PhotoYCC kommt blitzschnell auf den RGB-Monitor
PhotoYCC ist auch die optimale Datenbasis für eine schnelle Bildverarbeitung und die
Echtzeit-Darstellung auf einem Monitor. Andere Farbsysteme, auch CIELab, erfordern erheblich mehr rechnerischen Aufwand, um eine Echtzeit-Darstellung in TrueColor mit 3 x 8 bit pro Pixel zu gewährleisten! (Siehe YCC-Quellen)
Darüber hinaus sind die Farbdaten, die ein PhotoCD-Scanner in PhotoYCC schreibt, auch über die
standardisierte Aufnahmesituation definiert: insbesondere ist die spektrale Empfindlichkeit des Aufnahmesensors gemäß der ITU-Empfehlung BT.709-2 für HDTV an den modernen Möglichkeiten elektronischer Bildwandler
orientiert, was sich u.a. günstig auf den Verarbeitungsaufwand im Computer auswirkt: Die RGB-Signale für Monitore, deren Phosphorvalenzen nahe denen der ITU-Rec. BT.709-2 liegen, lassen sich einfach und in Echtzeit
aus den digitalen YCC-Daten ableiten.
Warum ist Geräteunabhängigkeit eines Farbsystems so wichtig?
Als geräteabhängig bezeichnet man einen Farbraum, wenn die dargestellte Farbe vom jeweiligen Aufnahme und- Ausgabegerät und
deren Einstellungen abhängt. So ändert sich beispielsweise die einem bestimmten RGB-Wert zugeordnete Farbe auf einem Monitor stark mit den Einstellungen von Helligkeit, Kontrast, Gamma und hängt auch von den
Primärvalenzen den eingesetzten Bildphosphore ab. Das computerinterne RGB-System ist also nicht geräteunabhängig, ebensowenig der Druckfarbraum CMYK, der nicht nur viel kleiner ist, sondern auch von den verwendeten
Druckfarben und dem Bedruckstoff abhängt.
Für eine verbindliche Dokumentation und Kommunikation von Farben müssen die Farbkoordinaten colorimetrisch definiert sein.
Dies ist z.B. bei den Systemen CIELab und PhotoYCC der Fall, die eine definierte Aufnahmesituation vorschreiben.
Zwischen diesen beiden Gruppen liegen die kalibrierten geräteabhängigen Farbsysteme, deren absolute Lage in einem
Normfarbraum über die angegebenen Referenzdaten wie Weißpunkt, Gamma und Phosphorvalenzen individuell farbmetrisch ermittelt werden kann.
Genügt ein colorimetrisch definiertes Farbsystem zur Beschreibung von realen Farben?
Das Blau eines Sommerhimmels wird in einem Dia farbmetrisch ganz anders wiedergegeben als auf einem Papierabzug. Die
fotografischen Medien berücksichtigen dabei, daß ein Dia unter ganz anderen Umfeldbedingungen betrachtet wird, als ein Papierabzug.
Eine exakte Farbmessung im Film oder auf dem Abzug kann also nicht die Lösung sein, wenn nicht zugleich auch die
Interpretation (z.B. die Betrachtungsbedingungen) ebenfalls vermittelt werden. Diese Interpretation erfolgt bisher in den Köpfen unserer Lithographen, die aus ihrem Wissen heraus ein Dia ganz anders für den Druck
aufbereiten, als etwa eine Aufsichtsvorlage.
Solange aber die Farbinterpretation vom Eingabemedium bestimmt wird, kann es keine Prozeßautomatisierung bei der
Farbbildverarbeitung geben. Solange bleibt Lithographie ein teurer handwerklicher Vorgang. Die Standardisierung der Bildverarbeitung wird erst möglich, wenn man bei digitalen Farbbilddaten nicht mehr wissen muß, ob
sie von einem Dia, einem Negativ oder einer Aufsichtsvorlage stammen.
Ebenso sollte die Anpassung an die Eigenschaften des Ausgabegeräts erst nach der Bildbearbeitung erfolgen, wenn Bilder
medienneutral gespeichert werden sollen. Nur eine geräteunabhängige Farb- und Auflösungsbeschreibung ist für die Multimediale Zukunft geeignet, bei der Bilder ganz verschiedene Medienwege einschlagen können: Wege zu
Ausgabesystemen, die wir heute vielleicht noch gar nicht kennen.
