Farbmanagement - Color management

In digitalen Bildverarbeitungssystemen ist Farbmanagement (oder Farbmanagement ) die kontrollierte Konvertierung zwischen den Farbdarstellungen verschiedener Geräte, wie Bildscanner , Digitalkameras , Monitore, Fernsehbildschirme, Filmdrucker, Computerdrucker , Offsetdruckmaschinen und entsprechende Medien.

Das Hauptziel des Farbmanagements besteht darin, eine gute Übereinstimmung zwischen den Farbgeräten zu erzielen. Beispielsweise sollten die Farben eines Frames eines Videos auf einem LCD-Monitor eines Computers , auf einem Plasma-TV-Bildschirm und auf einem gedruckten Poster gleich erscheinen. Farbmanagement hilft dabei, auf all diesen Geräten das gleiche Erscheinungsbild zu erzielen, vorausgesetzt, die Geräte sind in der Lage, die erforderlichen Farbintensitäten zu liefern. Bei der Fotografie ist es oft entscheidend, dass Prints oder Online-Galerien so erscheinen, wie sie gedacht sind. Das Farbmanagement kann keine identische Farbwiedergabe garantieren, da dies selten möglich ist, aber es kann zumindest eine bessere Kontrolle über eventuell auftretende Änderungen geben.

Teile dieser Technologie sind im Betriebssystem (OS), in Hilfsbibliotheken, in der Anwendung und in Geräten implementiert. Eine plattformübergreifende Ansicht des Farbmanagements ist die Verwendung eines ICC-kompatiblen Farbmanagementsystems. Das International Color Consortium (ICC) ist ein Industriekonsortium, das definiert hat:

  • Ein offener Standard für ein Color Matching Module (CMM) auf Betriebssystemebene
  • Farbprofile für:
    • Geräte, einschließlich Devicelink-Profilen, die eine vollständige Farbtransformation vom Quellgerät zum Zielgerät darstellen
    • Arbeitsräume , die Farbräume, in denen Farbdaten manipuliert werden sollen

Neben der Verwendung von ICC-Profilen gibt es noch andere Ansätze für das Farbmanagement . Dies ist teilweise auf die Geschichte und teilweise auf andere Bedürfnisse als die ICC-Standardabdeckungen zurückzuführen. Die Film- und Rundfunkindustrie verwendet einige der gleichen Konzepte, verlässt sich jedoch häufig auf begrenztere Boutique-Lösungen. Die Filmindustrie verwendet beispielsweise häufig 3D-LUTs ( Lookup-Table ), um eine vollständige Farbtransformation für eine bestimmte RGB-Kodierung darzustellen. Auf Verbraucherebene gilt das Farbmanagement derzeit eher für Standbilder als für Videos. Betriebssysteme wie macOS, iOS und Android können systemweit Farbmanagement für Videos durchführen, während unter Windows Videofarbmanagement praktisch nicht vorhanden ist.

Überblick

  1. Charakterisieren. Jedes Gerät mit Farbmanagement erfordert eine personalisierte Tabelle oder ein "Farbprofil", das die Farbreaktion dieses bestimmten Geräts charakterisiert.
  2. Standardisieren. Jedes Farbprofil beschreibt diese Farben relativ zu einem standardisierten Satz von Referenzfarben (dem "Profilverbindungsraum").
  3. Übersetzen. Farbmanagement-Software verwendet dann diese standardisierten Profile, um Farben von einem Gerät auf ein anderes zu übertragen. Dies wird normalerweise von einem Farbmanagementmodul (CMM) durchgeführt.

