Color fidelity for prints is difficult to get

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Heute dürfen wir euch wieder einmal einen Blogeintrag zu einem wichtigen, aber oft vernachlässigten Thema der Fotografie präsentieren - der Farbtreue bzw. Farbechtheit und das damit zusammenhängende Color-Management.

Wie entstehen Farben in der digital Fotografie?

Zu Beginn möchten wir euch in einem kurzen Auszug über die Entstehung von Farben in der Digitalfotografie erzählen. Nun, vereinfacht gesagt das Umgebungslicht beleuchtet das zu fotografierende Objekt. Die Lichtstrahlen werden von der Oberfläche des Objektes reflektiert und erhalten durch die Farben dieser Oberfläche eine charakteristische Wellenlänge. Diese Lichtstrahlen werden dann durch das Objektiv der Kamera auf den digitalen Aufnahmesensor, den CCD (Charge-Coupled Device) Chip geleitet. In den meisten heute verkauften Kameras, von der Handycam bis zur Mittelformatkamera, werden heute die Bayer-CCD Sensoren verbaut. Beim Bayer Sensor werden für jedes farbige Pixel vier für unterschiedliche Wellenlängen lichtempfindliche Sensoren benötigt. Genauer gesagt kommen ein roter, ein blauer und zwei grüne Sensoren zum Einsatz. Jeder dieser Sensoren misst also die Menge an eintreffendem Licht für seinen Zuständigkeitsbereich. Aus der Kombination aus Rot, Grün und Blau lässt sich dann für jeden Pixel des finalen Bildes ein RGB Wert errechnen. Jeder dieser Farbkanäle kann Werte zwischen 0 und 255 annehmen. So können schließlich rund 16,7 Mio Farben dargestellt werden.
Warum gibt es nun zwei Grün-Sensoren und nur je einen Rot- und Blau-Sensor? Das menschliche Auge ist evolutionsbedingt im grünen Farbbereich empfindlicher. Die Technik versucht dem Rechnung zu tragen, indem man auch die Empfindlichkeit des CCD Sensors durch das doppelte auftreten des Grün-Sensors erhöht.
Tatsächlich erfolgen in der Kamera natürlich noch eine Menge anderer Berechnungen, die z.b. die eingestellte ISO Empfindlichkeit berücksichtigen, aber ich denke die prinzipielle Idee dahinter wurde ausreichend beschrieben.

Dass bei diesem Prozess im übrigen die Größe des CCD Chips auch eine Rolle spielt liegt auf der Hand. Je kleiner ein CCD Chip und je höher dafür dessen Auflösung, desto kleiner werden natürlich auch die Farbsensoren für jedes Pixel. Irgendwann berührt ein Lichtstrahl nicht mehr nur die Sensoren eines Pixels, sondern auch die des Nachbarn. Die Bruttoauflösung ist zwar hoch, doch die Farben der einzelnen Pixel verschwimmen, das Bild wird unschärfer, die erreichte Nettoauflösung ist geringer.
Einen Vorgeschmack bietet das nächste Bild: wie soll ein Mini-1/2.5 Chip mit 14 Megapixeln gleich gut auflösen wie ein Vollformatchip, der dazu 35 mal mehr Fläche hat?

Mehr dazu aber in unserem nächsten Blogeintrag zum Thema Profikameras und dem Unterschied der richtig Geld kostet.

Was sind Farbräume?

Als Farbraum wird vereinfacht gesagt die Menge der darstellbaren Farben bezeichnet. Selbstverständlich hat jedes Gerät, das Farben wiedergeben kann dann auch einen Farbraum. Einer der bekanntesten Farbräume ist sicherlich der AdobeRGB Farbraum. Alle höherwertigen aktuellen Kameras verfügen über die Möglichkeit den verwendeten Farbraum auf AdobeRGB zu stellen.


Was passiert, wenn ich in sRGB fotografiere (oft die Standardeinstellung)?

Es gehen Farben verloren! Die Kamera könnte beispielsweise ein Blau aufnehmen, das nun einfach nicht aufgenommen wird, da es ausserhalb des sRGB Farbraums liegt. Die Farben des Motivs werden nicht richtig abgebildet. Das heisst nicht, dass an dieser Stelle dann nichts zu sehen ist, es wird nur ein anderes, falsches Blau dargestellt.

