Farbräume verstehen

03.11.2011 09:00:00
Von Riesen und Zwergen und warum RGB und CMYK zwei unterschiedliche Welten sind, deren Konvertierung Verluste verursachen.

Was wir sehen ist nicht das, was wirklich da ist. Was im Tageslicht wunderbar grün erscheint, ist unter Kunstlicht grau. Auch im Druck kommt dieses Phänomen vor, denn nicht alle für den Menschen sichtbaren Farben kann ein Drucker auch tatsächlich wiedergeben. Und das auf dem Monitor zu sehende ist nicht das, was eine Druckmaschine an Farbigkeit darzustellen in der Lage ist. Die Farbräume der Geräte zu kennen ist deshalb das A und O, will man nicht nur eine vage Ahnung vom Endresultat haben.

Was ist ein Farbraum?

Spricht man vom Farbraum (engl. Gamut) einer Darstellung ist damit der sichtbare Farbumfang gemeint, also der Bereich der tatsächlich darstellbaren Farben. Doch das menschliche Auge kann immer mehr sichtbare Farben wahrnehmen, als jedes technische Gerät wiederzugeben in der Lage ist. Deshalb ergeben sich in der Praxis die hinlänglich bekannten Probleme, dass ein Farbausdruck sich von der Darstellung auf dem Monitor ebenso unterscheidet, wie vom ursprünglich abgelichteten Motiv. Auf Grund dieses Problems versuchte man schon früh, die möglichen Farbräume nicht nur in diversen Farbtheorien zu beschreiben, wie es unter anderem Goethe mit seiner Farbenlehre tat, sondern auch einen Standard für Ausgabegeräte zu definieren.

Die Räumlichkeit von Farben

Alle Farben aber setzen sich zunächst aus mindestens drei Primärfarben zusammen. Daraus wiederum entsteht die Räumlichkeit der Farbmodelle, die wie eine verformte Kugel durch den Eintrag auf drei Achsen dargestellt werden. Auf den Achsen X (Rot), Y (Grün) und Z (Blau) des Farbraums sind dabei die jeweiligen Primärfarben eingetragen. Und mit Hilfe dieser räumlichen Dimensionierung von Farben lässt sich bei einem näheren Blick auf die unterschiedlichen Farbmodelle erahnen, worin die Probleme im Druck tatsächlich begründet sind: Vereinfacht gesagt muss beim Offsetdruck der kleine Ball "CMYK-Farbraum" in das riesengroße Gebilde eines RGB-Farbraums eingebaut werden und dabei alle Farben des großen Balls wiedergeben. Das aber ist genauso unmöglich, wie ein Zwerg die Kleidung eines Riesen tragen kann, ohne sie für seine Größe passend zurecht zu schneidern.

LAB - CIELab, CIExyz

Zunächst aber musste mit dem aufkommenden Farbdruck ein Standard für Ausgabegeräte erstellt werden, um einheitliche Ergebnisse erzielen zu können. Die CIE, Commission international de l'eclairage, entwickelte hierzu 1931 erstmalig ein Schema für die technische Definition von Farbtönen. Es entstand die in Fachkreisen als "Schuhsohle" bekannte Darstellung, die alle vom menschlichen Auge erfaßbaren Farben darstellt. Doch im XYZ-System der CIE waren die Abstände der Farben untereinander unterschiedlich, so dass man den Unterschied zwischen zwei Farben nur schwer rechnerisch ermitteln konnte. Deshalb verbesserte man 1976 diese Werte und glich die Abstände im heute noch gebräuchlichen CIE-Lab Farbsystem an. Über die drei Farbwerte L (Helligkeit), a (Position einer Farbe zwischen Grün und Rot) und b (Position einer Farbe zwischen Blau und Gelb) oder L (Helligkeit), C (Chroma/Sättigung) und h (hue/Farbton) kann eine Farbe im CIEXYZ und CIELab Farbmodell, besser bekannt auch als Lab, eindeutig beschrieben werden. Die Helligkeit L kann dabei zwischen 0 = Schwarz bis 100 = weiß liegen.

