c't-Labs: Druck-Farbe ist nicht gleich Farbe

@ctmagazin | c't Labs

Ein Spektralfotometer ermittelt unabhängig von der Wahrnehmung eines Betrachters feinste Farbunterschiede auf Druckproben von Fotodruckern.

Zu den anspruchvollen Aufgaben im Testlabor gehört die Beurteilung von Farben. Das gilt sowohl für Monitore, Displays und Beamer als auch für die Ergebnisse von Farbdruckern. Wie man Farben wahrnimmt, hängt beispielsweise von der Art der Erzeugung ab – ob sie von einem Strahler mit begrenztem Spektrum wie einer einzelnen Leuchtdiode stammen oder als Mischfarbe von mehreren, ob sie gefiltert oder wie beim Farbdruck reflektiert werden. Bei Drucken spielen unter anderem die Art der Tinten oder der Pigmente, das verwendete Papier, das Umgebungslicht und nicht zuletzt die subjektive Wahrnehmung des Betrachters eine Rolle.

Die Aufgabe, Farbe beschreib- und messbar zu machen, hat die Internationale Beleuchtungskommisssion (CIE, Commission Internationale d'Eclairage) mit dem dreidimensionalen CIELab-Farbraum gelöst. Der Farbraum erinnert an eine Art Schneckengehäuse und stellt die vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Farben in allen Helligkeitsstufen dar. Lab steht für die drei Achsen, die den Farbraum beschreiben: L ist die Luminanz- oder Helligkeitsachse, a die Rot-Grün-Achse und b die Blau-Gelb-Achse. Um eine bestimmte Farbe eindeutig zu beschreiben, gibt man ihre Koordinaten (L,a,b) an; man beschreibt also einen Pfeil (Vektor), der vom Koordinatenursprung (Grau) auf den Farbpunkt zeigt. Mehr zum Lab-Farbraum finden Sie hier.

Der CIELab-Farbraum spannt sich zwischen Schwarz und Weiß (L), zwischen Grün (-a) und Rot (+a) und zwischen Blau (-b) und Gelb (+b) auf. In der Praxis ist der Bereich der wahrnehmbaren Farben eher birnenförmig.

Der große Vorteil des CIELab-Farbraums: Je geringer der geometrische Abstand zwischen zwei Farbpunkten ist, desto ähnlicher sind sich die Farben. Als Maß für die Farbähnlichkeit dient der Betrag des Abstandsvektors (seine Länge) Δ-E. Ein Δ-E im einstelligen Bereich fällt nur bei genauem Hinsehen auf, ab einem Wert von zehn wird der Farbunterschied offensichtlich.

Den kompletten CIELab-Farbraum deckt kein Drucker ab. Zwar verwenden auf Fotos spezialisierte Drucker oft zusätzliche Tinten, die den mit Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (CMYK) erreichbaren Farbraum erweitern, aber auch damit lassen sich nicht alle Mischfarben ausdrucken. Der Farbbereich, den Geräte wie Drucker, Displays, Beamer oder Scanner verarbeiten können, wird Gamut genannt. Er unterscheidet sich von Gerät zu Gerät; bei Druckern hängt er auch vom verwendeten Papier ab.

Die Abstimmung der verschiedenen Farbräume übernehmen Farbmanagementsysteme, wie sie in Mac OS (ColorSync) und Windows (WCS, Windows Color System) enthalten sind. Sie sorgen zum Beispiel dafür, dass die Farben eines auf dem Monitor angezeigten Fotos möglichst genau (mit einer hohen Farbtreue) von einem Drucker wiedergegeben werden. Die Systeme wählen bei der Umrechnung für Farben, die außerhalb des Drucker-Gamuts liegen, möglichst ähnliche, noch darstellbare Farben. Um bei der Farbberechnung das Papier berücksichtigen zu können, benutzt das Farbmanagement Umsetzungstabellen – die sogenannten ICC-Profile. Die Profilverwaltung übernimmt normalerweise das Betriebssystem; bei einfacheren Druckern sind die Profile im Druckertreiber integriert.

