Begriffe des Color Management

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Absolut Farbmetrisches Rendering  

Absolut farbmetrisches Rendering (absolute colorimetric) bedeutet eine 1:1-Übertragung aller Farben aus dem Quellfarbraum in den Zielfarbraum, sofern das möglich ist. Quellfarben, die nicht in den Zielfarbraum passen, also dort nicht abbildbar sind, werden dabei weggeschnitten, was bedeutet, dass diese Farben mit der nächstmöglichen Farbe im Zielfarbraum wiedergegeben werden. Dieses sog. "Gamut-Clipping" ist normalerweise unerwünscht und Farbkonvertierungen, bei denen es auftritt, sollten vermieden werden (z.B. großer Quellfarbraum -> kleiner Zielfarbraum).
Der absolut farbmetrische Rendering Intent kompensiert weder Schwarzpunkt noch Weißpunkt, das bedeutet:
Schwarz, sofern es im Quellfarbraum heller ist als im Zielfarbraum, wird in letzterem auch entsprechend hell wiedergegeben. Ist das Schwarz des Quellfarbraumes dunkler, als das des Zielfarbraumes, kann es dort nicht abgebildet werden und wird geclippt. Selbiges geschieht in einem solchen Fall auch mit allen anderen "zu dunklen" Farben des Quellfarbraums, was zu einem Verlust der Tonwertunterschiede in den dunklen Bereichen (Tiefenzeichnung) führt.
Weiß und andere helle Farbtöne des Quellfarbraumes werden bei absoluter Farbmetrik ebenfalls geclippt, wenn sie außerhalb des Zielfarbraumes liegen. Bei abweichender Chromatizität der Weißpunkte beider Farbräume führt das dazu, dass das Quell-Weiß im Zielfarbraum mit einem Farbstich (und meist zu dunkel) abgebildet wird, weil der tatsächliche Quellweißpunkt (in seiner vollen Helligkeit) im Zielfarbraum keine farbmetrische Entsprechung hat. Ist der Weißpunkt des Quellfarbraumes dunkler und chromatisch nicht zu stark abweichend von jenem des Zielfarbraumes, kann er dort korrekt abgebildet werden. Hier spricht man von einer Weißpunkt-Simulation.

Absolute Farbmetrik ist die einzig "korrekte" Abbildungsmethode, dennoch kommt sie in der Praxis fast nur beim Proofing zum Einsatz, wo es um visuelle Simulation geht. Alle anderen Rendering Intents zielen darauf ab, die farblichen Möglichkeiten des Zielfarbraumes bestmöglich zu nützen oder zumindest Weißpunkt und neutrale Grautöne an jene des Zielfarbraumes anzupassen.

Absolute Farbbeschreibungen  

Absolute Farbbeschreibungsmethoden sind von einzelnen Darstellungs- oder Drucktechnologien unabhängig - ihre Farbwerte stehen also nicht in einem relativen Bezug zu Grundfarben eines Farbmischsystems, wie z.B. RGB. Absolute Farbwerte liegen z.B. im L*a*b-Modell vor. Bitte weiterlesen unter: Geräteunabhängige Farbsysteme.

Additive Farbmischung  

Das additive Farbmischsystem (additive color) ist grundlegend an das (trichromatische) Funktionsprinzip des menschlichen Farbsehens gekoppelt. Der Umstand, dass wir z.B. rote und grüne Lichtanteile gemeinsam als gelben Farbeindruck wahrnehmen, Rot und Blau als Magenta und Blau und Grün als Cyan, erlaubt uns, beliebige Farbeindrücke durch "Zusammenleuchten" mehrerer farbiger Lichtquellen zu erzeugen.

Das ideale additive Farbmischsystem beinhaltet Lichtquellen, deren Farben (oder Spektrale Verteilung) möglichst genau den Empfindlichkeitsbereichen der drei Farbrezeptortypen des menschlichen Auges entsprechen bzw. diese möglichst selektiv reizen. Daraus ergibt sich das RGB-System mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau. Leuchten z.B. diese Grundfarben zusammen mit gleicher Intensität, werden Rezeptoren im Auge gleichermaßen gereizt und es ergibt sich ein weißer oder neutral-grauer Farbeindruck. Bunte Farbeindrücke ergeben sich durch unausgewogenere Mischverhältnisse der Grundfarben. Computermonitore oder Fernseher sind Paradebeispiele für das additive Farbmischsystem. (Siehe auch: Subtraktive Farbmischung.)