RGB: Additives Farbmodell

Einen Ausschnitt aus dieser Beschreibung der sichtbaren Farben liefert der RGB-Farbumfang. Durch die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau werden durch eine additive Farbmischung alle auf einem Bildschirm darstellbaren Farben erzeugt. Legt man alle Farben des RGB-Modells übereinander, ergibt das ein Weiß. Grau erhält man, wenn alle drei Werte gleich sind. Dabei ist der Abstand zwischen maximalem Farbwert und Weiß bzw. Schwarz in 256 Abstufungen unterteilt, beginnend bei 0 und endend bei 255. Etwas weniger Farben stellt ein Monitor dar, dessen Farbraum auf sRGB eingestellt ist. Dieser Farbraum wurde als internationaler Standard für Monitore, Scanner und Kameras (DIN EN 61966-2-1) festgelegt, weshalb diese Geräte oft den sRGB-Farbraum bereits vordefiniert haben. Doch trotz des verringerten Standardfarbraums sind nur wirklich gute Produkte des höheren Preissegments in der Lage, den sRGB-Gamut auch tatsächlich wiederzugeben. Ganz abgesehen von dem Problem des Farbraums beim Druck.

CMYK: Subtraktives Farbmodell

Dieser nämlich ist durch den CMYK-Farbraum definiert, der wesentlich weniger Farben innerhalb der "Schuhsohle" umfasst, als RGB oder der etwas größere sRGB-Farbraum. Bedingt ist dieser kleine Farbraum durch die im Druckprozess verwendeten Farben, deren Farbpigmente und Untergrund (z.B. Papier) nur ein Bruchteil der vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Farben wiedergeben können. Denn während im RGB-Modell eine Lichtquelle die Farben miteinander addiert, basiert das CMYK-Modell aus Farben, deren Licht vom Druckuntergrund Papier absorbiert wird. Bei der durch das übereinander drucken entstehenden Subtraktion der Farben Cyan, Magenta und Yellow (Gelb) erzielt man theoretisch Schwarz. Doch bedingt durch die bestehenden Druckersysteme und verwendeten Pigmente wird aus dem rein theoretisch möglichen Schwarz immer nur ein dunkles Braun. Um wirklich die Druckfarbe Schwarz zu erhalten, muss daher Schwarz (K für "Key") hinzugefügt werden. Das Farbspektrum wird durch diese Zugabe aber nicht erweitert. Es bleibt von allen Farbmodellen der kleinste "Ball" im Farbenraum.

Von Riesen und Zwergen

Womit wir wieder bei der ursprünglich erwähnten Metapher der Riesen und Zwerge wären. Ein Bild, das auf einem sRGB darstellbaren Monitor brillant erscheint muss durch die Umrechnung in CMYK ganz automatisch an Farbbrillanz verlieren. Denn der kleine "Ball" CMYK kann unmöglich den gesamten großen "RGB"-Ball wiedergeben. Die Kleidung des Riesen passt nicht. Anders herum gibt es aber auch Farbecken, die mit CMYK druckbar, in RGB aber nicht darstellbar sind. Ein leuchtendes Blau auf dem Monitor ist deshalb oft nur ein mattes Blau im Druck und man sollte sich bei am Monitor eingestellten Darstellungs-Farbprofil in sRGB nicht darüber wundern. Abhilfe schaffen unterschiedliche RGB-Monitorfarbräume, die den CMYK-Ball vollständig zu umschließen versuchen, wie das eciRGB der European Color Initiative. Hierzu wird die Kleidung des Riesen - um wieder zur Metapher zurück zu kommen - ein wenig beschnitten und zu heiß gekocht, bis sie passt. Die dabei verwendeten Methoden nennt man farbmetrisches Rendering, perzeptiv oder Wahrnehmung.

Konvertierung = Verlust

Das für den Druck verwendete CMYK-Farbmodell ist also ebenso wie der für die Darstellung und Aufnahme genutzte RGB-Farbraum jeweils nur ein Ausschnitt des tatsächlich sichtbaren Farbenspektrums und beide Farbräume sind nicht überall deckungsgleich. Wandelt man daher eine Farbdatei auf dem Computer von RGB nach CMYK ist damit immer auch eine Verschlechterung des Farbraums gegeben. Oder um es deutlicher auszudrücken: Jede Konvertierung von RGB nach CMYK oder zurück stellt einen Verlust dar. Denn bei jeder Umwandlung in einen anderen Farbraum gehen Farbinformationen unwiederbringlich verloren. Deshalb sollte man ein Bild erst wenn man sich sicher ist, in den kleinen Pullover des Zwerges CMYK einpassen. Denn rückgängig lässt sich die Konvertierung nur noch machen, wenn man das Original-Bild aufbewahrte.

Hier finden Sie mehr zum Thema Farbraum und Farbmanagement am Rechner.

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