Hinweis: Der nachfolgende Text ist eine Übersetzung des Artikels "IT Media LCD Monitor Course II, Part 1" aus dem Japanischen, der am 11. November 2008 veröffentlicht wurde. Copyright 2011 ITmedia Inc. Alle Rechte vorbehalten.


Die korrekte Anzeige von Farben ist unerlässlich: Der Farbraum eines LCD-Monitors

Dieser Artikel behandelt Faktoren, die bei der Auswahl des am besten geeigneten LCD-Monitors aus vielen verschiedenen Modellen beachtet werden müssen. Teil 1 konzentriert sich auf den Farbraum. Weite Farbräume (Wide Gamut) gehören zu den aktuellen Trends bei LCD-Monitoren, der Begriff des Farbraums an sich kann aber missverstanden werden. Wir möchten die Benutzer mithilfe der hier vermittelten Informationen zu Farbräumen von LCD-Monitoren dabei unterstützen, passende Produkte auszuwählen sowie sie optimal zu nutzen und einzustellen.

Was bedeutet "Farbraum"?

Ein Farbraum ist eine Teilmenge des Farbbereichs, der vom menschlichen Auge identifiziert werden kann (z. B. das sichtbare Lichtspektrum). Aufgrund variierender Farbbereiche der Mehrzahl der bildverarbeitenden Geräten wie Digitalkameras, Scanner, Monitore und Drucker werden für sie jeweils eigene Farbräume festgelegt. Damit sollen die Unterschiede verdeutlicht und die Farben, die zusammen auf verschiedenen Geräten verwendet werden können, in Einklang gebracht werden.
 
Es gibt verschiedene Methoden, um den Farbraum auszudrücken (z. B. Diagramme). Am häufigsten wird für Anzeigegeräte jedoch die xy-Farbtafel des XYZ-Farbraumsystems verwendet, die von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) festgelegt wurde. In der folgenden xy-Farbtafel zeigt der Bereich, der einem umgekehrten "U" ähnelt und von einer gestrichelten Linie umgeben ist, den Farbbereich an, der für das menschliche Auge sichtbar ist.
 
Die drei Farbraum-Standards, die häufig in Verbindung mit PCs genannt werden, sind sRGB, AdobeRGB und NTSC. Der vom jeweiligen Standard definierte Farbraum wird auf der xy-Farbtafel als Dreieck dargestellt. Diese Dreiecke zeigen die maximalen RGB-Koordinaten, die durch gerade Linien miteinander verbunden sind. Es gilt: Je größer das Dreieck, desto größer der Farbumfang des Farbraums. Für LCD-Monitore bedeutet dies, dass ein Produkt mit einem größeren Farbraum einen größeren Bereich an Farben auf dem Bildschirm darstellen kann.

Dies ist eine xy-Farbtafel nach dem XYZ-Farbsystem gemäß CIE. Die durch die gestrichelten Linien eingeschlossenen Bereiche stellen den für Menschen sichtbaren Farbbereich dar. Die Farbräume nach sRGB-, AdobeRGB- und NTSC-Standard werden als Dreiecke dargestellt. Dabei sind die maximalen Werte für R, G und B die Eckpunkte des Dreiecks. Der Farbraum der Hardware eines LCD-Monitors wird ebenfalls mithilfe solcher Dreiecke dargestellt. Ein LCD-Monitor ist nicht in der Lage, Farben außerhalb seines Farbraums zu reproduzieren (anzuzeigen).

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Gamut sRGB Adobe RGB NTSC
R (x/y-Koordinate) 0,640 / 0,330 0,640 / 0,330 0,670 / 0,330
G (x/y-Koordinate) 0,300 / 0,600 0,210 / 0,710 0,210 / 0,710
B (x/y-Koordinate) 0,150 / 0,060 0,150 / 0,060 0,140 / 0,080
sRGB-, AdobeRGB- und NTSC-Farbkoordinaten im XYZ-Farbsystem gemäß CIE
xy-Farbtafel nach dem XYZ-Farbsystem gemäß CIE

Der Standardfarbraum für PCs ist der internationale sRGB-Standard. Dieser wurde 1998 von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) festgelegt wurde. sRGB hat sich als Standard für Windows-Umgebungen durchgesetzt. In den meisten Fällen werden Produkte wie LCD-Monitore, Drucker, Digitalkameras und verschiedenste Anwendungen so konfiguriert, dass sie den sRGB-Farbraum so genau wie möglich reproduzieren. Wenn Geräte und Anwendungen zur Eingabe und Ausgabe von Daten sRGB-kompatibel sind, resultieren nur geringe Farbabweichungen zwischen Eingabe und Ausgabe.
 
