Eine Einleitung zu RGB und CMYK und ihre Anwendungen

 

Während du dir Werke und Dokumente auf einem Monitor anschaust, wird jede Farbe auf dem Bildschirm in RGB – Rot, Grün und Blau – gerendert, da jedes Pixel deines Monitors aus diesen drei Farben besteht. Wenn du dir ausgedruckte Arbeiten ansiehst, die mit deinem Desktop-Tintenstrahldrucker, einem industriellen Tintenstrahldrucker oder einer Offsetdruckmaschine gedruckt wurden, werden die Farben in CMYK (Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz) wiedergegeben. Dies sind die Farben der Druckertinte. Diese beiden Farbmodi sind in CLIP STUDIO PAINT verfügbar und es ist wichtig zu verstehen, dass sie sich in Bezug auf die Farbwiedergabe erheblich unterscheiden.

 

 

 

Die menschliche Farbwahrnehmung ist an unser visuelles System gekoppelt. Unsere Augen haben jeweils eine Netzhaut. Das ist eine Schichtung von Nervenzellen, die den hinteren Abschnitt des Auges auskleidet und die zwei Arten von Photorezeptoren enthält: Stäbchen und Zapfen. Wir nehmen den Unterschied von Hell und Dunkel durch die Stäbchen und Farbe durch die Zapfen wahr. Es gibt drei Arten von Zapfen, von denen einige auf kurze, einige auf mittlere und einige auf lange Wellenlängen des Lichts reagieren. Wir nennen kurzwelliges Licht „Blau“, mittelwelliges Licht „Grün“ und langwelliges Licht „Rot“. In wissenschaftlicher Hinsicht sind wir trichromatische (dreifarbige) Wesen.

 

Additive Primärfarben – RGB

Diese rezeptorbezogene trichromatische Reaktion ist dafür verantwortlich, dass wir additive Primärfarben erleben können. Wenn du drei Lichtquellen hast und jede strahlt ein Drittel der Wellenlängen aus, die das sichtbare Spektrum ausmachen, nimmst die Farbe Weiß wahr. Wenn wir Lichtquellen verwenden, beginnen wir mit der Dunkelheit (Schwarz) und fügen farbiges Licht hinzu – daher der Begriff „Additiv“. Um weißes Licht zu erzeugen, addieren wir die drei Primärfarben zu gleichen Teilen.

Abhängig davon, wie viel von jeder Wellenlänge wir hinzufügen, sehen wir verschiedene Farben. Wenn man vom Licht hinzufügen spricht, bezieht man sich auf additive Primärfarben mit lichtemittierenden Geräten wie Computermonitoren, Fernsehbildschirmen usw.

 

Subtraktive Primärfarben – CMY und K

Wir können auch subtraktive Primärfarben durch die Zapfen im Auge sehen. Subtraktive Primärfarben sind Cyan, Magenta und Gelb (Englisch: Yellow) und beziehen sich auf Farben, die von einer Oberfläche reflektiert werden, die weißes Licht absorbiert. Beim Drucken beginnen wir daher mit einer weißen Oberfläche (normalerweise Papier) und fügen dieser weißen Oberfläche Cyan-, Magenta- und Gelbtinte hinzu, um am Ende Schwarz zu erhalten. Du kannst dir Gelb auch als Subtrahend für kurze Wellenlängen, Magenta als Subtrahend für mittlere Wellenlängen und Cyan als Subtrahend für lange Wellenlängen vorstellen.

 

Hinweis: Beim Mischen von nur Cyan, Magenta und Gelb entsteht niemals reines Schwarz. Der Grund dafür ist, dass keines der von uns hergestellten Pigmente rein genug ist. Das Beste, was du erhältst, ist ein sehr dunkles Braun. Dies ist der Grund, warum wir beim Drucken zu den subtraktiven Primärfarben Schwarz hinzufügen. Der Buchstabe „K“ steht für „Key“ oder „Key plate“ (Schlüsselplatte) und schließt Verwechslungen mit dem Buchstaben „B“ für Blau aus. Schwarz ist jedoch keine Primärfarbe.

