Theorie der Farbverwaltung

Einführung

Farbmanagement ist die Methode, mit der sichergestellt wird, dass die Farben eines Bildes immer gleich aussehen, egal wie oder wo das Bild betrachtet wird. Dies geschieht mithilfe von Farbprofilen (ICC-Profile, benannt nach dem International Color Consortium). Jeder Anzeigetyp und jede Drucker-/Papierkombination hat sein eigenes Farbprofil. Das Bild hat auch einen definierten Farbraum, und durch die Umwandlung des Bildes zwischen verschiedenen Farbräumen bei der Betrachtung auf zwei verschiedenen Arten von Bildschirmen oder beim Druck stellen wir sicher, dass es immer gleich aussieht (oder zumindest so nahe wie möglich im Rahmen der Möglichkeiten des Ausgabegeräts).

CIE 1931 Farbraum

Der CIE 1931-Farbraum (CIE 1931) bildet alle Farben ab, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden können. Da das menschliche Auge drei Arten von Zäpfchen (Farbrezeptoren) besitzt, hat CIE 1931 drei Parameter (X, Y und Z). Man beachte, dass die Parameter X, Y und Z nicht direkt der Reaktion der einzelnen Zäpfchen entsprechen, aber sie ermöglichen 3 Freiheitsgrade. Weitere Einzelheiten zu diesem Farbraum finden Sie hier: https://de.wikipedia.org/wiki/CIE-Normvalenzsystem

Es handelt sich hierbei nicht um einen Farbraum, der üblicherweise zum Speichern von Bilddaten verwendet wird, aber er ist wichtig, weil er als Zwischenfarbraum verwendet wird und weil er definiert, was "echte" Farben sind (die für das menschliche Auge sichtbaren Farben) und was "imaginäre" Farben sind (die wir nicht sehen können). Die CIE 1931 kann als Hufeisenform visualisiert werden.

Beachten Sie, dass die Außenseite des Hufeisens die Farbe der reinen, monochromatischen Spektrallinien definiert. Dies wird später wichtig sein.

RGB-Farbräume

Unsere Arbeitsfarbräume orientieren sich im Allgemeinen an den Farbachsen Rot, Grün und Blau. Dies entspricht in etwa der Funktionsweise unserer Augen und auch den Leuchtstoffen in den Pixeln eines Bildschirms. Es gibt jedoch eine Vielzahl von RGB-Farbräumen, die sich für unterschiedliche Zwecke eignen und jeweils Vor- und Nachteile haben. Sie können die Vielfalt der Farbräume in diesem Diagramm sehen, das sie im Vergleich zu CIE 1931 zeigen.

Die R-, G- und B-Kanäle eines Bildes werden durch einen Farbraum definiert, der aus drei Primärfarben innerhalb dieses CIE 1931-Raums sowie einem Weißpunkt und einer Tonwertkurve (TRC) für jeden Kanal besteht, die das Gamma jedes Kanals festlegt. (Tatsächlich können TRCs komplexer sein als eine einfache Gammakurve, aber die meisten sind zumindest annähernd eine Gammakurve.) Das obige Diagramm zeigt, dass einige Farbräume wesentlich größer sind als andere: das heißt, sie können einen größeren Teil der sichtbaren Farben darstellen.

Grau-Farbräume

In der Astrofotografie haben wir es sehr oft mit monochromen Bildern zu tun. Diese können natürlich kein RGB-Farbprofil haben. Stattdessen erhalten sie ein Graufarbprofil. Dieses definiert die Tonwertkurve (TRC) des Bildes genau so, wie die RGB-Farbprofile die TRC der einzelnen Kanäle definieren. Unabhängig von der Art des Bildschirms oder Druckers, den Sie verwenden, können monochrome Bilder auf verschiedenen Ausgabemedien originalgetreu reproduziert werden und gleich (oder so ähnlich wie möglich) aussehen.

Bildschirm-Farbprofile

Der für Computergrafiken verwendete "Standard"-Farbraum ist traditionell sRGB. Er wurde 1996 von HP und Microsoft entwickelt und später als IEC 6166-2-1:1999 genormt. Dieser Farbraum kodiert den Farbumfang, der von den damaligen Bildschirmen erreicht werden konnte. Wie in der Abbildung zu sehen ist, kann er nur einen kleinen Teil des gesamten, von der CIE 1931 definierten sichtbaren Farbraums darstellen. Viele Monitore können jedoch auch heute noch kaum besser mehr als sRGB darstellen, und es ist der aktuelle Standardfarbraum für das World Wide Web (WWW), so dass Sie ihn als Exportprofil für jedes Bild verwenden müssen, das in Webbrowsern korrekt angezeigt werden soll, selbst wenn Sie ihn nicht für andere Zwecke verwenden wollen. Es ist auch der angenommene Farbraum für alle Bildformate, die kein Farbprofil unterstützen, und für alle Anwendungen, die kein Farbmanagement haben.