Bei der Betrachtung der xy-Farbtafel fällt jedoch auf, dass der mithilfe von sRGB darstellbare Farbbereich eher klein ist. Insbesondere schließt sRGB den Bereich der hochgesättigten Farben aus. Aus diesem Grund und weil Geräte wie Digitalkameras und Drucker eine immer breitere Anwendung bieten und im Vergleich zum sRGB-Standard lebendigere Farben reproduzieren können, richtet sich das Interesse derzeit eher auf den AdobeRGB-Standard mit seinem weiteren Farbraum. AdobeRGB zeichnet sich durch einen größeren Bereich aus als sRGB. Speziell im G-Bereich macht sich dies durch lebendigere Grüntöne bemerkbar.
 
AdobeRGB wurde 1998 von Adobe Systems definiert, dem Hersteller der bekannten Software Photoshop, mit der Fotos bearbeitet und retuschiert werden können. Obwohl AdobeRGB kein internationaler Standard wie sRGB ist, hat er sich aufgrund des großen Marktanteils von Adobe-Grafikanwendungen als Standard in der professionellen Farbbildverarbeitung sowie in der Druck- und Verlagsbranche durchgesetzt. Eine wachsende Anzahl von LCD-Monitoren kann den größten Bereich des AdobeRGB-Farbraums wiedergeben.
 
NTSC ist ein Farbraum-Standard für analoges Fernsehen und wurde vom National Television Standards Committee (NTSC) der Vereinigten Staaten von Amerika entwickelt. Der nach NTSC-Standard darstellbare Farbbereich ähnelt zwar dem des AdobeRGB-Standard, die R- und B-Werte unterscheiden sich jedoch leicht. Der sRGB-Farbraum deckt ungefähr 72 % des NTSC-Farbraums ab. Monitore, die zur Wiedergabe des NTSC-Farbraums fähig sind, werden bei der Videoproduktion und der Arbeit mit bewegten Bildern benötigt. Für Privatanwender oder für die Fotobearbeitung spielen sie jedoch eine untergeordnete Rolle. Für die Arbeit mit Fotos sind bei LCD-Monitoren die sRGB-Kompatibilität und die Fähigkeit zur Wiedergabe des AdobeRGB-Farbraums entscheidend.

Beispiel: sRGB Farbraum
sRGB
Beispiel: Adobe RGB
Adobe RGB

Die visuellen Unterschiede zwischen AdobeRGB (Foto rechts) und sRGB (Foto links). Wird ein Foto vom AdobeRGB-Farbraum in den sRGB-Bereich konvertiert, gehen die Daten der hochgesättigten Farben sowie die farblichen Feinheiten verloren. (Dies zeigt sich zum Beispiel in einer Entsättigung von Farben oder Farbtonsprüngen.) Der AdobeRGB-Farbraum kann stärker gesättigte Farben wiedergeben, als es bei sRGB möglich ist. (Beachten Sie, dass die angezeigten Farben je nach verwendetem Monitor und je nach Software-Umgebung variieren können. Die Beispielfotos dienen nur als Referenz.)


Ähnlich, aber doch anders: AdobeRGB-Verhältnis und AdobeRGB-Abdeckung

Derzeit werden bei vielen LCD-Monitoren mit umfassenden Farbräumen die Flächenverhältnisse spezifischer Farbräume (die Dreiecke auf der xy-Farbtafel) angepriesen. In Produktkatalogen sind Ihnen sicher schon einmal Prozentangaben zu AdobeRGB- und NTSC-Farbräumen aufgefallen.
 