Um die Farbwiedergabe von Druckern zu testen, benutzen wir eine standardisierte IT8-Farbtafel. Sie enthält 264 Felder mit vorgegebenen Farben, die verschiedene Farbmodelle wie RGB oder die für Drucker wichtigen CMYK-Farben abdecken. Hinzu kommen 24 Graustufenfelder. Normgerechte Vorlagen – sogenannte Targets – dienen beispielsweise zum Kalibrieren von Scannern. Bei Tests von Fotodruckern drucken wir die IT8-Vorlage auf dem besten A4-Glanz-Fotopapier des jeweiligen Druckerherstellers in bester Qualität aus. Das Farbmanagement übernimmt dabei der Druckertreiber, der das für das ausgewählte Papier optimale Profil kennt – oder kennen sollte.

Das Gretag SpectroScan misst mit dem Spektralfotometer Spectrolino automatisch jedes der 288 Felder der Farbvorlage aus. Eine Software errechnet aus den gemessenen Lab-Werten und den Soll-Werten die Farbabweichung Δ-E für jedes Feld.

Für die Beurteilung verwenden wir das Spektralfotometer Gretag Macbeth Spectrolino und die Gretag SpectroScan-Vorrichtung. Spektralfotometer beleuchten die Farbfläche mit Weißlicht und zerlegen das reflektierte Licht über Filter oder ein Prisma in monochromatische Bänder. Aus den Lichtstärkewerten der einzelnen Bänder erstellen die Messgeräte eine Remissionskurve, mit deren Hilfe sich eine Farbe sehr genau bestimmen lässt. Das Spectrolino arbeitet mit einem holografischen Beugungsgitter und 35 10-Nanometer-Bändern im Bereich des sichtbaren Lichts zwischen 380 und 730 nm. Damit kann es noch Farbunterschiede von 0,02 Δ-E unterscheiden.

Das Spektralfotometer Gretag Macbeth Spectrolino misst mit 35 Bändern hochgenau, die Messzeit ist mit einer Sekunde aber vergleichsweise lang.

Auch wenn die Messung pro Farbfeld nur eine Sekunde dauert, wäre das manuelle Abtasten der 288 Felder der IT8-Vorlage doch sehr mühsam. Daher überlassen wir diese Arbeit dem Gretag SpectroScan, einem Plotter-ähnlichen Messtisch: Statt eines Stifts wird das Spectrolino-Fotometer über die zu messende IT8-Vorlage geführt. Der Tisch hält die Vorlage dabei elektrostatisch auf Position. Vor Beginn jeder Messung kalibriert sich das Spectrolino automatisch.

Ausmessen eines IT8-Targets mit dem Gretag SpectroScan

Nach Ende der Messung errechnet unser Farbtestprogramm aus den IT8-Sollwerten und den gemessenen Farbwerten für jedes Feld die Farbabweichungen Δ-E und gibt statistische Angaben aus, von denen wir in den Testdiagrammen die minimalen, die durchschnittlichen und die maximalen Abweichungen angeben.

Bei guten Fotodruckern sollte der Δ-E-Wert für die minimale Abweichung unter 1,5 liegen, im Mittel sind Abweichungen von 5 bis 8 normal. Bei einfacheren Druckern kommen auch höhere Werte über 10 vor. Die maximalen Abweichungen stammen meist von Farben, die außerhalb des Gamuts, also des vom Drucker darstellbaren Farbraums liegen. Daher treten hier auch bei teuren Fotospezialisten Abweichungen von weit über 20 auf. Wie schon gesagt: Kein Drucker schafft es, den kompletten CIELabs-Farbraum wiederzugeben. Mit zusätzlichen Farben können sie aber ihren Farbraum erweitern und damit den Δ-E-Wert für die durchschnittliche Farbabweichung klein halten. (rop)

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