Farbmanagement

In digitalen Bildverarbeitungssystemen ist das Farbmanagement die kontrollierte Umwandlung zwischen den Farbdarstellungen verschiedener Geräte, wie beispielsweise Bildscannern, Digitalkameras, Monitoren, Fernsehbildschirmen, Filmdruckern, Computerdruckern, Offsetdruckmaschinen und entsprechenden Medien.

Das Hauptziel des Farbmanagements besteht darin, eine gute Übereinstimmung zwischen Farbgeräten zu erzielen. Zum Beispiel sollten die Farben eines Frames eines Videos auf einem Computer-LCD-Monitor, auf einem Plasma-TV-Bildschirm und als gedrucktes Poster gleich aussehen. Farbmanagement hilft dabei, auf allen diesen Geräten das gleiche Erscheinungsbild zu erreichen, vorausgesetzt, die Geräte sind in der Lage, die benötigten Farbintensitäten zu liefern. Bei der Fotografie ist es oft entscheidend, dass Ihre Drucke oder Online-Galerie so aussieht, wie sie gedacht sind. Das Farbmanagement kann keine identische Farbwiedergabe garantieren, da dies selten möglich ist, aber es kann Ihnen zumindest mehr Kontrolle über eventuell auftretende Änderungen geben.

Teile dieser Technologie sind im Betriebssystem (OS), Hilfsbibliotheken, der Anwendung und den Geräten implementiert. Eine plattformübergreifende Sicht auf das Farbmanagement ist der Einsatz 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-Profile, 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 zurückzuführen als der ICC-Standard. Die Film- und Rundfunkindustrie nutzt einige der gleichen Konzepte, verlässt sich jedoch häufig auf eingeschränktere Boutique-Lösungen. Die Filmindustrie zum Beispiel verwendet häufig 3D-LUTs (Nachschlagetabelle), um eine vollständige Farbtransformation für eine spezifische RGB-Codierung darzustellen. Auf der Verbraucherebene gilt das Farbmanagement derzeit mehr für Standbilder als für Videos, in denen das Farbmanagement noch in den Kinderschuhen steckt.

Überblick
Charakterisieren. Jedes farbverwaltete Gerät benötigt eine personalisierte Tabelle oder ein „Farbprofil“, das die Farbwiedergabe des jeweiligen Geräts kennzeichnet.
Standardisieren. Jedes Farbprofil beschreibt diese Farben relativ zu einem standardisierten Satz von Referenzfarben (der „Profilverbindungsraum“).
Übersetzen. Farbverwaltete 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 sie in Bezug auf einen Standardfarbraum verglichen (gemessen) werden. Häufig wird zuerst ein Schritt namens Linearisierung ausgeführt, um den Effekt der Gammakorrektur rückgängig zu machen, der durchgeführt wurde, um die begrenzten 8-Bit-Farbpfade optimal zu nutzen. Instrumente, die für die Messung von Gerätefarben verwendet werden, umfassen Kolorimeter und Spektrophotometer. Als Zwischenergebnis wird der Geräteumfang in Form von verstreuten Messdaten beschrieben. Die Transformation der verstreuten Messdaten in eine regulärere Form, die von der Anwendung verwendet werden kann, wird Profiling genannt. Profiling ist ein komplexer Prozess, der Mathematik, intensive Berechnungen, Beurteilungen, Tests und Iterationen umfasst. Nachdem das Profiling abgeschlossen ist, wird eine idealisierte Farbbeschreibung des Geräts erstellt. Diese Beschreibung wird als Profil bezeichnet.

Kalibrierung
Hauptartikel: Farbkalibrierung
Die Kalibrierung ist wie eine Charakterisierung, außer dass sie die Einstellung des Geräts im Gegensatz zur Messung des Geräts beinhalten kann. Das Farbmanagement wird manchmal umgangen, indem Geräte auf einen gemeinsamen Standardfarbraum wie sRGB kalibriert werden; Wenn eine solche Kalibrierung ausreichend durchgeführt wurde, sind keine Farbübersetzungen erforderlich, damit alle Geräte konsistent mit Farben umgehen können. Diese Vermeidung der Komplexität des Farbmanagements war eines der Ziele bei der Entwicklung von sRGB.

Farbprofile
Einbetten
Bildformate selbst (z. B. TIFF, JPEG, PNG, EPS, PDF und SVG) können eingebettete Farbprofile enthalten, müssen dies jedoch nicht für das Bildformat tun. Der Standard des International Color Consortium wurde geschaffen, um verschiedene Entwickler und Hersteller zusammenzubringen. Der ICC-Standard erlaubt den Austausch von Ausgabegeräteeigenschaften und Farbräumen in Form von Metadaten. Dies ermöglicht das Einbetten von Farbprofilen in Bilder sowie deren Speicherung in einer Datenbank oder einem Profilverzeichnis.

