Color management

Zwischen der Ein- und Ausgabe eines Bildes besteht immer ein Unterschied.

Mit Farbmanagement (engl. colo(u)r management) soll erreicht werden, dass eine Vorlage, die mit einem beliebigen Eingabegerät erfasst wurde, an einem beliebigen Ausgabegerät möglichst ähnlich wiedergegeben wird.

Grundlagen

Eine hohe Ähnlichkeit der Farben zwischen der Ein- und Ausgabe eines Bildes wird Farbtreue genannt. Um diese Farbtreue zu erreichen, werden Farbmanagementsysteme (engl. CMS, color management system) verwendet, die allerdings niemals eine 100% Übereinstimmung liefern können.

Farbmanagementsysteme benutzen

• geräteabhängige Farbbeschreibungen (Geräteprofile)
• geräteunabhängige Austausch-Farbräume (eng. Profile Connection Space, PCS).

Siehe hierzu auch die Differenzierung von Farbmodell und Farbraum.

Die Aufgabe eines Farbmanagementsystems besteht darin, die geräteabhängigen Farbbeschreibungen (der Ein- und Ausgabegeräte) mit Hilfe des geräteunabhängigen Austausch-Farbraum ineinander zu konvertieren. Dadurch wird erreicht, dass jedes Gerät in einem Farbmanagementsystem die Farben annähernd gleich darstellt.

Ein einfaches Beispiel ist der Ausdruck von farbigen Dokumenten, die mit einem Farbmanagementsystem auf dem Monitor und auf dem Ausdruck annähernd identisch aussehen:

• Als Geräteprofil kommen in der Regel ICC-Profile zum Einsatz.
• Die beteiligten Farbmodelle sind häufig das RGB-Farbmodell (für Digitalkameras und Monitore), und das CMYK-Farbmodell (für Drucker).
• Die beteiligten Farbräume (RGB und CMYK) sind Bestandteile der genannten Farbmodelle.
• Der geräteunabhängige CIELab-Farbraum dient in diesem Fall als Bindeglied zwischen den anderen Farbräumen.

Neben dem L*a*b*-Farbraum, auf dem die gängigen CM-Systeme basieren, gibt es auch andere medienneutrale Farbräume wie etwa L*u*v*, welcher im Gegensatz zu L*a*b eher zur Messung von Lichtfarben benutzt wird. Auch XYZ und xyY sind solche physikalischen Räume, denen gemeinsam ist, alle vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Farben, also das sichtbare Licht, darstellen zu können. Jedoch decken sie nicht das gesamte elektromagnetische Spektrum ab.

Color Management wird beispielsweise häufig in der Druck-, Foto- und Werbeindustrie eingesetzt. Die Nachfrage nach Color-Management-Lösungen steigt nicht nur bei den Profis, sondern auch bei Hobbyfotografen und ambitionierten Amateuren stetig an.

Farbprofile

Wie jeder Mensch individuell Farben wahrnimmt, haben auch Geräte, zumindest Geräteklassen, unterschiedliche Farbräume, in denen sie Farben registrieren oder darstellen. Eine solche Individualität ist durch Konstruktionsunterschiede und Produktionsschwankungen bedingt.
Farbprofile können die Farbdaten einer Geräteklasse oder die Individualität eines speziellen Gerätes wiederspiegeln.

Das Standard-Format für Farbprofile wurde vom ICC (engl. International Color Consortium) entwickelt und in der ISO-Norm 15076 international standardisiert. Jedes an der Konvertierung beteiligte Gerät (Monitor, Digitalkamera, Scanner, etc.) braucht sein eigenes Profil. Es enthält Übersetzungstabellen, anhand derer die Konvertierung der Farbdaten vom bzw. in den PCS (Austauschfarbraum) erfolgt.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein Profil immer nur für einen bestimmten Zustand des betreffenden Geräts gilt. Wird also zum Beispiel die Papiersorte von einem weißen auf ein gelbliches Papier gewechselt, so führen dieselben CMYK-Werte zu abweichenden Farben. Ähnliches gilt für Monitore, wenn zum Beispiel am Helligkeitsregler gedreht wird.

Profilerstellung

IT8.7/1 Target der Firma LaserSoft Imaging AG

Die Profilerstellung basiert auf einer Farbmessung. Dabei werden Farben, deren genauer Farbwert bekannt ist, vom Gerät wiedergegeben und dann die Darstellung mit dem bekannten Wert verglichen. Daraus ergibt sich unter anderem der Gamut, der die Fähigkeit der Farbwiedergabe eines Gerätes beschreibt. Je nach Gerätetyp erfolgt die Erstellung von Profilen auf unterschiedliche Art und Weise. Profile müssen regelmäßig neu generiert werden, da sich insbesondere Monitore im Laufe der Zeit verändern. Herstellerprofile etwa sind nur für die Serie, nicht jedoch für das spezifische Gerät passend.

Bei der Erstellung eines ICC-Profil werden die Ergebnisse eines realen Gerätes mit den geräteneutralen Werten z.B. des Lab-Farbraumes (Modell der sichtbaren Farben) in Bezug setzt.
Beispielsweise zur Erstellung eines Scannerprofils benutzt man eine Vorlage mit vielen kleinen unterschiedlichen Farbfeldern (IT8-Target) und vermisst diese mit einem Spektralphotometer, um die Lab-Werte zu erhalten. Der Scanner liest diese Vorlage ein und kombiniert "Ist"-Lab- und "Ist"-RGB-Werte (Unterschied zu Sollwerten). Wie in einem Wörterbuch werden die vom zu profilierenden Gerät erstellten Farbwerte den vom Spektralphotometer gemessenen Werten gegenübergestellt. Somit kann der gerätespezifische Farbraum mit einem geräteunabhängigen Farbraum (z.B. Lab) verknüpft werden. Dadurch können die Farbwerte des Gerätes, in diesem Beispiel also des Scanners, in Lab umgerechnet werden und eine definierte RGB-Farbe wie bspw. (R=0, B=0, G=255) kann nun farbverbindlich wiedergegeben werden.