Gibt es das weißere Weiß?
PhotoYCC läßt auch negative RGB-Koeffizienten von -0,2..+2,0 zu und kann daher Farben repräsentieren, die außerhalb des
Farbraumdreiecks der Primärvalenzen der ITU-Rec. BT.709-2 liegen. Der Monitorfarbraum sRGB geht definitionsgemäß nur von RGB-Koeefizienten zwischen 0 und 1 aus.
Auch hier wird deutlich, um wieviel größer der von YCC erfaßte Farbraum und die Farbauflösung gegenüber dem Farbraum heutiger
Monitore ist. Vielleicht können Laserprojektionssysteme der Zukunft ja einen viel größeren Farbraum darstellen: PhotoYCC-Daten sind da zukunftssicher!
PhotoYCC ist auch optimal für eine schnelle und verlustfreie Kompression: die Farbdifferenzcodierung erfolgt gemäß dem
Videostandard ITU-Rec.601.
Die beiden Chroma-Komponenten können deshalb ohne erkennbaren Schärfeverlust mit der halben Abtastfrequenz gesampelt werden, wie die Luminanzkomponente Y. Hochaufgelöste digitale Bilder in PhotoYCC benötigen daher erheblich weniger Speicherplatz und lassen sich effizienter und schneller verarbeiten (eine Schärfung kann und sollte sich z.B. immer auf den Y-Kanal beschränken).
Eine sehr interessante “Gamut Comparison Study” mit animierten 3D-Quicktime-Movies finden Sie bei Candela Ltd.: die 3D-Darstellung zeigt viel besser, als die übliche 2D-Darstellung, wie winzig etwa der Farbraum im Zeitungsdruck ist.
Wie groß ist der in PhotoYCC darstellbare Farbraum?
PhotoYCC kann dank seiner negativen RGB-Koeffizienten von -0,2..+2,0 alle sichtbaren Farben darstellen, selbst solche, die in
einem Farbdia nicht vorkommen, wie etwa fluoreszierende Farben. Darüberhinaus lassen sich in PhotoYCC auch Farben codieren, die wir gar nicht sehen, die aber von künftigen Medien aufgezeichnet werden.
PhotoYCC überragt den CIELab-Raum sogar im Bereich der extremen Spitzlichter. Es sind auch viel mehr Farben als mit den
klassischen Ausgabemedien dargestellt werden können. Möglich ist dies durch das Zulassen auch negativer RGB-Koeffizienten. Der Offsetdruck mit Interferenzpigmenten (Perlglanzpigmenten) oder mit sechs oder mehr
Farben sowie die Laserprojektion erschließen gerade Darstellungsmöglichkeiten, die die bisher bekannten Farbkörpergrenzen sprengen.
Auf welchen Standards basiert PhotoYCC?
PhotoYCC arbeitet mit dem Primärvalenzen (Farborte des roten, grünen und blauen Phosphors), dem Weißpunkt und der
Übertragungsfunktion (Gamma-Korrektur), die in einer internationalen Norm, der ITU-Rec. BT.709-2 für HDTV beschrieben sind, allerdings mit erweiterten Werten unter Null und über 1: es werden RGB-Werte von -0,2 bis
+2,0 codiert, wobei perfektes Weiß bei R=G=B=1 liegt. Der Weißpunkt (100 % Reflektion) liegt bei Y=182, so daß noch Raum (bis Y=255 oder 200 % Reflektion) für extreme Spitzlichter ist. Solche Spitzlichter kommen in
realen Szenen durchaus vor: denken Sie etwa an eine auf einer Wasserfläche reflektierte Sonne. Fotografische Filme können solche Spitzlichter speichern!
Um die volle Dynamik eines Bildes zu erhalten, das auf einem Display oder im Druck reproduziert
wird, dürfen die Spitzenwerte über 100 % Reflektion nicht einfach abgeschnitten werden: die YCC-Werte müssen über Look-up-Tables (LUT) (in der Kodak Access-Software enthalten) an die Wiedergabemöglichkeiten angepaßt
werden. Mehr dazu findet sich auch in den “PhotoCD White Papers” im Download-Bereich. Zur Umrechnung anderer Farbräume von bzw. in PhotoYCC finden Sie umfassendes Formelmaterial unter YCC-Quellen.