Es liegt jedoch auf der Hand, dass es andere RGB-Farbräume mit viel größeren Farbräumen gibt, z. B. Adobe RGB, Adobe ProPhoto, Rec2020. Diese können einen viel größeren Teil der in CIE1931 definierten echten Farben darstellen. Sie können auch einen viel größeren Farbraum darstellen als die meisten Monitore. Warum sollten diese also von Interesse sein?

Zum einen werden die Monitore immer besser. Wide-Gamut-Monitore sind zwar immer noch nicht weit verbreitet, aber sie werden immer häufiger und erschwinglicher. Wenn Sie Ihre Bilder auf einem Wide-Gamut-Monitor bearbeiten und betrachten, profitieren Sie von satteren Farben, da Sie einen Farbraum mit einem größeren Gamut verwenden. Einige moderne Handys können den gesamten P3-Farbraum anzeigen, der wesentlich größer ist als sRGB und eine umfangreichere Farbpalette ermöglicht.

Druckprofile

Druckprofile können in einigen Bereichen über sRGB hinausgehen (und in anderen Bereichen möglicherweise nicht den gesamten sRGB-Farbraum abdecken). Durch die Bearbeitung in einem Wide-Gamut-Farbraum ist diese Farbfülle - auch wenn sie in der farbumgewandelten Ausgabe auf Ihrem Bildschirm nicht dargestellt werden kann - immer noch vorhanden und wird in qualitativ hochwertigen Ausdrucken deutlich.

Umformungen

Der Sinn von Farbräumen besteht darin, dass ein Bild zu verschiedenen Zeitpunkten seiner Nutzung oft in Ausgabemedien mit unterschiedlichen Farbräumen erscheint. Es kann auf einem professionellen Monitor mit hohem Farbraum erstellt werden, es kann von der Öffentlichkeit auf einfachen sRGB-Monitoren betrachtet werden, und es kann auf einer Reihe verschiedener Drucker gedruckt werden. Jedes dieser Geräte ist in der Lage, unterschiedliche Farbräume wiederzugeben, aber wir wollen, dass das Bild so weit wie möglich auf allen Geräten gleich aussieht. Dies wird durch Farbraumtransformationen erreicht. Da die Farbräume unterschiedlich sind, müssen wir uns leider mit dem Problem auseinandersetzen, wie wir Farben, die aus einem anderen Farbraum transformiert wurden, in einem Farbraum darstellen können, der "außerhalb des Gamuts/Farbraums" liegt.

Farbraumtransformations-Absichten

Die Antwort auf das obige Problem lautet "Absichten/Intentionen". Immer wenn Sie ein Bild auf einem Gerät/Papier betrachten, das einen anderen Farbraum als Ihr Arbeitsprofil hat, wird eine Farbraumtransformation auf das Bild angewendet. Dies ist nicht so einfach wie eine einfache 2-Wege-Zuordnung zwischen zwei Koordinatensätzen. Nehmen wir an, Sie arbeiten in Rec2020. Betrachten Sie die Transformation in das Farbprofil Ihres Monitors. Bedenken Sie, dass Ihr Monitor (nehmen wir an, es handelt sich um ein sRGB-Display) nicht so viele Farben darstellen kann, wie in Rec2020 möglich sind. Der Farbraum muss also alle Farben in Rec2020 auf Farben in sRGB abbilden. Wie er dies tut, wird durch die Rendering-Absicht bestimmt.

Möglicherweise möchten Sie eine Absicht für das Rendering Ihres Bildes für den Bildschirm und eine andere Absicht für andere Zwecke wählen. Die verschiedenen von der ICC definierten und in Siril verfügbaren Rendering-Absichten werden im Folgenden beschrieben.

