Farbabstand ΔE00

Was sagt ein ΔE00-Wert über eine Farbabweichung aus — und warum genügt die Angabe Delta E allein nicht?

ΔE00 misst, wie weit zwei Farben auseinanderliegen — die Farbe, die im Signal steht, und die Farbe, die auf der Leinwand ankommt. Der Wert wird in einem Farbraum gerechnet, der auf die menschliche Wahrnehmung kalibriert ist: Gleiche Zahlen sollen über alle Farbtöne hinweg ungefähr gleich große Seheindrücke bedeuten. Deshalb ist ΔE00 der Kennwert, an dem sich Kalibrierberichte messen lassen.

Stell Dir vor, Du willst eine Wand in genau dem Farbton nachstreichen, den sie schon hat. Der Malerbetrieb mischt nach, und danach sieht man die ausgebesserte Stelle entweder gar nicht, oder man sieht sie nur bei Tageslicht aus dem richtigen Winkel, oder sie fällt jedem sofort auf. Genau diese drei Fälle bekommen beim Bild eine Zahl. Sie sagt, wie weit die gezeigte Farbe von der gemeinten entfernt ist — je kleiner, desto näher. Bei einem sehr kleinen Wert könntest Du das Original und die Wiedergabe nebeneinanderhalten und trotzdem keinen Unterschied benennen.

Was der Wert beschreibt

Farben lassen sich als Punkte in einem dreidimensionalen Raum anordnen: eine Achse für die Helligkeit, zwei für den Farbanteil. Der Abstand zwischen zwei Punkten in diesem Raum ist die Farbabweichung. ΔE00 fasst damit Helligkeitsfehler und Farbfehler in einer einzigen Zahl zusammen — ein Grauton, der gleichzeitig zu dunkel und leicht grünstichig ist, bekommt einen Wert, keine zwei.

Der Trick liegt darin, wie dieser Abstand gewichtet wird. Das Auge ist nicht überall gleich empfindlich: In gesättigten Farben fällt dieselbe rechnerische Abweichung weniger auf als in einem fast neutralen Grau, und im Blaubereich liegt der Seheindruck besonders weit von der reinen Rechnung entfernt. CIEDE2000 gleicht das mit Gewichtungsfaktoren für Helligkeit, Sättigung und Farbton aus und enthält zusätzlich einen Korrekturterm, der genau die Blautöne geraderückt. Die Formel geht auf eine Arbeitsgruppe um den Farbwissenschaftler M. Ronnier Luo zurück, damals an der University of Derby, und wurde um 2001 von der Internationalen Beleuchtungskommission CIE übernommen.

Die Faustregel für die Werte

Für die Praxis reicht eine grobe Staffelung. Sie ist eine Erfahrungs- und Wahrnehmungsgröße und keine scharfe Grenze — zwei Beobachter, zwei Motive und zwei Umgebungshelligkeiten verschieben sie ein Stück.

ΔE00	Was ein Beobachter davon bemerkt
unter 1	praktisch nichts, auch im direkten Vergleich kaum
1 bis 3	sichtbar, wenn Vorlage und Wiedergabe nebeneinanderliegen
über 3	fällt auch ohne Vergleichsbild auf
über 5	deutlich, wird als falsche Farbe wahrgenommen

Die Größenordnungen erklären, warum eine Kalibrierung ab einem gewissen Punkt aufhört, sich zu lohnen: Der Weg von 6 auf 3 verändert das Bild sichtbar, der Weg von 2 auf 1,5 ist eine Frage der Messsorgfalt und liegt bei vielen Messketten schon innerhalb der eigenen Streuung.

Warum „Delta E" allein zu wenig ist

Ein Kalibrierbericht mit der Zeile „Delta E 2,4" lässt eine Frage offen, und sie entscheidet über die Aussage: nach welcher Formel gerechnet wurde. Es gibt drei gebräuchliche, und sie liefern für dieselbe Abweichung verschiedene Zahlen.

ΔE76 ist der einfache geometrische Abstand im CIELAB-Raum, ohne jede Gewichtung. Leicht zu rechnen, und in gesättigten Farben meldet er Abweichungen, die kaum jemand sieht.
ΔE94 führt Gewichte ein, die von der Sättigung abhängen, und liegt damit näher am Seheindruck als ΔE76.
ΔE00 ergänzt die Gewichtung um die Korrektur für Blau und um eine Behandlung fast neutraler Farben. Sie stimmt von den dreien am besten mit dem überein, was Beobachter in Versuchsreihen tatsächlich unterscheiden, und ist deshalb heute die übliche Fassung.

Praktisch heißt das: Derselbe Projektor bekommt je nach Formel verschiedene Noten, und ein ΔE76-Wert fällt bei kräftigen Farben regelmäßig schlechter aus als ein ΔE00-Wert derselben Messung. Zwei Berichte sind erst vergleichbar, wenn beide dieselbe Formel nennen — sonst vergleicht man Messverfahren statt Geräte.