Das Problem mit den Farbräumen ist aber auch die Überprüfbarkeit. Es kann gut sein, dass man auf einem normalen Bildschirm keinen Unterschied erkennen kann. Das liegt aber dann daran, dass natürlich auch der Bildschirm über einen Farbraum verfügt und meist über einen sehr schlechten. Die meisten Bildschirme im normalen Preissegment können nicht einmal den sRGB Farbraum vollständig darstellen. Apples aktuelle MacBook Pros und iMacs schaffen knapp etwas mehr als sRGB. Um nun aber wirklich Farben beurteilen zu können, benötigt man einen Bildschirm der möglichst alle Farben die man aufnimmt auch darstellen kann. Eizo und Quato bieten eine Reihe an Bildschirmen für den Fotografie- und Grafiksektor mit fast 100% AdobeRGB Farbraum-Abdeckung an. Leider kosten diese guten Stücke auch knapp 2000 Euro (für 24 Zoll). Aber auch dann ist die Sache noch nicht erledigt, denn jeder Bildschirm unterliegt einem gewissen Farbdrift - die Farben verändern sich langsam mit dem Alter des Bildschirms. Naja, ganz so langsam ist das gar nicht. In der Praxis besteht bereits nach ca. einer Woche eine messbare Farbdifferenz.
Um dem entgegen zu wirken verwendet man spezielle Messgeräte, sogenannte Spektralphotometer (gute Geräte ab 1000 Euro), um einen Soll-Ist Vergleich zwischen angezeigter Farbe und eigentlich darzustellender Farbe zu ermitteln. Aus dieser Differenztabelle wird das neue Farbprofil des Bildschirms errechnet. Wird dieses Farbprofil im Grafikkartentreiber hinterlegt, korrigiert der Treiber die Anzeige so, dass die Sollfarbe auch tatsächlich am Bildschirm angezeigt wird.

Wie verhält sich das dann mit der Ausgabe der Bilder?

Hier ist es ähnlich. Auch ein Drucker oder ein ausbelichtendes Labor hat einen Farbraum, also eine bestimmte Menge an Farben, die der Drucker darstellen kann bzw. das Labor auf das Fotopapier bringen kann. Um hier nicht vollkommen falsche Ergebnisse zu erreichen, braucht man Color-Management.


Was ist Color-Management?

Durch Color-Management will man erreichen, dass eine Vorlage (fotografiertes Objekt) möglichst ähnlich wiedergegeben werden kann. Man ermittelt hier den tatsächlichen Farbraum jedes Geräts in der Produktionskette und sorgt dafür, dass möglichst wenige Farben verloren gehen.
Um das konsequent zu erreichen, kann man auch Fotokameras vermessen, indem spezielle Targets (Kärtchen mit vielen Farbkästen darauf) fotografiert werden (unbedingt RAW verwenden, damit nichts verfälscht wird). Das Ergebnis wird dann von einer Software vermessen und so entsteht das Farbprofil der jeweiligen Kamera (jedenfalls für die nächsten paar Tage, da es auch hier einen Farbdrift gibt). RAW Dateien sind in einem solchen Workflow unabdingbar, denn hier wird nur gespeichert was der Sensor tatsächlich gemessen hat, keine Komprimierung, keine Filter, keine Interpretation oder nachschärfen, etc.. Öffnet man die Dateien nun in Photoshop, so muss man der Datei ein Farbprofil zuweisen. Hier empfiehlt sich AdobeRGB oder ProPhotoRGB, beides sehr große Farbräume. Dadurch kann die Datei alle Farben der Kamera abspeichern. Die Sache mit dem Bildschirm haben wir ja schon beschrieben. Verfügt man über einen kalibrierten Bildschirm (Farbprofil mit Messgerät ermittelt) der auch den AdobeRGB Farbraum darstellen kann, so kann man sicher sein, bei der Nachbearbeitung keine Farben zu verfälschen.


Was passiert, wenn ich auf einem Bildschirm arbeite, der einen kleineren Farbraum hat?

Es muss nichts passieren, aber es kann passieren, dass man durch Veränderungen am Bild unabsichtlich manche Farben stark verfälscht, ohne dass dies der Bildschirm anzeigen kann. Man sieht seinen Fehler also nicht.


Wann sieht man den Fehler dann?

Im ausgearbeiteten Bild. Das Labor oder ein professioneller Drucker kann wesentlich mehr Farben drucken, als ein durchschnittlicher Bildschirm darstellen kann. Falsche Farben tauchen also hier wieder in Form von Schleiern oder Schlieren auf! Sehr oft passiert dies im Himmel eines Fotos, bei dem man Kontrast und Farben angehoben hat um einen schönen blauen Himmel zu erhalten. Das Ergebnis sieht dann aus, als ob man blaue schlierenhafte Wolken integriert hätte.

Bei der professionellen Ausarbeitung der Bilder geht das Color-Management weiter. Hier druckt man riesige Charts mit tausenden (kein Scherz!) kleinen Farbkästchen aus, die man dann anschließend mit einem Spektralphotometer einzeln abmisst. So ermittelt man den Farbraum, den der jeweilige Drucker (im Moment) auf dem jeweiligen Druckmedium (zB Fotopapier) darstellen kann. Spezielle Systeme wie RIPs (Raster Image Prozessoren) berechnen dann aus dem Quellprofil der Bilddatei und dem Zielprofil des Druckers den passenden Wert für jeden einzelnen Punkt des Drucks.