Tipp

Wahrnehmungsabsicht Die Wahrnehmungsabsicht skaliert die Eingabefarbskala in die Ausgabefarbskala. Alle Farben werden geändert, aber die Beziehungen zwischen den Farben bleiben erhalten. Im Allgemeinen ist die Farbe im Ausgabefarbraum weniger gesättigt, aber die Sättigung im Vergleich zu anderen Farben bleibt erhalten.
Sättigung Der Sättigungs-Absicht skaliert den Eingabefarbraum auf ähnliche Weise in den Ausgabefarbraum, allerdings auf eine Weise, die der Sättigung den Vorrang gibt. Dies ist in der Regel für Bilder mit lebendige, kräftigen Farben besser geeignet als für Fotografien.
Relativ farbmetrisch Die relativ farbmetrische Absicht reproduziert Farben im Gamut/Farbraum akkurat, klammert jedoch Farben, die außerhalb des Farbraums liegen, auf den nächstgelegenen Punkt des Dreiecks, das die Grenzen des Zielfarbprofils darstellt.
Absolut farbmetrisch Die absolut farbmetrische Absicht ist eigentlich nur für das Proofing in der Druckvorstufe von Nutzen.

ICC-Farbprofile und Verfügbarkeit der Absichten

Die ICC definiert die vier oben genannten Absichten (sowie einige andere, die hauptsächlich für die Farbsteuerung in Druckanwendungen verwendet werden), aber nicht alle ICC-Profile unterstützen alle Absichten. Die meisten der in Siril eingebauten Farbprofile sind Matrix Shaper Profile. Diese eignen sich sehr gut als Arbeitsfarbraumprofile, unterstützen aber meist nur die Absicht "Relativ farbmetrisch". Das ist in Ordnung, denn das ist meistens die Absicht, die wir bei der Konvertierung zwischen Farbräumen verwenden wollen. (Warum das so ist, wird weiter unten erklärt.) Wenn Sie in den Voreinstellungen eine Absicht einstellen, den Ihr ICC-Profil nicht unterstützt, greift Siril auf eine Absicht zurück, die unterstützt wird - in der Regel Relativ farbmetrisch.

Anzeige

Für den Bildschirm sollten Sie in der Regel Relativ farbmetrisch verwenden. Dadurch wird die Bildanzeige so konsistent wie möglich mit dem, was jeder andere mit einem farbverwalteten Bildschirm sehen wird, oder wie es aussehen wird, wenn es in einem farbverwalteten Druck-Workflow gedruckt wird.

Gelegentlich können Sie auf Wahrnehmungsmodus umschalten. Damit erhalten Sie keine genaue Farbdarstellung, aber es werden die relativen Farbunterschiede angezeigt, die bei der Darstellung auf Ihrem Bildschirm abgeschnitten werden. Sie können überprüfen, welche Teile des Bildes außerhalb des Anzeigebereichs liegen, indem Sie das Werkzeug Gamut Check im Menü Bildprüfung verwenden - die Pixel, die außerhalb des Anzeigebereichs liegen, werden in hellem Magenta angezeigt. Siril bietet ein integriertes sRGB-Profil mit Unterstützung für die Wahrnehmungs-Absicht und verwendet es automatisch, wenn die Wahrnehmungs-Absicht auf der Registerkarte Einstellungen ausgewählt ist (und wenn kein benutzerdefiniertes Monitorprofil aktiv ist). Wenn Sie ein benutzerdefiniertes Monitorprofil und die Wahrnehmung-Absicht verwenden möchten, müssen Sie sicherstellen, dass Ihr Profil dies unterstützt.

Konvertierung und Speichern

Für die Konvertierung und Speicherung von Dateien sollten Sie fast immer Relative farbmetrisch verwenden. Damit bleiben die Farben korrekt erhalten. Bei der relativen Farbmetrik werden die Farben in der Regel auf den Gamut/Farbraum des Farbraums, in den konvertiert wird, zugeschnitten, aber Sie erhalten ein konsistentes Ergebnis. Bei 32-Bit-Fließkommabildern verwendet Siril eine unbegrenzte Transformation, d. h., anstatt Farben zu beschneiden, werden negative Werte zugelassen. Sie müssen irgendwann beschnitten werden - zum Beispiel bei der Anzeige -, aber sie können gespeichert werden, und die Anwendung einer Farbtransformation in umgekehrter Richtung bringt die ursprünglichen Daten zurück. Es geht nichts verloren.

Soft-Proofing

Für das Softproofing benötigen Sie wahrscheinlich "relativ farbmetrisch". Die absolute Farbmetrik kann nützlich sein, um genau zu simulieren, wie Ihr Bild auf einem bestimmten Druckmedium aussehen wird, da sie den Weißpunkt eines Mediums in einem anderen simuliert (wenn Sie also proofen, wie ein Bild auf dem schmuddeligen, gelblichen Weiß von Zeitungspapier aussehen wird, dann versucht "absolut farbmetrisch", dies über Ihren Monitor zu simulieren), aber für das Softproofing eines breiteren Gamut-Farbraums gegen Ihr Anzeigeprofil sollten Sie wahrscheinlich die relative Farbmetrik verwenden.