Hardware

Charakterisierung

Siehe auch: ICC-Profil

Um das Verhalten verschiedener Ausgabegeräte zu beschreiben, müssen diese in Bezug auf einen Standardfarbraum verglichen (gemessen) werden . Oft wird zuerst ein als Linearisierung bezeichneter Schritt durchgeführt, um den Effekt der Gammakorrektur rückgängig zu machen, die durchgeführt wurde, um das Beste aus den begrenzten 8-Bit-Farbpfaden herauszuholen . Zu den Instrumenten, die zum Messen von Gerätefarben verwendet werden, gehören Kolorimeter und Spektralfotometer . Als Zwischenergebnis wird die Geräteskala in Form von gestreuten Messdaten beschrieben. Die Transformation der gestreuten Messdaten in eine für die Anwendung nutzbare, regelmäßigere Form wird als Profiling bezeichnet . Profiling ist ein komplexer Prozess, der Mathematik, intensive Berechnungen, Urteile, Tests und Iterationen umfasst. Nach Abschluss der Profilierung wird eine idealisierte Farbbeschreibung des Gerätes erstellt. Diese Beschreibung wird als Profil bezeichnet .

Kalibrierung

Hauptartikel: Farbkalibrierung

Die Kalibrierung ist wie die Charakterisierung, außer dass sie die Justierung des Geräts und nicht nur die Messung des Geräts umfassen kann. Farbmanagement wird manchmal durch die Kalibrierung von Geräten auf einen gemeinsamen Standardfarbraum wie sRGB umgangen ; Wenn eine solche Kalibrierung gut genug durchgeführt wird, sind keine Farbübersetzungen erforderlich, damit alle Geräte Farben konsistent verarbeiten. Diese Vermeidung der Komplexität des Farbmanagements war eines der Ziele bei der Entwicklung von sRGB.

Farbprofile

Eine 3D-Ansicht von zwei ICC-Profilen

Einbettung

Bildformate selbst (wie TIFF , JPEG , PNG , EPS , PDF und SVG ) können eingebettete Farbprofile enthalten , sind aber vom Bildformat nicht erforderlich. Der Standard des International Color Consortium wurde geschaffen, um verschiedene Entwickler und Hersteller zusammenzubringen. Der ICC-Standard erlaubt den Austausch von Ausgabegerätemerkmalen und Farbräumen in Form von Metadaten . Dies ermöglicht das Einbetten von Farbprofilen in Bilder sowie das Speichern in einer Datenbank oder einem Profilverzeichnis.

Arbeitsräume

Arbeitsräume wie sRGB , Adobe RGB oder ProPhoto sind Farbräume, die gute Ergebnisse bei der Bearbeitung ermöglichen. Pixel mit gleichen Werten von R,G,B sollten beispielsweise neutral erscheinen. Die Verwendung eines großen Arbeitsbereichs (Gamut) führt zu einer Posterisierung , während die Verwendung eines kleinen Arbeitsbereichs zu Clipping führt . Dieser Kompromiss ist eine Überlegung für den kritischen Bildbearbeiter.

Farbtransformation

Farbtransformation oder Farbraumkonvertierung ist die Transformation der Darstellung einer Farbe von einem Farbraum in einen anderen. Diese Berechnung ist immer dann erforderlich, wenn Daten innerhalb einer Farbmanagementkette ausgetauscht und von einem Color Matching Module durchgeführt werden . Das Umwandeln von profilierten Farbinformationen auf verschiedene Ausgabegeräte wird erreicht, indem die Profildaten in einen Standardfarbraum referenziert werden. Es erleichtert die Konvertierung von Farben von einem Gerät in einen ausgewählten Standardfarbraum und von diesem in die Farben eines anderen Geräts. Indem sichergestellt wird, dass der Referenzfarbraum die vielen möglichen Farben abdeckt, die Menschen sehen können, ermöglicht dieses Konzept den Austausch von Farben zwischen vielen verschiedenen Farbausgabegeräten. Farbtransformationen können durch zwei Profile (Quellprofil und Zielprofil) oder durch ein Devicelink-Profil dargestellt werden. Bei diesem Prozess sind Näherungen erforderlich, die sicherstellen, dass das Bild seine wichtigen Farbqualitäten behält und die Möglichkeit gibt, zu kontrollieren, wie die Farben geändert werden.

