Farbtiefe und Farbsättigung

„Was ist Color-Management?“: Dazu zählt auch das Wissen um Farbtiefe und Farbsättigung. Charlotte Erdmann erklärt in Folge 9, was sich dahinter verbirgt.

Menschen nehmen Farben anhand von drei Eigenschaften wahr: Farbton, Helligkeit und Sättigung. Farbton und Helligkeit sind dabei relativ einfach zu definieren, die Sättigung aber wird eher subjektiv empfunden. Denn sie beschreibt die Farbkraft, also die Intensität der Farbe. Damit möglichst viele Farben am Monitor aber überhaupt dargestellt werden können, muss dieser eine gewisse Farbtiefe besitzen. Eine Begriffsklärung …

Drei Dimensionen von Farben
Wie bereits in den vorherigen Folgen dieser Serie beschrieben, werden Farben über Farbräume definiert. Sie entstehen durch drei Koordinaten, mittels derer die Farbe in einem Raum festgelegt werden. Während aber die technischen Farbräume wie RGB oder CMYK – über die wir in den vergangenen Folgen berichteten – immer über drei unterschiedliche Farben definiert werden, in deren Raum sich eine neue Farbe bildet, setzt die menschliche Wahrnehmung bei der Farbenerkennung andere Parameter an. Ein Maler charakterisiert Farben immer nach ihrem Ton, der Helligkeit und eben auch der Sättigung.

Was ist Sättigung?
Der Maler meint mit Sättigung allerdings nicht, wie dick die Farbe auf seiner Leinwand aufgetragen ist, sondern vielmehr in welchem Verhältnis der Buntwert zur Helligkeit der Farbe steht. Aber auch am Computer wird die Sättigung in einigen Farbmodellen eingesetzt. Dazu zählt unter anderem bei dem HSB-Farbmodell, das auf dem Farbenkreis basiert und die Sättigung als wichtiges Element beinhaltet. Mit HSB lassen sich daher Farben wie von uns in der Natur wahrgenommen beschreiben. Ähnliches gilt für die Farbmodelle HSV, HSL und HSI, die neben dem Farbton (Hue) und der Helligkeit (Brightness) eben auch die Sättigung (Saturation) beschreiben – allerdings mit leichten Veränderungen. HSI beispielsweise setzt die Lichtintensität mit ein, HSV nimmt den Grauwert eines neutralen Graus als Ausgangspunkt (Value) und HSL beschreibt statt der absoluten die relative Helligkeit.

Sättigung als Rendering Intent
Alle genannten Verfahren, die den Sättigungswert als Parameter im Farbmodell verwenden, sind allerdings nicht geeignet, wenn man Bilder ausgeben möchte. Das rein wahrnehmungsorientierte Verfahren muss deshalb immer umgerechnet werden, um es auf Papier zu bringen. Will man dabei dann den Sättigungsgehalt der Farbe nicht verlieren, sollte man als Umrechnungsmethode den „Saturation Rendering Intent“ im Anwendungsprogramm auswählen. Es bewahrt den Sättigungsgrad, während der bei einer Umrechnung unabdingbare Verlust mehr zu Lasten des Farbtons geht. Die Farben bleiben allerdings stark im Ausdruck und leuchtend, so dass sich diese Umrechnungsmethode gut für Grafiken und Diagramme eignet.

Wir sehen nur genug bei passender Farbtiefe
Bleiben wir bei der Wahrnehmung: Während die Sättigung den Bezug zwischen Helligkeit und Buntheit herstellt, ist in der Farbenlehre und damit der Wahrnehmung des Auges auch die Farbtiefe wichtig, um Farben zu erkennen. Denn tatsächlich versteht man in der Malerei bzw. der realen Darstellung von Farbe unter der Farbtiefe die scheinbare Farbstärke von Farbmitteln. Mit anderen Worten: Je mehr Pigmente eine Farbe enthält, umso intensiver wird sie wahrgenommen. Was für die Pigmente bei Druckfarben gilt, funktioniert auch am Computer. Hier ist die Farbtiefe allerdings die mögliche Darstellung einer Farbe auf einem Monitor. Nur wenn dieser genug Farbabstufungen ermöglicht, können damit Farben auch tatsächlich der Realität sehr nahe kommend wiedergegeben werden.

Technik hinter der Farbtiefe am Monitor
Am Monitor werden Bilder durch Pixel aufgebaut, wobei jeder Pixel Rot, Grün und Blau wiedergeben kann – und in der Mischung dieser Farben jeden Farbton des RGB-Modells. Die Farbtiefe beschreibt dabei die Bits, die pro eines solchen Pixels wiedergegeben bzw. gespeichert werden können. Bits können nur zwei Zustände besitzen: 0 und 1. Je nach darstellbarer Tiefe eines Pixels ergeben sich daraus dann die Farben, die der Monitor wiedergeben kann. Pro Farbwert hat ein Monitor beispielsweise 8 Bit pro Pixel bei zwei Zuständen der Bits, woraus sich ein Wert von 2 hoch 8, also 256 Farbstufen, ergibt. Multipliziert man die drei Farbwerte miteinander (Rot, Grün und Blau haben je 256 Abstufungen zur Verfügung), ergibt sich eine Farbtiefe von 256 x 256 x 256 = 16,7 Millionen Farben. Sogenannte 24-Bit True Color Monitore weisen diese Farbtiefe auf, während die neueren 32-Bit True Color Geräte sogar 4,3 Milliarden Farben (2 hoch 32) darstellen können.

Hier eine Übersicht der Farbtiefen der jeweiligen Monitortypen:
16-Bit High-Color: 65536 Farben
24-Bit True-Color: 16,7 Millionen Farben
32-Bit True-Color: 4,3 Milliarden Farben

Farbtiefe bei Digitalfotos und Scans
Doch selbst mit den besten True-Color-Monitoren kann man kein Digitalbild im Original wiedergeben, denn diese werden meist mit 24 Bit gespeichert, um möglichst detailgetreue Aufnahmen zu erhalten. Scans können sogar mit bis zu 48 Bit Farbtiefe gespeichert werden. Die hohen Farbtiefen kann man zwar am Monitor nicht sehen, sie werden aber dazu benötigt, um bei der Umrechnung in andere Farbmodelle so wenig Verluste wie möglich zu erhalten. Einfach gesagt wird das Ergebnis einer Bildbearbeitung umso besser, je höher die Farbtiefe des Ausgangsbildes war. Tonwertkorrektur und Nachbearbeitung gelingen dann nämlich so fein, dass im Endergebnis keine Verluste wie Treppeneffekte oder Verwischungen erkennbar sind. Die hohe Farbtiefe ist also in den Eingabebereichen wie Scan, Fotografie etc. durchaus sinnvoll. Speichern lässt sie sich hingegen nur in bestimmten Formaten wie tiff, die eine solche Farbtiefe auch in ihren Algorithmen verarbeiten können.

Die Farbtiefe von Monitoren spielt auch eine Rolle in unserer nächsten Folge, in der es um die Ausgabe von Bildern am Monitor geht und warum Softproofs dem Endergebnis nie vollständig ähneln können.
Charlotte Erdmann