Arbeitsfarbräume  

Bei der Arbeit mit Color Management-Applikationen wird zumindest für den RGB-Modus ein Arbeitsfarbraum (working color space, internal color space, in Folge AFR) in den Grundeinstellungen festgelegt. Manche Programme können den AFR auch dynamisch, also für jedes Dokument separat, verwalten. AFR liegen - wie andere Farbräume - in Form von Farbprofilen vor.

Das Konzept des AFRs wird verständlich, wenn man die Geschichte der digitalen Bildbearbeitung betrachtet. Noch vor wenigen Jahren war das Bezugssystem für RGB-Farben der Computermonitor selbst bzw. dessen Farbraum. Dies hatte zur Folge, dass in jedem Fall bei der Konvertierung (z.B. in den CMYK-Modus) von den Bildschirmfarben und deren Farbraum ausgegangen werden musste. Nachdem übliche Computermonitore aber vor allem im Cyan-Grünbereich nur wesentlich ungesättigtere Farbtöne darstellen können, als hochwertige Vierfarbendrucke, gab es dadurch Farbbereiche, die beim Arbeiten in RGB keine farbmetrische Entsprechung für gesättigte CMYK-Farben haben konnten, also entweder verloren gingen oder nicht korrekt farbmetrisch behandelt wurden. Um dieses Problem zu lösen, wurden RGB-Arbeitsfarbräume geschaffen, deren idealisierte Farbumfänge besser zum Bearbeiten und Kommunizieren von Farben geeignet sind, als die variablen, oft zu kleinen Monitorfarbräume. Der Preis dafür war, dass für die Darstellung am Monitor zusätzliche Farbumrechnungen nötig wurden, nämlich die Abbildung des AFR in den Monitorfarbraum (=Monitorkompensierung). Für heutige Workstations stellt dieser Rechenaufwand aber keine merkliche Verlangsamung mehr bei der Arbeit dar.

AFR liegen als Farbprofile vor. Die Wahl des AFR ist für die Art der jeweiligen Arbeit damit entscheidend. Kleinere AFR sind im Allgemeinen unproblematischer, lassen aber ggf. anspruchsvolle Farbreproduktionen nicht zu, die mit größeren AFR und entsprechender Erfahrung möglich sind.

"Größere" AFR sind dann sinnvoll, wenn A) Farbmetrische Konvertierungsmethoden verwendet werden (siehe: Rendering Intents) und B) die verwendeten Zielfarbräume (z.B. CMYK Euroskala) groß sind. Beides ist in der DTP-Praxis häufig der Fall.

Es gibt viele RGB-Arbeitsfarbräume, die folgenden vier sind die wichtigsten:

Adobe RGB (1998) - Standard-AFR von Adobe-Grafikprogrammen. Größer als gängige Monitorfarbräume, wenn auch nicht groß genug, um alle CMYK-Farbräume zu "umfassen". (D65-Weißpunkt, Gamma 2,2)

sRGB - ein eher kleiner Farbraum, nicht ideal für High-end Farbmetrik aber gut für Büro-Anwendungen, Webdesign und zum Austausch farblich weniger anspruchsvoller Dokumente. Siehe sRGB, 3D-Ansicht.

ColorMatch RGB - Von der Größe sRGB nicht unähnlich, allerdings mit Gamma 1.8, und einem D50-Weißpunkt was typischen Drucktechniken eher entspricht als sRGB (Gamma 2.2/D65), und dadurch im Druckbereich geringere Interpolationsverluste bei der Konvertierung nach sich zieht.

ECI-RGB - der von der European Color Initiative spezifizierte und favorisierte Arbeitsfarbraum für DTP. ECI-RGB v1.0 ist der größte der erwähnten Farbräume (3D-Ansicht.), hat ebenfalls Gamma 1.8/D50 und kann alle Farben des hochwertigen 4-Farben-Offsetdrucks farbmetrisch abbilden. ECI-RGB sollte als echter Profi-Farbraum betrachtet werden. Zum Arbeiten mit perzeptivem Rendering ist er - vor allem bei mangelnder Erfahrung - eher ungeeignet. Aktualisierung: 2007 hat die ECI die Version 2.0 ihres Arbeitsfarbraums herausgegeben. Wesentlichster Unterschied zur Version 1 ist der Wechsel vom für den Druckbereich "klassischen" Gamma 1.8 zu einer Helligkeitscharakterisierung, die jener der L-Achse im L*a*b-Farbraum nahekommt. Dadurch liegen Tonwerte in ECI-RGB v2.0 "besser verteilt" vor, was vor allem in den dunklen Bereichen beim Editieren zu einem der Wahrnehmung eher entsprechenden Verhalten führt.