Nicht zu verwechseln mit

Δu'v': Ein Abstand im CIE-1976-Farbörter-Diagramm, der nur die Farbe bewertet und die Helligkeit ausblendet, siehe Farbabstand Δu'v'. AVITECT führt darin Weißpunkt, Graustufen, Farbgleichmäßigkeit und die engere Zusatzschranke für Hauttöne; ΔE00 steht für die übrigen Mischfarben, weil es den Helligkeitsfehler mitrechnet. Welche der beiden Größen eine Leiter verwendet, verändert das Ergebnis: Ein Wert, der Helligkeits- und Farbfehler zusammenfasst, lässt eine Verrechnung zwischen beiden zu, zwei getrennte Werte tun das nicht.
Farbraum: Legt fest, welche Farben ein Gerät überhaupt erreicht, siehe Farbraum. Ein Gerät mit weitem Farbraum kann trotzdem hohe Farbabstände zeigen, wenn die Zuordnung im Gerät danebenliegt.
Farbtemperatur: Eine Kelvin-Angabe beschreibt die Lage des Weißpunkts. Wie weit ein gemessener Weißpunkt vom Ziel entfernt ist, sagt sie nicht.

Häufiges Missverständnis

„ΔE 4 ist doppelt so schlimm wie ΔE 2." Die Skala ist so gebaut, dass gleiche Abstände ungefähr gleich großen Seheindrücken entsprechen — für die Sichtbarkeit gilt das jedoch nur um die Schwelle herum. Zwischen 1 und 2 liegt der Übergang von unsichtbar zu erkennbar, zwischen 6 und 7 liegt der Unterschied zwischen zwei ohnehin falschen Farben. Der Wert sagt etwas über die Abweichung, wenig über den Ärger, den sie im Bild macht.

„Ein guter Mittelwert genügt." Ein Gerät, das über zwanzig Prüffarben im Mittel bei 1,8 liegt, kann bei einer einzigen Farbe auf 6 springen. Trifft das einen Hautton, sieht man es in jedem Film mit Menschen darin; trifft es ein gesättigtes Violett, bemerkt es außerhalb von Testbildern niemand. Deshalb steht in belastbaren Berichten neben dem Mittelwert immer auch der höchste Einzelwert.

„Unter 3 braucht man nicht zu messen." Die Schwelle gilt für den Vergleich zweier Farbflächen. Ein durchgehender Farbstich über das ganze Bild fällt früher auf als eine einzelne Fläche mit demselben Zahlenwert, weil das Auge Flächen gegeneinander vergleicht und Verläufe verfolgt.

In der Planung

Ein Projektor liegt nach der Werkseinstellung bei Farbabständen um 6. Die naheliegende Frage lautet, welches Gerät es besser kann. Sie kommt zu früh.

Zuerst steht die Konzeptfrage: Welcher Zielfarbraum gilt in diesem Raum überhaupt, und bei welcher Leuchtdichte soll er erreicht werden? Danach kommt das Verfahren — ob es bei der Werkseinstellung bleibt, ob das Farbmanagement des Geräts die Mischfarben einzeln nachzieht oder ob eine dreidimensionale Farbraumtabelle in den Signalweg kommt. Genau diese drei Fälle sind es, an denen die AVITECT-Prognose für die Farbgenauigkeit hängt: Sie staffelt die erwartete Stufe nach der Art der Korrektur, und das Gerätemodell steht in dieser Regel nicht. Erst dann geht es um das Gerät — und dort um die eine Grenze, die keine Einmessung verschiebt: Liegen die Primärvalenzen für den Zielfarbraum gar nicht weit genug außen, fehlt die Farbe im Gerät und nicht in der Einstellung.

Verknüpfte Inhalte

Die AVITECT-Stufen für Mischfarben stehen bei der Farbgenauigkeit über Mischfarben. Für Graustufen und Übertragungsfunktion wertet AVITECT dagegen nicht in ΔE00: Dort entscheiden Gamma-Abweichung und Neutralität über die Stufe, und der ΔE00-Wert steht nur noch als Zusatzausweis im Prüfbericht — die Begründung dafür führt die Treue der Übertragungsfunktion. Das Maß für Weißpunkt und Neutralität behandelt der Farbabstand Δu'v'. Womit sich Farbabstände verkleinern lassen, steht beim Farbmanagement, bei der Farbraumtabelle und bei der Bildkalibrierung; was ein Gerät überhaupt erreichen kann, beim Farbraum.

Quellen

Die Einordnung der Größenordnungen und die Verwendung von ΔE00 als Kennwert der Farbgenauigkeit folgen dem internen Arbeitsstand der AVITECT-Performance-Level-Matrix und dem Register der Performance-Level-Kategorien; dort steht auch, dass ΔE00 bei der Übertragungsfunktion kein Stufenkriterium mehr ist. Die Formeln ΔE76, ΔE94 und CIEDE2000 sowie der CIELAB-Farbraum sind Festlegungen der Internationalen Beleuchtungskommission CIE.