Tatsächlich ist die Sache noch etwas komplizierter, da etwa bei professionellen Tintenstrahldruckern ermittelt wird, aus welchen Tintenfarben die jeweilige Zielfarbe gemischt wird, wieviel Tinte notwendig ist (die Saugkraft des Papiers wird berücksichtigt) und wie die Tröpfchen der Düse verteilt werden, damit ein homogenes Bild entsteht und keine strengen Pixel / kein Raster zu erkennen sind.

Color-Management ist also kein einmaliger Prozess, sondern ein laufender. Jede Kamera hat ein unterschiedliches Profil, der Monitor muss laufend nachkalibriert werden, ebenso der Drucker und das für jedes Druckmedium wie Fotopapier, Leinwände oder Büttenpapiere.

Was bringt der ganze Aufwand dann eigentlich?

Farbtreue heißt die Antwort! Will man garantieren, dass die Farbe eines Brautkleides auf allen Fotos, auch auf unterschiedlichen Medien wie Fotopapier und Leinwand, gleich aussieht, dass das Champagner oder Ivory auch auf den Ausarbeitungen die Wirklichkeit wiedergibt, dann braucht man Color-Management. Gibt man ein Bild in drei verschiedenen Fotogeschäften zur Ausarbeitung ab, stehen die Chancen gut, drei farblich unterschiedliche Ergebnisse zu erhalten.
Das liegt einerseits an der chemischen Ausarbeitung, bei der auch die verwendete Chemie einem gewissen Farbdrift im Laufe ihres Alters unterliegt und andererseits auch daran, dass man von diesen Unternehmen nie ein Farbprofil für ihre Ausarbeitungen erhalten wird. Was man bekommt ist also reine Glückssache. Auch bei ein und dem selben Lieferanten wird man farbliche Unterschiede erhalten, wenn man das selbe Bild mehrmals hintereinander bestellt. Der Drift der Chemie macht dies unumgänglich und das Preisdumping macht es unmöglich diese öfter zu erneuern.
Bei Preisen von 15 Cent pro Bild darf man sich das natürlich auch nicht erwarten. Von professionellen Ausarbeitern im höheren Preissegment schon, aber auch hier kämpft man mit dem Farbdrift.

Wir haben dieses Problem frühzeitig erkannt und aus diesem Grund setzen wir von Anfang an konsequent auf Color-Management. Die Problematiken mit der externen Ausarbeitung umgehen wir, durch die Anschaffung eines professionellen FineArt Großformadruckers von Epson der aktuellsten Generation. Dieses Gerät hat einen größeren Farbraum als AdobeRGB und verfügt über einen Spectroproofer mit dem wir laufend die Farbtreue unsere Ausarbeitungen kontrollieren. Zusätzlich können wir mit diesem Gerät Endlosdrucke auf diverse Fotopapiere, matte FineArt Papiere etwa von Hahnemühle und Leinwandgewebe erstellen.

Wir garantieren, dass die Farben unserer Ausarbeitungen stimmen und zwar heute und in vielen Jahren. Im übrigen ist die Haltbarkeit dieser Drucke um vieles größer als bei chemischen Ausbelichtungen. Messbare Farbveränderungen durch UV Licht treten erst nach über 80 Jahren in täglichem Sonnenlicht auf.

Auch bei unseren Fotobüchern setzen wir auf ein Unternehmen, dass neben einer extrem hohen Druckauflösung auch eine kontinuierliche und reproduzierbare Farbtreue garantiert. Diese Fotobücher sehen auch in Jahren noch so gut aus wie heute!


Wo liegen die Genzen?

Bei jedem zu Hause. Sieht man sich die Aufnahmen auf unterschiedlichen Bildschirmen an, so wird man schnell farbliche Unterschiede erkennen. Der PC stellt das Bild anders dar als der Mac, das Notebook X anders als das Notebook Y und von Handy und Fernsehen wollen wir gar nicht erst reden.

Das ist auch der Grund, warum nur ein professionell ausgearbeitetes Bild oder ein professionell gedruckter Bildband wirklich die Farben des jeweiligen Events wiedergeben kann.

Es lebe das Farbmanagement - unsere Kunden wissen was sie bekommen...

Wir hoffen diese kleine Einführung erklärt die Problematik mit den Farben und den möglichen Lösungsweg. Der Umgang mit dieser Materie kostet Monate oder sogar Jahre, aber das Ergebnis spricht dafür. Bei Fragen schreibt uns einfach, wir versuchen zu helfen!

Phil & Nina