Profilanschlussraum

In der Terminologie des International Color Consortium kann eine Übersetzung zwischen zwei Farbräumen einen Profilverbindungsraum (PCS) durchlaufen: Farbraum 1 → PCS ( CIELAB oder CIEXYZ ) → Farbraum 2; Konvertierungen in und aus dem PCS werden jeweils durch ein Profil spezifiziert.

Farbraumzuordnung

In fast jedem Übersetzungsprozess haben wir mit der Tatsache zu tun , dass die Farbskala von verschiedenen Geräten in Bereich variieren , die eine genaue Reproduktion unmöglich macht. Sie müssen daher in der Nähe der Grenzen des Farbraums etwas neu angeordnet werden. Einige Farben müssen ins Innere des Gamuts verschoben werden, da sie sonst auf dem Ausgabegerät nicht dargestellt werden können und einfach abgeschnitten würden. Diese sogenannte Gamut-Fehlanpassung tritt beispielsweise auf, wenn wir vom RGB-Farbraum mit einem breiteren Gamut in den CMYK-Farbraum mit einem engeren Gamut-Bereich übersetzen. In diesem Beispiel ist es unmöglich, die dunkle, stark gesättigte violett-blaue Farbe der "blauen" Primärfarbe eines typischen Computermonitors mit einem typischen CMYK- Drucker auf Papier zu drucken . Die nächste Annäherung innerhalb der Farbskala des Druckers wird viel weniger gesättigt sein. Umgekehrt liegt die "Cyan"-Primärfarbe eines Tintenstrahldruckers, ein gesättigtes Blau mit mittlerer Helligkeit, außerhalb des Farbumfangs eines typischen Computermonitors. Das Farbmanagementsystem kann verschiedene Verfahren verwenden, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen und erfahrenen Benutzern die Kontrolle über das Farbumfangsabbildungsverhalten zu geben.

Wiedergabeabsicht

Wenn die Farbskala des Quellfarbraums die des Zielfarbraums überschreitet, werden gesättigte Farben leicht abgeschnitten (ungenau dargestellt) oder förmlicher eingebrannt . Das Farbmanagementmodul kann dieses Problem auf verschiedene Weise lösen. Die ICC-Spezifikation umfasst vier verschiedene Rendering Intents, die unten aufgeführt sind. Bevor der eigentliche Rendering Intent ausgeführt wird, kann man das Rendering temporär durch Softproofing simulieren . Es ist ein nützliches Werkzeug, da es das Ergebnis der Farben vorhersagt und als Anwendung in vielen Farbmanagementsystemen verfügbar ist:

Absolut farbmetrisch
Absolute Kolorimetrie und relative Kolorimetrie verwenden tatsächlich dieselbe Tabelle, unterscheiden sich jedoch in der Anpassung für die Weißpunktmedien. Wenn das Ausgabegerät einen viel größeren Farbraum als das Quellprofil hat, dh alle Farben der Quelle in der Ausgabe dargestellt werden können, würde die Verwendung des absoluten Farbmetrik-Rendering-Intents idealerweise (ohne Berücksichtigung von Rauschen, Präzision usw.) eine exakte Ausgabe ergeben der angegebenen CIELAB-Werte. Wahrnehmungsmäßig können die Farben falsch erscheinen, aber Instrumentenmessungen der resultierenden Ausgabe würden mit der Quelle übereinstimmen. Farben außerhalb der möglichen Farbe des Probedrucksystems werden auf die Grenze des Farbraums abgebildet.

Absolute Farbmetrik ist nützlich, um eine exakt festgelegte Farbe (z. B. IBM-Blau) zu erhalten oder die Genauigkeit von Mapping-Methoden zu quantifizieren.