 

Farbraum

Die drei Primärfarben sind nicht nur nützlich, um Farben zu beschreiben, sondern auch, um die Beziehung zwischen Farben darzustellen. Dies ist möglich, indem die Werte der Primärfarben als kartesische Koordinaten in einem dreidimensionalen Raum verwendet werden, in dem jede der Primärfarben eine der drei Achsen bildet. Diesen Raum nennen wir einen „Farbraum“. Bekannte Farbräume sind Adobe RGB, sRGB (gut geeignet für das Web), eciCMYK (FOGRA53; Druck), GRACol und SWOP.

 

Beispielsweise wurde Adobe RGB von Adobe 1998 erfunden und ist ein RGB-Farbraum. Es wurde entwickelt, um die meisten Farben einzubeziehen, die mit CMYK-Farbdruckern verwirklicht werden können, während sie mit RGB-Primärfarben auf einem Gerät wie einem Computerbildschirm dargestellt werden.

 

FOGRA53 ist ein CMYK-basierter Austauschraum, der in erster Linie der Farbkommunikation während einer Druckproduktion dient. Es ergänzt Referenzdruckbedingungen, die die tatsächlichen Offset-Druckbedingungen widerspiegeln. FOGRA53 ermöglicht während der gesamten Produktion eine konsistente Farbwiedergabe, einschließlich Kopiervorbereitung, Auftragszusammenstellung, Proof und Prozessfarbdruck.

 

Es deckt den erwarteten Bereich des Farbraums (Gamut) ab, der egal bei welchem Druckverfahren für die Produktion von Druckmaterialien aus digitalen Daten verwendet wird, und ermöglicht Proof-Funktionen auf etablierten Proofdruckern. (Link: https://www.fogra.org/index.php?menuid=734&reporeid=465&getlang=de).

 

FOGRA53 Farbraum

 

Farbe messen

Menschen sind „Trichromaten“, aber es gibt auch künstliche Trichromaten. Wir haben Fotoscanner, Kameras und Farbmessgeräte entwickelt, um das menschliche Farbsehen zu simulieren. Von diesen ist das Kolorimeter das genaueste und wichtigste, da du damit einen Monitor kalibrieren oder ein Profil erstellen kannst. Dies ist wiederum wichtig, um sicherzustellen, dass die Farben auf deinem Bildschirm den zu druckenden Farbe so nahe wie möglich kommen.

 

Drei verschiedene Kolorimeter

 

Farbmanagement-Modelle

Zusätzlich zu ihrem Trichromat-Modell besitzt die Netzhaut fundamentale Komponenten, die in Abhängigkeit von der Wellenlänge entgegengesetzte Signale erzeugen. Dadurch ergibt sich das Modell der Gegensätze wie hell-dunkel, Rot-Grün und Gelb-Blau. Beide Modelle sind in einer Zonentheorie der Farbe zusammengefasst, die beschreibt, wie eine Schicht der Netzhaut die Zapfen enthält, wobei eine zweite Schicht deren Signale in ihre Äquivalente übersetzt.

 

Dies ist wichtig für uns, da viele CIE-Modelle (Commission Internationale d‘Eclairage, dt.: Internationale Beleuchtungskommission) des Farbsehens wie CIELAB – auf denen die meisten Farbmanagementberechnungen und -konvertierungen basieren – Aspekte beider Netzhautmodelle enthalten.

 

RGB und CMYK für digitale Geräte dargestellt

Wenn wir Farbe auf einem physischen Produkt reproduzieren, sei es ein Monitor, eine Klarsichtfolie oder eine gedruckte Seite, manipulieren wir dafür rotes, grünes und blaues Licht. Bei echten RGB-Geräten wie Monitoren, Scannern und Digitalkameras arbeiten wir direkt mit rotem, grünem und blauem Licht. Beim Filmen und Drucken manipulieren wir immer noch rotes, grünes und blaues Licht, aber wir tun dies indirekt, indem wir CMY-Pigmente verwenden und deren Wellenlängen von einem weißen Hintergrund abziehen.