Monitore

Monitor mit Colorimeter

Zur Monitorprofilerstellung kommen ein Farbmessgerät (Colorimeter) und eine dazu passende Software zum Einsatz. Das Farbmessgerät ist mit dem Messcomputer und der Software verbunden und wird normalerweise in der Mitte des Monitors positioniert. Nach dem Start des Messlaufes stellt die Software auf dem Monitor nacheinander Farben dar, deren genauer RGB-Wert der Software bekannt ist. Das Farbmessgerät liefert den CIELab-Wert der tatsächlich sichtbaren Farbe an die Software zurück. Nachdem diese Prozedur für alle RGB-Werte durchlaufen worden ist, kann jeder möglichen RGB-Farbe ein CIELab-Wert zugeordnet werden. Beispiel: Die Software stellt ein perfektes Rot = RGB (255,0,0) dar. Das Messgerät liefert zurück, dass der Monitor den Wert CIELab (0.73, 0.26) anzeigt. Damit kann jeder Wert aus RGB nach CIELab übersetzt werden.

• RGB (255,0,0) = CIELab (0.73, 0.26)
• RGB (254,0,0) = CIELab (0.72, 0.25)
• RGB (253,0,0) = CIELab (0.71, 0.24)
• RGB (252,0,0) = CIELab (0.71, 0.23)
• …

Nicht alle Monitore sind in der Lage, die RGB-Werte vollständig wiederzugeben. Das führt dazu, das bei diesen Monitoren verschiedenen RGB-Werten gleiche CIELab-Werte zugewiesen werden.

• RGB (255,0,0) = CIELab (0.70, 0.20)
• RGB (254,0,0) = CIELab (0.70, 0.20)
• RGB (253,0,0) = CIELab (0.70, 0.20)
• RGB (252,0,0) = CIELab (0.70, 0.20)
• …

Diese charakteristischen, gerätespezifischen Eigenheiten der Farbwiedergabe sind der Grund, warum Farbmanagement überhaupt zum Einsatz kommt.

Drucker

Ein Testchart wird mit einem Spektralfotometer ausgemessen

Die Erzeugung von ICC-Profilen für Drucker erfolgt, indem man ein Testchart mit vielen Farbfeldern ausdruckt, deren CMYK-Werte bekannt sind. Anschließend werden die L*a*b*-Werte dieser Farbfelder mit einem Spektralfotometer gemessen. Dadurch wird eine Beziehung zwischen den ausgedruckten CMYK-Daten und den sichtbaren CIE-L*a*b*-Farbwerten hergestellt. Es ist also bekannt, welcher Farbeindruck (L*a*b*-Wert) entsteht, wenn eine bestimmte Tinten- oder Toner-Kombination (CMYK-Wert) auf diesem Drucker ausgegeben wird. In einem Profilerstellungsprogramm werden die gemessenen Daten in eine Form gebracht, die der Spezifikation des ICC (International Color Consortium) entspricht. Es entstehen standardisierte Tabellen, die eine Umrechnung von CMYK in CIELAB und umgekehrt erlauben.
Zu beachten ist, dass man für jede Tinten/Toner- und Papierkombination ein eigenes Profil erstellen muss, um berechenbare und korrekte Druckergebnisse zu erhalten.

Umsetzung

Liegen die Profile für Eingabe- und Ausgabegerät vor, so kann mit Hilfe des Color Management Moduls (CMM) eine Umsetzung der Farbbeschreibungen erfolgen. Das Color Management Modul ist dabei der Farbrechner, der die Werte aus den Tabellen (Farbprofil) liest und falls erforderlich Anpassungen vornimmt.
Auf diese Weise kann Bildpunkt für Bildpunkt eine Umsetzung von RGB-Daten in CIELab-Farbwerte und schließlich in CMYK-Werte für das betreffende Ein- und Ausgabegerät erreicht werden.

Mit Hilfe des Farbmanagements ist es möglich, beliebige Geräte miteinander zu kombinieren und trotzdem das jeweils bestmögliche Ergebnis (je nach Möglichkeiten des Ausgabegeräts) zu erhalten. Das hier beschriebene Vorgehen ist heute in der Druckpraxis Standard.

Literatur

• Jan-Peter Homann: Digitales Colormanagement. 3. Auflage. Springer, Heidelberg 2005, ISBN 354066274X
• Bruce Fraser, Chris Murphy, Fred Bunting: Real World Color Management. 2. Auflage. Peachpit Press, 2004, ISBN 0321267222
• Rolf Gierling: Farbmanagement. 3. Auflage. MITP-Verlag, Bonn 2006, ISBN 3-8266-1626-X
• Andreas Kunert: Farbmanagement in der Digitalfotografie. 2. Auflage, MITP-Verlag, ISBN 3-8266-1645-6
• Hansl Loos: Farbmessung – Grundlagen der Farbmetrik. Verlag Beruf und Schule, Itzehoe 1989, ISBN 3-88013-380-8
• Kurt Schläpfer: Farbmetrik in der grafischen Industrie. 3. Auflage. UGRA Verlag, 2002, ISBN 3-9520403-1-2

Weblinks

• European Color Initiative (ECI)
• Fachartikel über Farbmanagement und dessen Anwendung
• Spiegel-Artikel über Farbmanagement in der Fotografie
• Grundlegendes über Farbmanagement (kostenfreies pd-eff-Book)