Relativ farbmetrisch
Das Ziel der relativen Farbmetrik ist es, der angegebenen Farbe treu zu sein, mit nur einer Korrektur für das Medium. Relative Farbmetrik ist bei Proofing-Anwendungen nützlich, da sie verwendet werden kann, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie ein Druck auf einem Gerät auf einem anderen Gerät angezeigt wird. Medienunterschiede sind das einzige, worauf man sich wirklich einstellen sollte, obwohl auch ein gewisses Gamut-Mapping angewendet werden muss. Normalerweise geschieht dies auf eine Weise, bei der Farbton und Helligkeit auf Kosten einer verringerten Sättigung beibehalten werden. Standardmäßig bleiben Farben im Farbumfang unverändert, während Farben außerhalb des Farbumfangs geklammert sind.

Relativ farbmetrisch ist auf vielen Systemen der Standard-Rendering-Intent.

Wahrnehmungs
Die Wahrnehmungsabsicht verschiebt Farben außerhalb des Farbumfangs sanft in den Farbraum, wobei Abstufungen erhalten bleiben, aber dabei Farben im Farbumfang verzerrt werden. Wie bei der Sättigungsabsicht hängen die Ergebnisse wirklich vom Profilhersteller ab. Auf diese Weise differenzieren sich sogar einige Wettbewerber in diesem Markt. Der Profilersteller versucht, mit dieser Absicht ansprechende Ergebnisse zu erzielen. Für die Farbseparation wird die Wahrnehmungswiedergabe empfohlen.
Sättigung
Die Sättigungsabsicht dient dazu, auffällige Geschäftsgrafiken zu präsentieren, indem die Sättigung (Farbigkeit) beibehalten wird. Es ist am nützlichsten in Diagrammen und Diagrammen, wo es eine diskrete Farbpalette gibt, die der Designer sättigen möchte, um sie intensiver zu machen, aber wo ein bestimmter Farbton weniger wichtig ist.

In der Praxis verwenden Fotografen fast immer relative oder wahrnehmungsbezogene Absichten, da bei natürlichen Bildern absolute Farbstiche verursacht werden , während Sättigung unnatürliche Farben erzeugt. Wenn ein gesamtes Bild innerhalb des Farbraums liegt, ist relativ perfekt, aber wenn Farben außerhalb des Farbraums vorhanden sind, hängt dies von Fall zu Fall ab.

Bei absolut farbmetrischen oder Devicelink-Profilen wird keine Schwarzpunktkorrektur (BPC) angewendet. Für ICCv4 wird es immer angewendet auf

Implementierung

Farbmanagement-Modul

Das Farbanpassungsmodul (auch - Methode oder - System ) ist ein Softwarealgorithmus, der die numerischen Werte, die an verschiedene Geräte gesendet oder von diesen empfangen werden, so anpasst, dass die wahrgenommene Farbe, die sie erzeugen, konsistent bleibt. Hier geht es vor allem darum, mit einer Farbe umzugehen, die auf einem bestimmten Gerät nicht reproduzierbar ist, um sie durch ein anderes Gerät so darzustellen, als ob sie visuell dieselbe Farbe wäre, genauso wie beim reproduzierbaren Farbbereich zwischen Farbtransparenten und Drucksachen sind anders. Für diesen Prozess gibt es keine gemeinsame Methode, und die Leistung hängt von der Leistungsfähigkeit der einzelnen Farbabstimmungsverfahren ab.

Einige bekannte CMMs sind ColorSync , Adobe CMM, Little CMS und ArgyllCMS.

Betriebssystemebene

Farbprofil- Viewer auf KDE Plasma 5 , der ein ICC-Farbprofil anzeigt

Die klassischen Betriebssysteme Mac OS und macOS von Apple bieten seit 1993 über ColorSync Farbmanagement-APIs auf Betriebssystemebene . macOS hat ein automatisches Farbmanagement (in den meisten Fällen sRGB vorausgesetzt) ​​automatisch im Betriebssystem hinzugefügt, aber Anwendungen können bei Bedarf explizit auf andere Farbräume abzielen.