In jedem Fall ist der RGB-Arbeitsfarbraum ein abstrakter, der auf Monitoren oft nicht komplett abbildbar ist. Er ist also eine Art "Transportcontainer", der den Verlust von Farbinformation im Color Management Workflow verhindern soll. RGB-Arbeitsfarbräume sollten beim Speichern immer in das Dokument eingebettet werden!

CMYK- und Graustufen-AFR erfüllen im Prinzip den selben Zweck wie RGB-AFR, allerdings mit Einschränkungen. Die Bezeichnung CMYK-Arbeitsfarbraum ist eine unglückliche, denn man sollte im CMYK-Modus möglichst nicht "arbeiten". Graustufenfarbräume werden in ICC-Farbprofilform noch nicht von allen Applikationen unterstützt und beinhalten nur Informationen über die Helligkeitsverteilung (also Schwarzpunkt und Weißpunkt und eine Tonwertübertragungskurve). Im Moment ist hier im Glossar keine detailliertere Behandlung dazu vorgesehen.

Bit-Tiefe  

Allgemeines
Die für Farbinformationen verwendete Menge an möglichen Zahlenwerten wird in Bit pro Pixel (bits per pixel) angegeben. Normalerweise werden Farben am Computer mit einer Bit-Tiefe (bit-depht) von 8 Bit pro Farbkanal verarbeitet und gespeichert. 8 Bit ergeben 256 mögliche Kombinationen (2^8). Bei 3 Farbkanälen (z.B. bei RGB oder L*a*b) spricht man daher von 24 Bit (3×8), was in der Kombination zu über 16 Millionen möglichen Farben führt. Grauwerte werden normalerweise ebenfalls mit 8 Bit kodiert. Nachdem Grauwertbilder nur einen einzigen Kanal besitzen, ergibt das 256 Helligkeitsstufen.

Zwar sind für die Druckausgabe 256 Tonwerte pro Farbkanal ausreichend, zu wenig sind sie aber dann, wenn im Zuge der Bildbearbeitung massive Eingriffe in der Tonwertverteilung nötig sind. Wird z.B. ein sehr dunkles Bild stark aufgehellt, bleiben von den ursprünglichen 256 Tonwerten ggf. nur mehr 80 oder weniger übrig (=Tonwertspreizung). Derartiges ist in der Druckausgabe bereits sichtbar. Speziell wenn weiche Übergänge oder Farbverläufe vorliegen, werden in solchen Fällen Streifen sichtbar (=banding).

Um diesen Effekt zu vermeiden, gibt es in der professionellen Bildverarbeitung die Möglichkeit, Farbinformationen mit höheren Bit-Tiefen zu verwenden. 10 Bit ergeben bereits 1024 Tonwerte, 16 Bit erlauben 65.536 Helligkeitsstufen. Wirklich sinnvoll ist diese Arbeitsweise aber nur dann, wenn die Farbinformationen bereits bei der Bilderfassung (Scanner, Kamera) mit höheren Bit-Tiefen gewonnen werden können.

Bit-Tiefe und Color Management
Bei Farbkonvertierungen treten im Prinzip ähnliche Probleme auf wie bei manuellen Tonwertveränderungen. Auch hier steigt durch wiederholte Umrechnungen von Farbwerten (vor allem bei großen Farbräumen) die Tonwertspreizung. Das L*a*b-Farbmodell mit 8 Bit pro Kanal ist besonders anfällig für Verluste, denn L*a*b beschreibt Farben mathematisch ganz anders als RGB oder CMYK. Das an sich führt bei Konvertierungen von und nach L*a*b schon zu vielen Interpolationen. Zudem muss L*a*b alle sichtbaren Farben darstellen können - für diesen großen Farbbereich bieten 8 Bit pro Kanal eigentlich zu wenige "Farbpositionen". Dazu kommt, dass in der Praxis von den im L*a*b-Modell möglichen Farben nur ein kleiner Teil genutzt wird. L*a*b mit 8 Bit pro Kanal ist daher keine optimale Lösung, 16 Bit pro Kanal hingegen - also 48-Bit-L*a*b - ist für Color Management quasi perfekt und wird möglicherweise (hoffentlich) bald Standard zur medienneutralen Kommunikation hochqualitativer Farbdokumente.