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

Farbumwandlung
Farbtransformation oder Farbraumkonvertierung ist die Transformation der Darstellung einer Farbe von einem Farbraum in einen anderen. Diese Berechnung ist erforderlich, wenn Daten innerhalb einer farbverwalteten Kette ausgetauscht und von einem Farbabstimmungsmodul ausgeführt werden. Die Umwandlung von profilierten Farbinformationen in verschiedene Ausgabegeräte wird durch Referenzieren der Profildaten in einen Standardfarbraum erreicht. Es erleichtert das Konvertieren von Farben von einem Gerät zu einem ausgewählten Standardfarbraum und von diesem zu den Farben eines anderen Geräts. Indem sichergestellt wird, dass der Referenzfarbraum die vielen möglichen Farben abdeckt, die Menschen sehen können, ermöglicht dieses Konzept, Farben zwischen vielen verschiedenen Farbausgabegeräten auszutauschen. Farbtransformationen können durch zwei Profile (Quellprofil und Zielprofil) oder durch ein Devicelink-Profil dargestellt werden. In diesem Prozess werden Näherungen vorgenommen, die sicherstellen, dass das Bild seine wichtigen Farbqualitäten beibehält und auch die Möglichkeit bietet, zu steuern, wie die Farben geändert werden.

Profilverbindungsraum
In der Terminologie des International Color Consortiums 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 festgelegt.

Gamut-Zuordnung
In fast jedem Übersetzungsprozess müssen wir uns damit auseinandersetzen, dass der Farbumfang verschiedener Geräte im Bereich variiert, was eine genaue Wiedergabe unmöglich macht. Sie benötigen daher einige Umordnungen in der Nähe der Grenzen des Gamuts. Einige Farben müssen ins Innere des Gamuts verschoben werden, da sie sonst nicht auf dem Ausgabegerät dargestellt werden können und einfach abgeschnitten werden. Dieser sogenannte Gamut-Mismatch 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 die dunkle, stark gesättigte violett-blaue Farbe eines „blauen“ primären Computers mit einem typischen CMYK-Drucker unmöglich auf Papier zu drucken. Die nächste Annäherung innerhalb des Farbumfangs des Druckers wird viel weniger gesättigt sein. Umgekehrt liegt die „cyan“ Primärfarbe eines Tintenstrahldruckers, eine gesättigte mittlere Helligkeit grünlich-blau, außerhalb des Farbumfangs eines typischen Computermonitors. Das Farbverwaltungssystem kann verschiedene Verfahren verwenden, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen, und erfahrenen Benutzern die Kontrolle über das Gamut-Mapping-Verhalten geben.

Rendering-Absicht
Wenn die Farbskala des Quellfarbraums die des Zielorts übersteigt, können gesättigte Farben dazu neigen, abgeschnitten zu werden (ungenau dargestellt) oder förmlich gebrannt zu werden. Das Farbmanagementmodul kann dieses Problem auf verschiedene Arten lösen. Die ICC-Spezifikation enthält vier verschiedene Rendering Intents. Bevor der eigentliche Rendering Intent ausgeführt wird, können Sie 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 kolorimetrisch:
Absolute Farbmetrik und relative Farbmetrik verwenden tatsächlich die gleiche Tabelle, unterscheiden sich jedoch in der Anpassung für die Weißpunktmedien. Wenn das Ausgabegerät einen viel größeren Gamut als das Quellprofil aufweist, dh alle Farben in der Quelle in der Ausgabe dargestellt werden können, würde die absolute Farbmetrik beim Rendern idealerweise (unter Vernachlässigung von Rauschen, Präzision usw.) eine exakte Ausgabe ergeben der angegebenen CIELAB-Werte. Wahr- scheinlich erscheinen die Farben inkorrekt, aber die Instrumentenmessungen der resultierenden Ausgabe würden mit der Quelle übereinstimmen. Farben außerhalb der möglichen Farbe des Probedrucksystems werden auf die Grenze des Farbumfangs abgebildet.

Absolute Kolorimetrie ist nützlich, um eine genau spezifizierte Farbe zu erhalten (z. B. IBM blau), oder um die Genauigkeit von Mapping-Methoden zu quantifizieren.

Relativ kolorimetrisch:
Das Ziel in der relativen Farbmetrik ist es, der angegebenen Farbe gerecht zu werden, mit nur einer Korrektur für die Medien. Relative Kolorimetrie ist in Proofing-Anwendungen nützlich, da Sie damit eine Vorstellung davon erhalten, wie ein Druck auf einem Gerät auf einem anderen Gerät angezeigt wird. Medienunterschiede sind das einzige, an dem Sie wirklich etwas ändern möchten. Natürlich muss auch ein Gamut-Mapping durchgeführt werden. Gewöhnlich geschieht dies auf eine Weise, bei der Farbton und Helligkeit auf Kosten einer verringerten Sättigung erhalten bleiben.

Relativ farbmetrisch ist die Standard-Rendering-Absicht für die meisten Systeme.

Wahrnehmung und Sättigung:
Die Wahrnehmungs- und Sättigungsabsichten sind, wo die Ergebnisse wirklich vom Profilhersteller abhängen. So differenzieren sich einige Wettbewerber auf diesem Markt. Diese Absichten sollten vom Profiler erstellt werden, damit gefällige Bilder mit der Wahrnehmungsabsicht erscheinen, während auffällige Geschäftsgrafiken mit der Sättigungsabsicht erscheinen. Dies wird durch die Verwendung von verschiedenen perzeptuellen Remaps der Daten sowie verschiedenen Gamut-Mapping-Methoden erreicht.