Dies sind jedoch nur Flächenverhältnisse. Nur wenige Produkte verfügen über die gesamten AdobeRGB- und NTSC-Farbräume. Auch wenn ein Monitor ein AdobeRGB-Verhältnis von 120 % aufweist, kann unmöglich daraus die Abdeckung des AdobeRGB-Farbraums abgeleitet werden. Solche Aussagen können zu Fehlinterpretationen führen, daher ist es wichtig, sich von Produktspezifikationen nicht in die Irre führen zu lassen.
 
Um Missverständnisse hinsichtlich der aufgeführten Spezifikationen zu vermeiden, verwenden einige Hersteller den Ausdruck "Abdeckung". So wird bei einem LCD-Monitor, der mit einer AdobeRGB-Abdeckung von 95 % ausgeschrieben wird, der Kunde klar und deutlich darüber informiert, dass der Monitor 95 % des AdobeRGB-Farbraums wiedergeben kann.
 
Aus Benutzersicht ist die Verwendung des Begriffs "Abdeckung" benutzerfreundlicher und verständlicher als die Verwendung des "Oberflächenverhältnisses". Falls keine Information über die Farbraumabdeckung erhältlich ist, können sich Benutzer anhand von Farbraumdarstellungen der LCD-Monitore in Form von xy-Farbtafeln sicher einfacher eine eigene Meinung zu einem Produkt bilden.

Adobe RGB vs. tatsächlicher Moniotor Farbraum
AdobeRGB (rot) und tatsächlicher Monitor-Farbraum (gelb): 100 % AdobeRGB-Verhältnis
AdobeRGB-Abdeckung
AdobeRGB-Abdeckung (erweiterte Abdeckung des RGB-Farbraums)

In vielen Fällen erreicht ein Monitor mit einem AdobeRGB-Verhältnis von 100 % keine Abdeckung von 100 %. Da die Abdeckung Auswirkungen auf den praktischen Nutzen hat, muss man sich gedanklich davon verabschieden, dass eine höhere Zahl automatisch für ein besseres Produkt steht.


Ein Irrtum: großer Farbraum gleich hohe Bildqualität

Wenn Sie den Farbraum eines LCD-Monitors überprüfen, dann machen Sie sich bewusst, dass ein großer Farbraum nicht notwendigerweise ein Hinweis auf eine hohe Bildqualität ist. Dies wird oft fehlinterpretiert.
 
Der Farbraum ist eine Angabe unter anderen, die zur Messung der Bildqualität eines LCD-Monitors verwendet werden. Der Farbraum allein bestimmt jedoch nicht die Bildqualität. Die Qualität der Elektronik zur Ausschöpfung aller Möglichkeiten eines LCD-Panels mit einem großen Farbraum ist entscheidend. Im Wesentlichen ist die Fähigkeit, exakt auf individuelle Zwecke angepasste Farben erzeugen zu können, ausschlaggebender als ein großer Farbraum.
 
Wenn wir uns einen LCD-Monitor mit weitem Farbraum anschauen, müssen wir das Augenmerk darauf richten, ob er über eine Funktion zur Konvertierung von Farbräumen verfügt. Solche Funktionen steuern den Farbraum des LCD-Monitors basierend auf dem Ziel-Farbraum, wie AdobeRGB oder sRGB. Wird über eine Menüoption beispielsweise der sRGB-Modus ausgewählt, können wir auch einen LCD-Monitor mit großem Farbraum und hoher AdobeRGB-Abdeckung so anpassen, dass die auf dem Bildschirm angezeigten Farben dem sRGB-Farbraum entsprechen.
 
Nur wenige aktuelle LCD-Monitormodelle bieten Funktionen zur Farbraum-Konvertierung (d. h. eine Funktionskompatibilität mit sowohl dem AdobeRGB- als auch dem sRGB-Farbraum). Jedoch ist eine Konvertierungsfunktion für Farbräume Voraussetzung für Anwendungen, die eine exakte Farbwiedergabe in den AdobeRGB- und sRGB-Farbräumen erfordern, zum Beispiel für Fotobearbeitung und -retusche sowie die Erstellung von Internetinhalten.
 