Warum also nicht gleich 16 Bit pro Kanal?
Der Hauptgrund ist einfach: 16 ist das Doppelte von 8. 16-Bit Dokumente benötigen also exakt zwei mal so viel Speicherplatz wie "8-bittige". Der zweite Grund ist, dass viele Bilderfassungsgeräte - zumindest im unteren Preissegment - noch nicht wesentlich über 8 Bit pro Kanal hinauskommen bzw. die mitgelieferte Software und auch viele Applikationen höhere Bit-Tiefen nicht korrekt verarbeiten. Letzter Grund: Neuerungen brauchen Zeit ... und Anwender.

CMYK-Farben  

CMYK (für Cyan, Magenta, Yellow und Key=Schwarz) ist der Farbmodus für den Skalen-Vierfarbendruck. Im Gegensatz zu den meisten anderen Farbmodi, die im Farbworkflow relevant sind, besitzt er 4 Farbkanäle und benötigt daher mindestens 32 Bit pro Pixel (4×8). Über CMYK-Farben ließe sich hier sehr viel schreiben - ich beschränke mich einstweilen nur auf ein paar praktische Aspekte. CMYK ist oft das Endprodukt digitaler Farbbehandlung - der sinnvolle Abschluss des Color Management Workflows. CMYK - und alle Schwierigkeiten damit - man könnte behaupten, dafür wurde Color Management erst erfunden.

Erst mal beruht CMYK auf dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung, die nicht nur theoretisch komplexer als die additive, sondern im echten Leben zusätzlich sehr stark produktionstechnisch beeinflusst ist. Anders als etwa bei RGB-Farben, spielen bei der mathematischen Beschreibung von CMYK-Farben und deren Farbräumen Formeln und Funktionen eine sehr untergeordnete Rolle. Die Ergebnisse im Vierfarbendruck sind von so vielen "analogen" Faktoren abhängig, dass ohne Messwerte gar nichts geht. Wir haben es hier also mit einer "empirischen Wissenschaft" zu tun, deren Gesetze sich mathematisch gegenwärtig nicht eindeutig formulieren lassen. Das hat Konsequenzen:

Gutes CMYK heißt gutes Farbprofil. Ohne geeignetes Farbprofil für das jeweils verwendete Druckverfahren+Bedruckstoff kann man im ICC Color Management Workflow keine guten Ergebnisse erzielen. So einfach ist das. Derartige Maschinenprofile sollten eigentlich von Druckereien und Druckerherstellern zur Verfügung gestellt werden, leider ist das nur selten der Fall. Nachdem die Idee der individuellen (und aufwendigen) Maschinenprofilierung nicht zu fruchten scheint, versucht man inzwischen, Druckstandards und Standard-Farbprofile (wie z.B. "ISOcoated") zu etablieren und diese auch durch Zertifizierung verbindlich zu machen. Das ist zwar keine optimale Lösung, es ist aber besser, als gar keine brauchbaren Farbprofile zu besitzen.

CMYK-Farbprofile sind groß. Sie bestehen (intern) aus Tabellen von Tausenden Messwerten und können daher über 2 MB in Anspruch nehmen. Das Einbetten solcher Profile in Dokumente wirkt sich - vor allem bei kleinen Dateien - merklich auf den Speicherplatzbedarf aus.

CMYK-Farben soll man in Ruhe lassen. Nachdem das praktische Druckergebnis wesentlich von Faktoren wie dem Schwarzaufbau und dem Gesamtfarbauftrag abhängt, soll man an CMYK-Farben nicht zu viel "herumdrehen". Ich empfehle dringend, Farbkorrekturen im CMYK-Modus nur sehr eingeschränkt und nur in den Mittelbereichen durchzuführen. Gröbere Eingriffe und Manipulationen sind tabu! Wiederholtes Hin-und-her-Konvertieren zwischen RGB (oder L*a*b) und CMYK sind der Bildqualität abträglich. Sinnvoll ist also, erst dann zu "CMYKen", wenn die Bildbearbeitung abgeschlossen ist.