 

Die meisten digitalen Farben sind codiert, um unterschiedliche Mengen von R, G und B oder C, M und Y und K darzustellen. Dies sind jedoch keine absoluten Werte, da eine RGB- oder CMYK-Datei nur eine Anleitung der Farbwiedergabe ist und jedes Gerät es individuell interpretiert. Wenn du dieselbe RGB-Datei, so wie sie ist, an verschiedene Monitore oder dieselbe CMYK-Datei an verschiedene Druckmaschinen sendest, erhältst du verschiedene Bilder. Einige davon sehen sich sehr ähnlich, während andere deutlich sichtbare Unterschiede in einer oder mehreren Farben aufweisen.

 

RGB- und CMYK-Modelle sind nicht einmal dazu gedacht, Farben geräteübergreifend 1:1 wiederzugeben. Stell‘ dir zum Vergleich mit der realen Welt vor, du kaufst hochpigmentierte scharlachrote Acrylfarbe von zwei verschiedenen Herstellern, die beide ihr Produkt an berühmte Künstler auf der ganzen Welt verkaufen. Du kaufst die gleiche Farbe, oder? Nun, sie heißen gleich, sehen aber nicht unbedingt gleich aus. Sie werden zwar beide rot sein, aber „Scharlach” wird bei Marke X höchstwahrscheinlich etwas ganz anderes bedeuten als bei Marke Y.

 

— Drei Marken für Acrylfarbe, die jeweils als „Scharlachrot” bezeichnet wird —

 

Ähnliches passiert auch bei RGB- und CMYK-Modellen. Stell‘ dir vor, du gibst ein Rot mit den Werten R = 255, G = 0 und B = 10 in deinen Computer ein. Möglicherweise gehen viele davon aus, dass diese Wiedergabe für Drucker derselben Marke oder sogar markenübergreifend gleich sein würde. Aber das ist nicht der Fall. Selbst wenn diese Drucker alle gleich kalibriert wären, würden sich leichte Unterschiede feststellen lassen. Das liegt daran, dass die numerischen RGB/CMYK-Werte, die wir mit digitalen Farbgeräten verwenden, nichts anderes als Steuersignale sind, die wir senden, damit sie Farben erzeugen, aber so wie sie vom Gerätehersteller programmiert wurden. Daher solltest du dir RGB- oder CMYK-Zahlen immer als auf ein bestimmtes Gerät abgestimmte Werte vorstellen.

 

Farbstoffe oder Primärfarben

Beim Malen sind die Farbstoffe die vom Hersteller verwendeten Pigmente und die als Bindemittel verwendeten Chemikalien. Ein bekanntes britisches Unternehmen verwendet arabischen Gummi als Bindemittel für seine Aquarellfarben. Dies führt zu einer sehr schwach sichtbaren gelblichen Färbung aller Farben. Ein in den USA ansässiger Wettbewerber, der besser für seine Acrylfarben bekannt ist, hat eine Reihe von Aquarellfarben auf den Markt gebracht, die ein zu 100% transparentes Bindemittel beinhaltet, was zu einer „echteren“ Pigmentwiedergabe führt.

 

— Pigmentpulver —

 

Bei digitalen Farben haben wir weder Pigmente noch Bindemittel, aber wir haben andere Faktoren, die eine „reine“ Farbwiedergabe beeinträchtigen. Die Farbe, die ein Gerät reproduzieren kann, hängt in erster Linie von den verwendeten „Farbstoffen“ ab. Auf einem Computermonitor sind die Primärfarben die RGB-LEDs des Bildschirms. Bei einem Scanner oder einer Digitalkamera sind die Primärfarben die Filter, durch die die Sensoren das Bild erfassen.