Wenn eine exakte Farbwiedergabe wichtig ist, kann ein LCD-Monitor, der zwar über einen großen Farbraum, aber nicht über eine Konvertierungsfunktion für Farbräume verfügt, in einigen Fällen sogar von Nachteil sein. Diese LCD-Monitore zeigen jede RGB-Farbe eigens für den Farbraum zugeordnet auf einem LCD-Panel in 8-Bit-Vollfarbe an. Dies führt dazu, dass die erzeugten Farben oft zu lebendig im Vergleich zur Bildanzeige im sRGB-Farbraum sind (der sRGB-Farbraum wird nicht exakt wiedergegeben).

Links sehen Sie ein Foto im sRGB-Farbraum auf einem sRGB-kompatiblen LCD-Monitor, rechts auf einem LCD-Monitor mit großem Farbraum, aber ohne sRGB-Kompatibilität und ohne Farbraum-Konvertierungsfunktion. Während das Foto auf dem rechten Bild zwar lebendig wirkt, erscheint die Sättigung in Teilen des Fotos jedoch unnatürlich hoch. Wir sehen außerdem eine beachtliche Abweichung von den Farben, die sich der Fotograf vorgestellt hatte.

Vergleich Bild auf Monitor mit sRGB und nicht sRGB kompatibel

Weite Farbräume erhöhen die Nachfrage nach Technologien zur Steigerung der Bildqualität

Mit größer werdenden Farbräumen von LCD-Monitoren kann ein größerer Farbbereich dargestellt werden, Farben auf Monitorbildschirmen können besser überprüft und Bilder besser angepasst werden. Nicht selten treten dadurch Probleme wie Störungen im Farbtonverlauf, Schwankungen in der Farbart durch enge Betrachtungswinkel und Unregelmäßigkeiten bei der Bildschirmanzeige auf, die bei Farbräumen im sRGB-Bereich weniger auffällig sind. Wie bereits erwähnt, ist die Ausstattung eines LCD-Panels mit einem großen Farbraum allein kein Garant für eine hohe Bildqualität eines LCD-Monitors. Zu diesem Thema betrachten wir verschiedene Technologien zur Anwendung eines großen Farbraums näher.
 
Zuerst widmen wir uns den Technologien zur Optimierung des Farbtonverlaufs. Entscheidend ist hierfür die interne Funktion zur Gammakorrektur für einen mehrstufigen Farbtonverlauf. Diese Funktion zeigt 8-Bit-Eingangssignale des PCs auf dem Bildschirm in jeder RGB-Farbe an. Diese Signale werden zunächst im LCD-Monitor in einen mehrstufigen Farbtonverlauf mit 10 oder mehr Bit in jeder RGB-Farbe gewandelt und anschließend der jeweiligen als optimal angesehenen RGB-8-Bit-Farbe zugewiesen. Im Ergebnis werden Verläufe und Nuancierungen von Farbtönen durch die Verbesserung der Gammakurve optimiert.
 
Auf größeren Bildschirmformaten sind Unterschiede leichter erkennbar, insbesondere bei Produkten mit großen Farbräumen. Es können jedoch je nach Betrachtungswinkel des LCD-Panels problematische Farbschwankungen auftreten. Meistens wird die Farbschwankung aufgrund des Betrachtungswinkels durch die Technologie des LCD-Panels bestimmt. Hochwertigere Modelle zeigen selbst dann keine Schwankungen, wenn sie aus einem gewissen Winkel betrachtet werden. Die LCD-Panel-Technologien umfassen im Allgemeinen IPS-Panel (In-Plane Switching), VA-Panel (Vertical Alignment) und TN-Panel (Twisted Nematic) mit steigender Farbabweichung in dieser Reihenfolge. Obwohl die Eigenschaften der TN-Technologie hinsichtlich des Betrachtungswinkels in den letzten Jahren weitreichend verbessert werden konnten, gibt es nach wie vor eine große Kluft zwischen dieser Technologie und der VA- und IPS-Technologie. Wenn es hauptsächlich auf hohe Farbleistung und geringe Farbabweichung ankommt, dann ist die VA- oder IPS-Technologie noch immer die bessere Wahl.
 
Die Funktion zur Korrektur der Homogenität von Helligkeit und Farbreinheit ist eine Technologie zur Reduktion von Anzeigeunregelmäßigkeiten. Die Homogenität bezieht sich hier auf die Farben und die Helligkeit (Luminanz) auf dem Bildschirm. Ein LCD-Monitor mit einer ausgezeichneten Homogenität weist nur geringe Ungleichmäßigkeiten bei Bildschirmhelligkeit und Farbe auf. Leistungsfähige LCD-Monitore verfügen über Systeme, die die Helligkeit und Farbe an jeder Position des Bildschirms intern korrigieren.