Die bandbreiten- und speicherschonende Farbdifferenzcodierung erfolgt gemäß ITU-Rec BT.601-1. In der ITU-Rec. BT.709-2 sind
auch die spektralen Bewertungsfunktionen der Standard-Aufnahmesituation definiert, mit denen die PhotoCD-Scanner unter Berücksichtigung der Filmeigenschaften die YCC-Daten der realen Szene erzeugen.
Warum macht die Standard-Aufnahmesituation PhotoYCC auch unabhängig vom Aufnahmesystem?
Um Farben verbindlich dokumentieren zu können, muß auch eine standardisierte Referenz-Aufnahmesituation vorliegen, da auch die spektrale Zusammensetzung des Aufnahmelichts und die spektrale Empfindlichkeit des Aufnahmesensors in die Farbmessung eingehen. Das PhotoCD-System definiert daher auch diese Bedingungen: die Farben eines Objekts oder einer Szene auf einer Filmvorlage werden exakt so codiert, als ob sie
direkt in der Natur,
ohne den Umweg über Film, mit dem Normlicht D65 (Farbtemperatur 6504 Kelvin) beleuchtet und einem Bildsensor mit den spektralen Empfindlichkeitskurven gemäß ITU-Rec.BT.709-2 aufgenommen worden wären.
Die Eigenschaften des Negativ-Films werden von den PhotoCD-Scannern über ICC-kompatible Filmprofile herausgerechnet.
PhotoYCC-Daten repräsentieren also die realen Farben des Originals, nicht die des Negativ-Films, mit dem das Objekt aufgenommen wurde! Bei Umkehrfilmen (Dias) ließ sich diese ursprüngliche Vorgabe in der Praxis
nicht durchsetzen: hier bezieht sich auch PhotoYCC heute auf die Farben des Dias.
Diese Unabhängigkeit vom Eingabemedium (Dia, Negativ oder Abzug) ermöglicht es, alle Bilder in PhotoYCC gleich
weiterzuverarbeiten. So können auch Composings von Bildteilen von unterschiedlichen Quellenmedien, also aus Negativen, Dias und Abzügen, direkt und ohne Anpassung miteinander kombiniert werden, obwohl diese
Quellenmedien ganz verschiedene Farbwiedergabeeigenschaften haben und ja auch unter ganz unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen betrachtet werden. Normal gescannte Dias erfordern völlig andere
Bearbeitungsschritte für eine gute Druckwiedergabe, als etwa gescannte Papierabzüge.
Deshalb macht es keinen Sinn, nur die Farben im Eingabemedium colorimetrisch zu codieren, was bei einem Negativ ohnehin
unsinnig wäre: man muß bei einer eingabeneutralen Farbcodierung auch die Betrachtungsbedingungen und die Abbildungseigenschaften des Mediums berücksichtigen, die bei Negativen, Dias und Abzügen aus gutem Grund
völlig unterschiedlich sind.
Ein Diafilm "sieht" Farben ganz anders als ein Papierabzug, weil er auch ganz anders (unter anderen
Beleuchtungsbedingungen) betrachtet wird. Diese medienspezifische Sichtweise muß also beim Scanprozeß und der Farbcodierung berücksichtigt werden, um am Ende eine neutrale Datenbasis zu haben. Sollen digitale
Bilddaten Originalstatus haben, müssen sie so codiert werden, als ob sie alle mit der gleichen Aufnahmeausrüstung und der gleichen Beleuchtung aufgenommen worden wären. Dafür steht PhotoYCC: das digitale Original!
Nur die PhotoCD-Scanner beherrschen diese Eingabeneutralität: nur in PhotoYCC codierte Dias, Negative und Papierabzüge sind
kompatibel und können gemeinsam und ohne Rücksicht auf das Quellmedium bearbeitet werden!
PhotoYCC arbeitet exakt mit den gleichen Standards, die heute für die elektronische Bildkommunikation empfohlen werden.
Filme, die in YCC digitalisiert wurden, fügen sich somit nahtlos in die Welt elektronischer Bilder.