 

— Bayer-Sensor über einen Kamera- oder Scanner-Bildsensor —

 

Bei einem Drucker sind die Farbstoffe der realen Welt näher, da sie die Tinten, Toner oder Färbemittel sind, die auf das Papier aufgetragen werden. Wenn die Art und Weise des Auftragens einer bestimmten Farbe auf ein Medium (oder zu Messzwecken) entschieden werden soll, und da die subtraktive Farbe bei CMYK-Druckern etwas komplizierter ist als die additive Farbe bei RGB-Geräten, ergänzen wir normalerweise die Werte der Primärfarbstoffe mit den Werten der Sekundärfarben. Dies sind die Überdrucke Magenta + Gelb, Cyan + Gelb und Cyan + Magenta.

 

 

— Innenseiten einer modernen Inkjet-Druckmaschine —

 

Die Farbstoffe bestimmen auch die Farbpalette, die das Gerät reproduzieren kann. Dies wird als Gamut (Farbraum des Geräts) bezeichnet. Schließlich berücksichtigen wir bei CMYK-Geräten auch wie hell die Farben sind. Wir nennen das die Dichte der Primärfarben, deren Fähigkeit es ist, Licht zu absorbieren.

 

Helligkeit, Kontrastumfang, Dichte, Weißpunkt und Schwarzpunkt

Neben den Farbstoffen definieren zwei weitere Werte den Gamut eines Geräts. Diese müssen ebenfalls gemessen und überwacht werden: der Weißpunkt und der Schwarzpunkt.

Die Farbe des Weißpunkts ist wichtiger als seine Dichte, da der Weißton als Grundlage für alle anderen Farben dient. Wenn du dir ein Bild auf dem Monitor oder auf weißem Papier ansiehst, wird deine Wahrnehmung aller anderen Farben in der Szene an diese Grundlage angepasst. Es wird die Anpassung des Weißpunkts genannt und ist ein augenblicklicher Reflex.

 

— Für den korrekten Druck den Schwarz- und Weißpunkt einstellen —

 

Beim Schwarzpunkt ist die Dichte wichtiger als die Farbe, da seine Dichte den Helligkeitsbereich bestimmt, den das Gerät wiedergeben kann. Da die Detailwiedergabe zu einem großen Teil vom Dynamikbereich abhängt, ist es wichtig, den Schwarzpunkt des Geräts korrekt zu bestimmen.

Auf einem herkömmlichen LED-Monitor kann man im unteren Bereich gerade so viele Helligkeitsunterschiede feststellen, dass die Schatten eines Bildes detailliert genug sind.

Bei einem Drucker kannst du die Punktdichte von Farbe und Schwarz verbessern, indem du den CMY-Farbstoffen Schwarz hinzufügst. Dies erzeugt einen neutralen Schwarzpunkt und ein viel dunkleres Schwarz, als wenn man nur C, M und Y verwenden würde.

Sowohl der Weißpunkt als auch der Schwarzpunkt befinden sich am äußersten Ende der Farbwiedergabe. Davon abgesehen muss ein Farbmanagementsystem jedoch auch berücksichtigen, was bei der Wiedergabe der Tonwertcharakteristik des Geräts geschieht.

Aus diesem Grund wird häufig der Begriff „Tone Reproduction Curve” (TRC) verwendet. Das ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen Eingabewerten und resultierenden Helligkeitswerten in einem Gerät definiert. Bei Verwendung von Monitoren, Scannern und Digitalkameras spricht man von einer Gammakurve. Bei Druckern nennen wir es eine Druckkennlinie.

 

Von einem Gerät zum anderen

Der Dynamikbereich eines Druckers oder einer Druckmaschine ist begrenzt durch die Helligkeit des Papiers und dem dunkelsten Schwarz der Tinte. Einige Geräte (z. B. eine Spiegelreflexkamera (DLSR)) haben im Vergleich zu anderen Geräten (z. B. ein Tintenstrahldrucker) einen enormen Dynamikbereich, der eine Komprimierung der Farbwiedergabe vom größeren zum kleineren Bereich erfordert.

