt, fand ich den CIELAB-Farbraum.
Die Lösung: Der CIELAB-Farbraum
Der CIELAB-Farbraum wurde 1931 von der CIE (Commission Internationale de l’Éclairage) definiert und wurde maßgeblich 1976 und 2000 weiterentwickelt. Ziel war es, beide oben genannten Strömungen zu verbinden und einen mathematischen Ansatz zu liefern, der sowohl objektive Analyse von Farbwerten erlaubt, als auch subjektive menschliche Wahrnehmung mit einbezieht.
Ein Beispiel dafür ist z.B. das Weber-Fechner-Gesetz, das besagt, dass die Reizunterscheidung bei zunehmender Intensität von Reizen abnimmt. Wenn du ein Gewicht von 100g in der Hand hältst und kontinuierlich Gewicht hinzugefügt wird, wirst du etwa bei 102g anfangen, einen Unterschied zu bemerken. Wenn du aber ein Gewicht von 1000g in der Hand hältst, merkst du erst bei ca. 1020g einen Unterschied. Das Gleiche gilt auch für intensivere Farbtöne. Wir reagieren wesentlich sensibler auf die Unterscheidung von mittleren Farbtönen als auf sehr helle oder dunkle Farbtöne. Mathematisch gesprochen steigt die Wahrnehmung eines Reizes nicht linear, sondern logarithmisch zur Reizintensität.
Diese und weitere Wahrnehmungsverzerrungen sind in den CIELAB-Farbraum eingerechnet, und als Basis für die Einheiten innerhalb des Raumes gibt es die Konstante ∆E. 1 ∆E entspricht etwa der kleinstmöglichen Unterscheidung von zwei Farben zueinander, wobei ∆E dann größere Abstände beschreibt, wenn die Farben intensiver werden. Daraus ergibt sich ein verzerrter Farbraum, der eher die Form eines Blobs hat und sich nicht in einer Kugel oder einem Würfel darstellen lässt.
Mein neuer Ansatz: 3D-Farbharmonien im CIELAB-Farbraum
Erstmal hat sich das ganz leicht angehört, aber die Umsetzung war dann doch viel komplizierter als gedacht. Im Gegensatz zum regelmäßigen RGB-Farbraum ist CIELAB nämlich weder kugelförmig, noch quadratisch, sondern hat die Form eines Blobs (eine unregelmäßig verzerrte Form).
Das macht es nicht gerade leicht, Berechnungen in diesem Raum durchzuführen, aber mit viel Geduld und der Hilfe von KI konnte ich die Probleme lösen. Die aktuelle Version meines Farbgenerators ist fähig, Farbharmonien in CIELAB zu berechnen und diese in einem 3D-Raum darzustellen. Und das Beste: Meine Theorie mit der Rotation funktioniert wirklich. Jede Rotation bringt eine neue Farbpalette hervor, die wieder harmonisch aussieht, zumindest für mein Auge.
Du kannst gerne selbst mein Tool testen und mir Feedback senden.
Wie es weiter geht
Der erste Schritt ist auf jeden Fall geschafft, und erste Ergebnisse können erzielt werden. Das Eintauchen in die Farbtheorie hat aber noch unzählige weitere Theorien in meinem Kopf freigesetzt, und ich denke, dass wir gerade erst ganz am Anfang einer modernen Farbtheorie stehen. Denkbar ist, dass wir auf dieser Basis eine Art Notensystem für Farben entwickeln können, wir könnten kulturelle Eigenheiten mit in die Berechnungen einfließen lassen oder Paletten mit bestimmten Stimmungen einfärben lassen…
Es wird auf jeden Fall weiter gehen, und ich bin gespannt auf Reaktionen, Feedback und Ideen. Trage dich auch gerne für meinen Newsletter ein und folge mir auf den gängigen Kanälen.
