Gamutvergleiche mit dem HLC Colour Atlas

Gamutvergleiche mit dem HLC Colour Atlas – welche Farben sind in welchem Verfahren herstellbar?

Die kostenlose PDF-Version des HLC Colour Atlas zeigt die Gamuts verschiedener Ausgabesituationen. Der CIELAB-Farbraum wird mit gleichbleibender Schrittweite systematisch in H/L/C durchlaufen. Diese Methode ist exakt, praxisnah und aussagekräftig. Dieser Artikel zeigt ein paar interessante Fakten zum Gamutvergleich, die anhand der pdf-Version viel weiter vertieft werden können.

CIELAB-Koordinatenraum und CIELAB-Farbkörper

Beim freieFarbe HLC Colour Atlas XL wird der CIELAB-Farbraum in seine Polarkoordinaten HLC aufgeteilt. Wenn man H (Intervall 0..360), L (Intervall 0..100) und C (Intervall 0..125) in jeweiliger Schrittweite 5 einteilt, ergeben sich 32851 Koordinaten.

CIELAB HLC Koordinatenraum
Blick von oben auf den im HLC Colour Atlas verwendeten CIELAB-HLC-Koordinatenraum.

Ca. 40% dieses Koordinatenraums sind aber keine Farbtöne! Der Bereich real existierender Farbtöne, der CIELAB Farbkörper, wird begrenzt durch die sogenannten Optimal- oder Rechteckfarben. Dies sind Spektralkurven, die in einem Wellenlängenintervall eine Reflexion von 100% aufweisen und in allen anderen 0%. Im Artikel „Grenzen des CIELAB Farbraums“ wird der Sachverhalt eingehender begründet.

CIELAB Rechteckfarben
Die Optimalfarben (hier: 10nm-Intervalle) bilden die äußere Hülle des CIELAB-Farbraums. Der CIELAB-Farbraum ist nicht nur ein Teil des Koordinatenraums, sondern er ragt in manchen Bereichen auch darüber hinaus.
CIELAB Farbraum
CIELAB-Farbraum in feinerer Auflösung (1nm-Optimalfarben) mit zusätzlicher Einteilung in 20 Helligkeitsebenen (L=5..100). (Bild: Prof. Bernhard Hill, Aachen).

Der CIELAB-Farbkörper ist sehr unregelmäßig geformt. Im Grünbereich erreicht er einen maximalen a-Wert von ca. -160, was über das o.g. übliche a-Intervall in Softwareprodukten hinaus geht, dieser Farbbereich ist also in den üblichen Produkten (Adobe CC und andere) nicht einstellbar. Dieser Umstand ist aber in der Regel nicht weiter gravierend, da die betreffenden hoch-intensiven Farbbereiche nahe der Regenbogenfarben in fast keinem Ausgabeverfahren dargestellt werden können.

Gamuts wichtiger Ausgabevarianten

„Gamuts“ beantworten die Frage: welche Farben können in einer bestimmten Ausgabesituation dargestellt werden – wo liegen die Grenzen? Es ist klar, dass z.B. im Druck auf Zeitungspapier weitaus weniger kräftige Farbtöne erzeugt werden können als auf einem guten Monitor. Die Gamutherstellung des HLC Colour Atlas geschah für die meisten Ausgabevarianten in Photoshop: aus einem Bitmap mit dem gesamten CIELAB-Koordinatenraum wurden per „Auswahl Farbbereich, Farben außerhalb Farbumfang“ die Nicht-Gamut-Bereiche entfernt. Dies ist recht einfach und für jeden mit der u.g. Photoshop-Datei nachvollziehbar, der dahinterliegende Gamut-Algorithmus bleibt hierbei aber unbekannt. Bei der auch in gedruckter Form erhältlichen Epson-Proofdruck-Variante geschah die Gamutermittlung über das Colormanagement-Tool ZePrA von Colorlogic, mit dem eine feinere Justierung von Parametern möglich ist.

Der HLC Colour Atlas vergleicht nachstehende Ausgabeverfahren:

CIELAB-Farbraum und sRGB-Gamut
CIELAB-Farbraum und darin enthaltener sRGB-Gamut (Bild: RWTH-Aachen University, Forschungsgruppe Farbwissenschaft).
  • sRGB: Standard RGB nach HP/Microsoft: der internationale Standard IEC 61966-2-1 wird auch vom ICC und W3C übernommen und hat sich daher im RGB-Bereich durchgesetzt.
  • ISO coatedV2: das Profil «ISO Coated v2 (ECI) 300%» wird von der European Colour Initiative (ECI) zu den von der FOGRA entwickelten Charakterisierungsdaten FOGRA39 herausgegeben. Es ist vorteilhaft gegenüber dem Adobe-Profil zu FOGRA39 (s.u.).
  • FOGRA39: das Profil „Coated FOGRA39 (ISO 12647-2:2004)“ wird von Adobe in der CreativeSuite/Cloud mitgeliefert und ist daher gebräuchlich.
  • FOGRA51: das Profil „PSO Coated v3 (FOGRA51)“ ist der Offsetdruck-Standard für gestrichene Papiere, so wie er seit 2016 von FOGRA und ECI vorgeschlagen wird. Er berücksichtigt die üblichen optischen Aufheller in Papieren besser.
  • FOGRA52: das Profil „PSO Uncoated v3 (FOGRA52)“ ist der Offsetdruck-Standard für ungestrichene Papiere, so wie er seit 2016 von FOGRA und ECI vorgeschlagen wird.