Das nennen wir tonale Komprimierung. Es gibt auch ein Problem, wenn der Gamut eines Geräts nicht vollständig dem Gamut eines anderen Geräts entspricht. Ein Beispiel ist dein Computermonitor, der über einen größeren Gamut verfügt als dein Drucker, der mit der CMYK-Tinte einige Farben nicht auf dem Papier wiedergeben kann.

 

— Der transparente weiße Gamut ist der des Displays Der farbige ist ein CMYK-Drucker —

 

Um beide Probleme zu lösen, verwenden Farbmanagementsysteme das sogenannte Gamut-Mapping. Hierbei handelt es sich um eine Reihe von Methoden (mit ihren individuellen Macken), die die unterschiedlichen Gamuts unserer Geräte aufeinander abgleichen. Um einen Monitor und einen Drucker miteinander in Einklang zu bringen, wissen wir, dass einige Farben, die wir reproduzieren möchten, außerhalb des Gamuts des Computerbildschirms und andere außerhalb des Gamuts des Druckers liegen.

 

Um diese Farben auf einem Computermonitor sichtbar zu machen oder, ohne die Farbwiedergabe eines Bildes zu stark zu verzerren, druckbar zu machen, muss das Bildrendering durch den Änderungsprozess „Gamut-Mapping“ unter Verwendung einer von vier sogenannten „Rendering Intents“ (RIs) geschehen.

 

Absolut farbmetrisch

 

Das erste Umrechnungsverfahren nennt man absolut farbmetrisch. Dieses RI bringt Farben außerhalb des Gamuts mit der geringstmöglichen Änderung in den Gamut zurück und lässt Farben innerhalb des Gamuts allein. Mit diesem RI riskierst du, einige Farben drastisch zu ändern, während andere möglicherweise völlig verwaschen aussehen. Dies ist auf die Absicht zurückzuführen, die tatsächliche Farbe auf das Papierweiß zu bringen. Einige gesättigte Cyans und Orange-Gelbs, die beim Drucken leicht zu erzielen sind, können auf dem Monitor nicht genau angezeigt werden. Um die Farbe vom Papierweiß anzuzeigen, muss der Monitor Weiß als etwas, das einen geringeren Wert als RGB 255, 255, 255 hat, anzeigen. Dadurch verlieren wir auch einen gewissen Dynamikbereich.

 

Farbprofile

Dies ist ein guter Zeitpunkt, um Farbprofile vorzustellen. Farbprofile sind eigentlich „Beschreibungen“ des Gamuts, des Farbumfangs und des Verhaltens eines kalibrierten Geräts. In der professionellen Druckwelt sind Farbprofile wie „US Web Coated SWOP v2“ Industriestandards, die von Industriestandardgruppen erstellt wurden.

 

Druckereien kalibrieren ihre Druckmaschinen auf den Standard eines solchen Profils, so dass deine Farben, die du für die passende Einstellung verwenden musst (Frag da bei deiner Druckerei nach!), mit der Druckmaschine wiedergegeben werden können.

 

— Relativ farbmetrisch —

 

Die relativ farbmetrische Umrechnung ist das zweite Rendering Intent. Dadurch werden Farben, die außerhalb des Gamuts liegen, in den Gamut zurückgeführt, indem sie entsättigt, deren Farbtöne aber nicht geändert werden (nur begrenzt möglich; es können nicht alle Farben in Einklang gebracht werden, ohne sie tatsächlich zu ändern). Auf diese Weise rendern die meisten Anwendungen Farbe auf den Bildschirm. Das Papierweiß wird übersetzt, um das Weiß anzupassen, und alle anderen Farben des Quellfarbraums werden verschoben, um dem Weiß des Papiers zu entsprechen. Jedoch werden bei der Angleichung an das Papierweiß die Beziehungen der Quellfarben nicht geändert.

 

— Empfindungsgemäß—

 

Das perzeptive Rendering Intent ist die Nummer Drei im Bunde. Dadurch werden Farben außerhalb des Gamuts wieder in den Gamut aufgenommen und die Beziehungen zwischen verschiedenen Farben bleiben so nah wie möglich am Original. Dies entsättigt alles, behält aber die Beziehungen zwischen den Farben bei. Das kann dazu führen, dass die Farbe verblasst, aber alles andere bleibt gleich.