Vergleich von Monitoren mit und ohne Korrektur der Homogenität

Dies ist ein Vergleich von Monitoren mit und ohne Korrektur der Homogenität. Ein LCD-Monitor mit Korrektur der Farbhomogenität (Foto links) verfügt über eine gleichmäßigere Helligkeit und Farbe auf dem Bildschirm als ein Monitor ohne diese Korrektur (Foto rechts). Die beiden Fotos wurden jeweils angepasst, um Unregelmäßigkeiten hervorzuheben. Tatsächliche Unregelmäßigkeiten würden sonst weniger auffallen.


Kalibrierung zur Erhöhung des Werts eines größeren Farbraums

Um einen LCD-Monitor mit großem Farbraum optimal nutzen zu können und die Farben so anzuzeigen, wie es vom Benutzer vorgesehen ist, muss er kalibriert werden. Die Kalibrierung eines  LCD-Monitors besteht zum einen aus der Kalibrierung selbst und einer anschließenden Beschreibung der Farbeigenschaften im ICC-Profil (eine Datei, die die Eigenschaften der Gerätefarben definiert). Das Auswerten des ICC-Profils sichert mit hoher Präzision die Konstanz zwischen den Farbinformationen, die von der Grafik- oder sonstigen Software verwendet werden, und den Farben, die vom LCD-Monitor dargestellt werden.
 

Es gibt zwei Arten der Kalibrierung bei LCD-Monitoren: die Software- und die Hardwarekalibrierung.

 
Bei der Softwarekalibrierung folgt man den Anweisungen der Kalibrierungssoftware zur Anpassung von Parametern wie Helligkeit, Kontrast, Farbtemperatur (RGB-Balance) mithilfe der Einstellmöglichkeiten des LCD-Monitors, wobei die gewünschten Farben manuell angepasst werden. Anstelle des Einstellungsmenüs des LCD-Monitors werden in einigen Fällen Funktionen der Grafikkarte genutzt. Die Softwarekalibrierung ist eine kostengünstige Variante und kann bei jedem LCD-Monitor angewendet werden.
 
Jedoch kann es zu Abweichungen in der Genauigkeit kommen, da die Softwarekalibrierung manuelle Anpassungen umfasst. Intern kann der RGB-Farbtonverlauf in Mitleidenschaft gezogen werden, weil die Anzeigebalance durch eine Verringerung der RGB-Signal-Ausgabelevel verschlechtert wird. Trotzdem ist die Softwarekalibrierung wohl immer noch eine einfache Variante zur Wiedergabe der angestrebten Farben. Die Ergebnisse sind jedenfalls besser als beim gänzlichen Verzicht auf eine Kalibrierung.
 
Die Hardwarekalibrierung ist im Vergleich dazu weitaus präziser als die Softwarekalibrierung. Sie ist außerdem weniger aufwändig, obwohl sie nur bei kompatiblen LCD-Monitoren angewendet werden kann. Im Allgemeinen umfasst diese Kalibrierungsart die folgenden Schritte: Die Kalibrierungssoftware steuert ein Messgerät und die Farbeigenschaften auf dem Bildschirm werden damit auf die Zielfarbeigenschaften abgestimmt. Die Helligkeit, der Kontrast und die Gammakorrekturtabelle (Look-Up-Tabelle) des LCD-Monitors werden auf Hardware-Ebene direkt eingestellt. Ein weiterer Vorteil der Hardwarekalibrierung ist ihre Benutzerfreundlichkeit. Alle Aufgaben bishin zur Erzeugung eines ICC-Profils werden automatisch ausgeführt.
 
Zu den LCD-Monitoren von EIZO, die derzeit mit der Hardwarekalibrierung kompatibel sind, gehören Modelle der ColorEdge-Serie.

Durch die Kombination eines Monitors der ColorEdge-Serie mit einem Messgerät und der Farbkalibrierungssoftware ColorNavigator kann eine einfache und genaue Hardwarekalibrierung erreicht werden.

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