Perzeptives Rendering wird für die Farbseparation empfohlen.

In der Praxis verwenden Fotografen fast immer relative oder Wahrnehmungsabsicht, wie für natürliche Bilder, verursacht absolute Farbstich, während Sättigung unnatürliche Farben erzeugt. Relative Intention behandelt Out-of-Gamut, indem diese Farben am Rand des Farbumfangs abgeschnitten (gebrannt) werden, so dass die In-Gamut-Farben unverändert bleiben, während die Wahrnehmungsabsicht die Farben außerhalb des Gamuts in den Gamut verschiebt, Gradationen erhält, aber verzerrt. Gamut Farben im Prozess. Wenn ein gesamtes Bild in-gamut ist, ist relativ perfekt, aber wenn es außerhalb der Gamut-Farben ist, was mehr vorzuziehen ist, hängt von Fall zu Fall ab.

Sättigungsintentionen sind in Diagrammen und Diagrammen am nützlichsten, wo es eine diskrete Palette von Farben gibt, die der Designer gesättigt haben möchte, um sie intensiv zu machen, wobei jedoch der spezifische Farbton weniger wichtig ist.

Implementierung
Farbmanagement-Modul
Farbabstimmungsmodul (auch -Methode oder -System) ist ein Softwarealgorithmus, der die numerischen Werte einstellt, die an verschiedene Geräte gesendet oder von ihnen empfangen werden, so dass die wahrgenommene Farbe, die sie produzieren, konsistent bleibt. Das Hauptproblem hierbei ist, wie mit einer Farbe umgegangen wird, die auf einem bestimmten Gerät nicht reproduziert werden kann, um sie über ein anderes Gerät so darzustellen, als wäre sie visuell dieselbe Farbe, genau wie beim reproduzierbaren Farbbereich zwischen Farbfolien und Drucksachen sind anders. Es gibt keine allgemeingültige Methode für diesen Prozess, und die Leistung hängt von der Fähigkeit jeder Farbanpassungsmethode ab.

Einige bekannte KMGs sind ColorSync, Adobe CMM, LittleCMS und ArgyllCMS.

Betriebssystemebene
Die klassischen Mac OS- und macOS-Betriebssysteme von Apple bieten seit 1993 mithilfe von ColorSync Farbmanagement-APIs auf OS-Ebene. macOS hat automatisches Farbmanagement (unter der Annahme von sRGB für die meisten Dinge) automatisch im Betriebssystem hinzugefügt, und Anwendungen müssen dies umgehen, um ein genaueres Farbmanagement zu ermöglichen.

Seit 1997 ist das Farbmanagement in Windows über ein ICC-Farbmanagementsystem (ICM) verfügbar. Ab Windows Vista hat Microsoft eine neue Farbarchitektur namens Windows Color System eingeführt. WCS ergänzt das System Image Color Management (ICM) in Windows 2000 und Windows XP, das ursprünglich von Heidelberg .

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

Dateiebene
Bestimmte Bilddateitypen (TIFF und Photoshop) enthalten die Vorstellung von Farbkanälen zur Angabe des Farbmodus der Datei. Die am häufigsten verwendeten Kanäle sind RGB (zum Anzeigen und Drucken) und CMYK (zum kommerziellen Drucken). Ein zusätzlicher Alphakanal kann einen Transparenzmaskenwert angeben. Einige Bildprogramme (z. B. Photoshop) führen eine automatische Farbseparation durch, um 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, beginnend mit Version 2.0 und Firefox beginnend mit Version 3. Obwohl standardmäßig in Firefox 3.0 deaktiviert, konnte ICC v2 und ICC v4 Farbmanagement durch Verwendung eines Add-ons oder durch Einstellen einer Konfigurationsoption aktiviert werden.

Ab 2012 [als?], Bemerkenswerte Browser-Unterstützung für das Farbmanagement ist:

Firefox: Ab Version 3.5, die standardmäßig für mit ICC v2 gekennzeichnete Bilder aktiviert ist, unterstützt Version 8.0 ICC v4-Profile, muss jedoch manuell aktiviert werden.
Internet Explorer: Version 9 ist der erste Microsoft-Browser, der ICC-Profile teilweise unterstützt. Bilder werden jedoch nicht korrekt gemäß den Windows ICC-Einstellungen gerendert (es werden nur Nicht-sRGB-Bilder in das sRGB-Profil konvertiert) und bietet daher kein echtes Farbmanagement alle
Google Chrome: verwendet das von ICC v2 und v4 unterstützte System unter Mac OS und unterstützt ab Version 22 ICC v2-Profile standardmäßig auf anderen Plattformen.
Safari: unterstützt ab Version 2.0
Opera: Unterstützung seit 12.10 für ICC v4.
Pale Moon unterstützt ICC v2 seit seiner ersten Veröffentlichung und v4 seit Pale Moon 20.2 (2013).