Erst diese medienunabhängige Aufnahmesituation verleiht den digitalen PhotoYCC-Bilddaten Status von Originalen und schafft
die Voraussetzung für ein farbenbewahrendes Color-Management über die gesamte Prozeßkette von der Bildaufnahme bis zur Wiedergabe auf welchem Medium auch immer.
Macht es Sinn, YCC-Daten aus anderen Farbsystemen zu berechnen?
Im Normalfall werden PhotoYCC-Daten direkt von einer PhotoCD-Scanworkstation erzeugt. Dann und nur dann sind sie dank der
standardisierten Aufnahmesituation so verbindlich, wie das Original selbst. In Ausnahmefällen, um etwa Kompatibilität zu einem YCC-Archiv zu erhalten, ist es sinnvoll, Farbbilddaten aus anderen Farbsystemen in
PhotoYCC umzurechnen. Wenn die Ausgangsdaten aber nicht mit kalibrierten Systemen erzeugt wurden, haben sie natürlich keine Originalverbindlichkeit. PhotoYCC liefert dann nur die Voraussetzung dafür, daß in der
weiteren Verarbeitung keine zusätzliche Farbverfälschung eintritt.
Kalibrierte Farbbilddaten, wie sie durch die Referenz-Tags im neuen Format TIFF 6.0 möglich sind, können mit der geeigneten
Software in YCC umgerechnet werden.
RGB- und andere unkalibrierte Computerbilddaten sind dagegen bereits im Farbumfang reduziert und können nicht sinnvoll auf
YCC zurückgerechnet werden. Da man sich in der Computerbildverarbeitung lange Zeit nicht um Farbverbindlichkeit kümmerte, gab es hier auch keine Standards: Weißpunkt und Primärvalenzen sind hier weitgehend
unbekannte Größen. Ohne deren Kenntnis ist aber jede Farbcodierung kaum mehr als eine Hausnummer, was bei ohnehin nicht kalibrierten Monitoren aber auch nicht weiter störte. Erst der Einzug von ColorManagement in
die Betriebssysteme und die konsequente Anbindung an die ITU-Empfehlung BT.709-2 etwa bei der Wahl der PhotoYCC-Farbcodierung bringen hier den längst fälligen Wandel.
Kann PhotoYCC in CIELab, CMYK, RGB und andere Farbsysteme umgerechnet werden?
Die Umrechnung von PhotoYCC nach CIELab ist in Adobe's PhotoShop nahezu verlustfrei mit dem CMS-Plugin von Kodak möglich: nur
einige Spitzlichter, die von CIELab nicht beschrieben werden können, müssen umgesetzt werden.
Die Umwandlung von PhotoYCC in RGB ist ebenfalls in PhotoShop möglich, allerdings ist der RGB-Farbraum erheblich kleiner, als
der in PhotoYCC codierte Farbraum, da PhotoYCC mit RGB-Werten von -0,2 bis +2,0 arbeitet.
Die aus PhotoYCC gewonnen digitalen RGB-Werte liegen im Bereich von 0...346 Stufen und müssen deshalb auf den üblichen
Bereich von 0...255 Stufen gemappt werden. Dabei büßt man unvermeidbar Farbauflösung ein. Für die Umwandlung in den noch kleineren CMYK-Druckfarbraum in Photoshop gelten besondere Bedingungen, die wir im Kapitel CMYK-Druck ausführlich beschreiben.
Wenn der Monitor mit den in der ITU-Rec. BT.709 definierten Phosphoren arbeitet, können diese (bereits gamma-korrigierten)
RGB-Werte direkt zur Anzeige verwendet werden, andernfalls sind weitere Farbraumtransformationen notwendig.
Durch die für den Druck notwendige Unbuntrücknahme (UCR) in Form der vierten Farbe Schwarz gegen Farbinformationen
unwiederbringlich verloren. Deshalb können CMYK-Daten, die immer nur für einen spezifischen Druckprozeß geeignet sind, nicht mehr für andere Ausgabemedien verwendet werden.
Die Speicherung von Bilddaten in CMYK
verbietet sich daher im Zeitalter einer medienübergreifenden Bildnutzung.
Exakte Umrechnungsformeln für die Farbraumkonversion finden Sie unter YCC-Quellen.
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