 

— Sättigungserhaltend—

 

Sättigungserhaltend ist das letzte Rendering Intent und verhält sich wie das perzeptive Intent, verschiebt jedoch Farben außerhalb des Gamuts mehr als Farben innerhalb des Gamuts. Dies hält hoch gesättigte Farben so gesättigt wie möglich. Das sättigungserhaltende RI wird hauptsächlich für Firmenlogos und ähnlich grafische Zeichen verwendet, z. B. solche, die mit Pantone-Farben oder anderen „Schmuckfarben“ gefärbt sind. Das häufigste RI für Fotografien ist perzeptiv.

 

Wann sollte man für die Ausgabe CMYK und wann RGB verwenden?

Wir verwenden den Begriff echte RGB-Drucker, um Geräte wie den LumeJet S200 zu bezeichnen, ein Drucker mit selbst entwickelten Druckköpfen, die auf LEDs basieren. Durch Glasfaser, die als Linse fungieren, erreicht der Drucker eine Auflösung von 4000 dpi, wobei das Licht einer einzelnen optischen Faser einen roten, grünen oder blauen Druckpunkt erzeugt, der der Größe eines Silberhalogenidteilchens des lichtempfindlichen Materials entspricht, auf das das Bild gedruckt wurde. Es wird hauptsächlich, wenn nicht gar ausschließlich, zum Drucken von Fotobüchern verwendet.

 

Es gab nie viele echte RGB-Drucker und zum Zeitpunkt dieses Artikels ist der LumeJet S200 auch nicht mehr erhältlich. Derzeit sind mir keine anderen echten RGB-Drucker bekannt.

 

Daher sind fast alle Drucker im Grunde CMYK-Drucker, selbst unsere Desktop-Tintenstrahldrucker. Die übliche Methode zum Drucken mit Desktop-Tintenstrahldruckern ist die Verwendung eines Druckertreibers vom Hersteller. Wenn du ein Bild aus einer App drucken lässt, konvertiert dieser Treiber die RGB-Informationen des Bildes in CMYK. Da der Treiber vom Hersteller entwickelt wurde, werden Farben gerendert und die Tinte so auf das Papier aufgebracht, wie es der Hersteller beabsichtigt hat. Dies führt normalerweise zu erfreulichen Ergebnissen.

 

—  Der RGB-Treiber von Epson auf einem Mac —

 

Wenn du jedoch mehr Kontrolle darüber haben möchtest, wie viel Tinte für jede Farbe auf das Papier kommt, und den dynamischen Bereich des Druckers maximieren möchtest, ist ein PostScript-RIP wahrscheinlich die bessere Wahl. Ein RIP – kurz für Raster Image Processor – umgeht den RGB-zu-CMYK-Treiber vollständig und ermöglicht es dir, die C-, M-, Y- und K-Düse sowie das gesamte Drucksystem direkt zu handhaben. Mit dem RIP kannst du deinen Druckprozess im Wesentlichen so manipulieren, wie es eine professionelle Druckerei für Proofs tun würde. Mit einem RIP kannst du Dinge wie die Farbwiedergabe, die Dichte und die Tintenmenge von jeder Düse auf die Oberfläche steuern.

 

Bei einem PostScript-RIP musst du jedoch zunächst den Drucker kalibrieren und linearisieren, dann sein Basisprofil erstellen und ein Ausgabeprofil für jede Kombination aus Tinte und Medium erstellen. Dafür benötigst du ein Spektralphotometer wie das X-Rite i1Pro. Damit hast du die vollständige Kontrolle darüber, wie sich Farben auf einem bestimmten Papier auswirken, und du kannst deine Druckvorlagen mit einem Softproof genau prüfen.

So, das war‘s zum Thema RGB, CMYK und dem Farbmanagement.

 

 

 

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