Umfang der Farbräume

Die Tabelle zeigt den berechneten Anteil der im jeweiligen Gamut enthaltenen HLC-Koordinaten am gesamten CIELAB-Koordinatenraum. Der CIELAB-Farbraum hat einen geschätzten Anteil von ca. 60% am CIELAB Koordinatenraum, so dass man die Werte mit 1,67 multiplizieren muss, um den Anteil am CIELAB-Farbraum zu erhalten.

Variante relativ farbmetrisch absolut farbmetrisch
sRGB 39,1% 39,1%
Coated FOGRA39 (ISO 12647-2:2004) 34,4% 26,9%
ISO coatedV2 37,3% 27,2%
Epson_SCP7000_720x1440dpi10c_GMGsemimatte250_V1_Photoshop 44,2% 40,4%
PSOcoated_FOGRA51 39,0% 27,7%
PSOuncoated_v3_FOGRA52 37,2% 17,0%

 

Welche Orangefarbtöne können in sRGB (links) und im Offsetdruck auf ungestrichenen Papieren (rechts) erzeugt werden?

Sowohl im Proofdruck als auch in sRGB können ca. 64% des CIELAB-Farbraums, also knapp zwei Drittel aller Farben erzeugt werden. Trotzdem gibt es große Unterschiede bei beiden Gamuts:

Der Epson-Proofdruck (links) kann die Farbbereiche in etwa gleichbleibend gut darstellen, sRGB aber nicht.

Im Offsetdruck auf gestrichenen Papieren ist ca. ein weiteres Drittel der Farbtöne nicht sauber reproduzierbar. Der Offsetdruck auf ungestrichenen Papieren kann nicht einmal die Hälfte der am Proofdrucker machbaren Farben reproduzieren.

Durch die Verwendung des relativ farbmetrischen Rendering Intents ergeben sich zwar jeweils größere Gamuts, diese softwaretechnische Verzerrung der Ausgangsdaten entspricht aber nicht der Realität unserer o.g. Fragestellung. Der HLC Colour Atlas zeigt daher die Gamuts bei absolut farbmetrischem Rendering Intent.

Weitere Ergebnisse

In welchen Farbbereichen kann ein Verfahren mehr oder wo kann es weniger Farbtöne darstellen? Hier einige wichtige Ergebnisse:

Auch wenn sRGB einen guten Farbumfang aufweist, kann es doch im Blaubereich nur recht wenige Farbtöne darstellen. Hier ist ihm sogar der Offsetdruck überlegen und erst recht der Proofdruck, dessen Gamut in diesem Bereich fast doppelt so groß ist.

sRGB kann helle Farbtöne, vor allem im Gelb- und Orangebereich etwas besser darstellen als der Proofdruck, dieser holt dafür in dunkleren Farben noch weitere kräftige Nuancen heraus.

Es gibt viele weitere Unterschiede im Detail, anhand der Daten des HLC Colour Atlas XL lassen sich diese Unterschiede eingehend untersuchen.

HLC-Colour Atlas XL Gamuts (Photoshop PSD)
Am besten geht dies mit der pdf-Version des Atlas, die Sie hier in Kürze herunterladen können.

Anmerkungen und offene Fragen

Bei Gamut-Algorithmen wäre mehr Einheitlichkeit und Transparenz wünschenswert. Im Gegensatz zu Photoshop kann man z.B. im Farbmanagement-Programm ZePrA von ColorLogic die gewünschte maximale DeltaE00-Abweichung vom Sollwert frei definieren, diese Definition hat dann entscheidenden Einfluss auf die Gamutgrenzen. Ein kurzer Vergleich zwischen dem Photoshop- und ZEPRA-erzeugtem Gamut (letzterer bei maximalem DeltaE00=1) zeigt, dass der Photoshop-Gamut etwas kleiner ausfällt.

Vergleich des in Photoshop und in ZePrA erzeugten Gamuts des Farbtons H50.

Offen ist die Frage eines geeigneten Algorithmus für die Grenzen des CIELAB-Farbraums aufgrund der durch die Rechteckspektren festgelegten Oberflächenpunkte. Lägen diese Grenzen fest, könnte endlich die Frage beantwortet werden, ob eine CIELAB-Koordinate überhaupt eine Farbe darstellt (=innerhalb des durch durch die Rechteckspektren aufgespannten Körpers liegt) oder nicht. Nicht-Farbe könnte dann von der Darstellung ausgeschlossen werden. Ein geeigneter Ansatz dürfte die Drahtgitter-Oberflächenerzeugung mittels „Meshing“ sein, wobei Polygonflächen auf diese Punkte gelegt werden. Nur Punkte im inneren Bereich des durch die Polygonflächen bestimmten Körpers sind Farben, außerhalb liegende Punkte werden von der Farbberechnung ausgeschlossen bzw. auf einen Oberflächenpunkt zurückgeführt.


Verfasser: Holger Everding