Farbmanagement in Windows ist seit 1997 über ein ICC-Farbmanagementsystem (ICM) verfügbar. Ab Windows Vista führte Microsoft eine neue Farbarchitektur ein, die als Windows Color System bekannt ist . WCS ergänzt das Image Color Management (ICM)-System in Windows 2000 und Windows XP, das ursprünglich von Heidelberg geschrieben wurde . Leider verwendet die überwiegende Mehrheit der Anwendungen nicht das Windows-Farbsystem. Dies wird noch dadurch verschärft, dass die Hardware-Videodecodierungs-APIs von Windows kein Farbmanagement zulassen. So verfügt fast jeder Videoplayer nicht über ein Farbmanagement, und Browser (Chrome, Firefox, Edge) können nur für Bilder, aber nicht für Videos ein Farbmanagement durchführen.

Betriebssysteme, die das X Window System für Grafiken verwenden, können ICC-Profile verwenden , und die Unterstützung für Farbmanagement unter Linux , die noch weniger ausgereift ist als auf anderen Plattformen, wird durch OpenICC auf freedesktop.org koordiniert und nutzt LittleCMS .

Dateiebene

Bestimmte Bilddateitypen ( TIFF und Photoshop ) enthalten den Begriff der Farbkanäle zum Festlegen des Farbmodus der Datei. Die am häufigsten verwendeten Kanäle sind RGB (hauptsächlich für die Anzeige (Monitore), aber auch für einige Desktop-Drucke) und CMYK (für den kommerziellen Druck). Ein zusätzlicher alpha Kanal kann eine Transparenzmaske Wert angeben. Einige Bildprogramme (wie Photoshop ) führen eine automatische Farbseparation durch , um die Farbinformationen im CMYK-Modus unter Verwendung eines bestimmten ICC-Profils wie US Web Coated (SWOP) v2 beizubehalten .

Anwendungsebene

Ab 2005 ignorierten die meisten Webbrowser Farbprofile. Bemerkenswerte Ausnahmen waren Safari ab Version 2.0 und Firefox ab Version 3. Obwohl in Firefox 3.0 standardmäßig deaktiviert, konnte das Farbmanagement von ICC v2 und ICC v4 mithilfe eines Add-Ons oder durch Einstellen einer Konfigurationsoption aktiviert werden.

Ab Juli 2019 unterstützen Safari, Chrome und Firefox das Farbmanagement vollständig. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die meisten Browser Farbmanagement nur für Bilder und CSS-Elemente durchführen, nicht jedoch für Videos.

  • Firefox: Version 3.5 (veröffentlicht im Jahr 2011) unterstützt ab Version ICC v2 getaggte Bilder und Version 8.0 (veröffentlicht im Jahr 2011) bietet Unterstützung für ICC v4-Profile. Version 89 (veröffentlicht 2021) und höher wenden das Farbmanagement standardmäßig auf alle Bilder und Seitenelemente ohne Tags an.
  • Internet Explorer: unterstützt ICC-Profile ab Version 9, konvertiert jedoch nur Nicht-sRGB-Bilder in das sRGB-Profil, unabhängig vom tatsächlichen Monitorfarbraum.
  • Google Chrome : verwendet die vom System bereitgestellte ICC v2- und v4-Unterstützung auf macOS und unterstützt ab Version 22 (veröffentlicht im Jahr 2012) standardmäßig ICC v2-Profile auf anderen Plattformen. macOS-Versionen von Chrome rendern Videos korrekt.
  • Safari: unterstützt ab Version 2.0 (veröffentlicht 2005). Unterstützt v2 und v4 ICC-Profile und rendert Videos korrekt.
  • Opera: unterstützt seit 12.10 (veröffentlicht im Jahr 2012) für ICC v4.
  • Pale Moon unterstützte ICC v2 seit seiner ersten Veröffentlichung und v4 seit Pale Moon 20.2 (veröffentlicht im Jahr 2013).

Bei mobilen Browsern erkennt Safari 13.1 (auf iOS 13.4.1) das Farbprofil des Geräts und kann Bilder entsprechend anzeigen. Chrome 83 (auf Android 9) ignoriert das Anzeigeprofil und konvertiert einfach alle Bilder in sRGB.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Externe Links