Darstellung von CMYK-Farben am Monitor kann nur eine Näherung sein, wenn auch im Idealfall eine sehr gute. Aus den physikalischen Unterschieden der beiden Farbmischsysteme, viel mehr aber noch durch Einflüsse des Umgebungslichtes und Schwankungen in den Produktionsprozessen resultiert, dass es keine 100%igen Vorhersagen für CMYK-Farben am Bildschirm geben kann. Gut eingerichtete Farbworkflows und -arbeitsplätze ermöglichen eine "hinreichende" Darstellungsqualität, die mit ausreichend Erfahrung auf Benutzerseite auch sehr hohe Anforderungen erfüllen kann. Ohne diese Voraussetzungen liegen CMYK-Farben oft völlig daneben. Das Problem bei CMYK: Herumprobieren in Vierfarbendruck kann teuer werden.

[Anm: Ich schließe das Schlagwort CMYK-Farben hiermit ab, wohlwissend, dass noch einiges fehlt. Ich werde versuchen, dies im Lauf der Zeit zu ergänzen.]

CRT-Monitore  

CRT steht für "cathode ray tube" und bedeutet "Kathodenstrahlröhre". Als CRT-Monitore bezeichnet man also Bildschirme, die eine Bildröhre verwenden - im Gegensatz zu LCD/TFT- und Plasma-Monitoren (LCD=Liquid Crystal Display, TFT=Thin Film Transistor). Zukünftig wird es noch andere Monitorarten geben, die auf unterschiedlichen LED- oder Lasertechnologien beruhen werden.

Chromatizität  

Ein Unwort und umgangssprachlich noch dazu schwer zu erfassen. Chromatizität (auch Chrominanz, chromaticity) bedeutet "Farbigkeit", ein an sich nicht besonders aussagekräftiges Wort. Chromatizität versteht man am besten, wenn man versucht, eine Farbe in deren Helligkeit und "den Rest" zu zerteilen. Dieser Rest ist die Chromatizität, also eine zusammengefasste Angabe über Farbton (Farblage) und Sättigung. Dass das kein einzelner Zahlenwert sein kann, ist naheliegend. Chromatizitätsangaben (XYZ-Farbmodell) werden in der Color Management Anwendung selten direkt verwendet, sie gehören zum internen, mathematischen und messtechnischen Teil von CM und dienen z.B. zur Beschreibung der Phosphorfarben (RGB-Primaries) eines Monitors. Wer mehr wissen möchte: Wikipedia/Chrominanz.

Color Management Systeme (CMS/CMM)  

Color Management Systeme (bzw. Color Management Module) sind meist eigenständige Programmbibliotheken ohne eigene grafische Benutzeroberfläche, die entweder im Betriebssystem bereits vorinstalliert sind oder im Rahmen von Color Management-fähigen Applikationen installiert werden. Unter MS Windows ist "ICM" das systemeigene CMS, unter Apple Mac OS "ColorSync". Adobe-Applikationen verwenden ihr eigenes System "ACE" (bzw. "Adobe CMM") und viele andere CM-fahige Apllikationen beinhalten "Kodak Digital Science CMM" oder andere (wie "LinoColor", "Logo CMM", etc.) im Lieferumfang. Das Open-Source System LittleCMS ist mittlerweile in fast allen Linux-Distributionen enthalten, SGI IRIX beinhaltet das eigene "Coloratura CMS", etc.

Vom Funktionsprinzip her sind all diese CMS/CMM identisch, weil sie den Spezifikationen des ICC folgen. In der Praxis unterscheiden sich die Ergebnisse bei der Verwendung verschiedener Systeme manchmal geringfügig. Die Abweichungen sind aber marginal.
CMS/CMMs sind also für die Ausführung von ICC-Farbberechnungen zuständig und werden von den Applikationen damit im Hintergrund "beauftragt". Welches CMS/CMM tatsächlich im Einzelfall verwendet wird, ist für den Anwender nicht immer ersichtlich oder beeinflussbar. Es spielt im hier diskutierten allgemeinen Kontext auch keine Rolle.

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