Farbmanagement im Anzeigegerät (CMS)

Das Farbmanagement eines Fernsehers oder Projektors ist ein Satz von Reglern, mit dem sich einzelne Farben getrennt voneinander verstellen lassen — je Farbe ihre Verstärkung, ihre Sättigung und ihr Farbton. Angesetzt wird an sechs Stellen des Farbkreises: den Primärfarben Rot, Grün und Blau und den Sekundärfarben Cyan, Magenta und Gelb. Im Gerätemenü steht dafür meist die Abkürzung CMS, für Colour Management System.

Was sich damit einstellen lässt

Für jede der sechs Farben stehen drei Größen zur Verfügung:

• Verstärkung (im Menü oft Gain, Helligkeit oder Luminanz): wie hell diese Farbe bei voller Ansteuerung leuchtet.
• Sättigung: wie weit sie vom neutralen Grau nach außen reicht.
• Farbton: in welche Richtung sie auf dem Farbkreis liegt — ob das Rot ins Orange oder ins Magenta kippt.

Sechs Farben mal drei Größen ergeben achtzehn Stellwerte. Das klingt nach viel Freiheit und ist in der Praxis eine enge Angelegenheit, weil die Werte aufeinander wirken: Wer die Sättigung von Rot verändert, verschiebt den gemessenen Ort von Magenta und Gelb gleich mit, weil beide Rot enthalten. Eine Einstellung besteht deshalb aus mehreren Durchgängen über alle sechs Achsen, bis sich die Werte nicht mehr gegenseitig aus dem Ziel schieben.

Zwei Dinge gehören ausdrücklich nicht dazu, auch wenn sie im selben Menü liegen. Die Graubalance wird über eigene Regler für Rot, Grün und Blau eingestellt und betrifft die gesamte Helligkeitsskala; die Tonwertkurve ebenfalls. Beides steht in der Reihenfolge einer Bildkalibrierung vor dem Farbmanagement, und zwar aus einem handfesten Grund: Ein Farbfehler, der in Wahrheit aus einer schiefen Graubalance stammt, lässt sich über die Farbregler nur verschieben und nicht beheben.

Warum das anders bedient wird als eine geladene Tabelle

Der Unterschied zur Farbraumtabelle liegt weniger in der erreichbaren Genauigkeit als in der Arbeitsweise.

Ein Farbmanagement ist parametrisch: Es kennt achtzehn Zahlen, und diese Zahlen beschreiben, was an sechs Ankerpunkten geschehen soll. Eine Farbraumtabelle ist aufgezählt: Sie enthält für Tausende Stützpunkte im Farbraum den fertigen Ausgabewert. Dass beide Denkweisen nebeneinander gebräuchlich sind, zeigt das Common LUT Format der Filmindustrie, das beides als Bausteine kennt — dreidimensionale Tabellen einerseits, parametrische Knoten andererseits, darunter die Color Decision List der American Society of Cinematographers mit Steigung, Versatz und Exponent je Kanal und einem einzelnen Wert für die Sättigung.

Daraus folgen drei Unterschiede, die in der Praxis zählen:

• Der Weg zum Ergebnis. Die Tabelle wird aus einer Messreihe berechnet und in einem Stück geladen. Die achtzehn Werte werden von Hand gesetzt, gemessen, korrigiert und wieder gemessen — die Rückwirkung der Achsen aufeinander macht daraus eine Annäherung in Runden.
• Die Zahl der Angriffspunkte. Sechs gegen einige Tausend. Was ein Gerät zwischen Rot und Gelb falsch macht, erreicht das Farbmanagement nur über die beiden Nachbarn.
• Die Ansprechbarkeit von außen. Achtzehn Werte lassen sich an der Fernbedienung eingeben und beim nächsten Termin ablesen. Eine Tabelle braucht eine Schnittstelle, über die sie hineinkommt.

Der letzte Punkt ist der Grund, warum das Farbmanagement trotz seiner groben Auflösung nirgends verschwindet: Es ist die Korrekturform, die in jedem Gerät ohne Zusatzausstattung erreichbar ist.

Was zwischen den sechs Ankern geschieht

Hier liegt die eigentliche Unbekannte. Ein Film besteht kaum aus voll gesättigten Primärfarben — er besteht aus Hauttönen, Grautönen mit leichtem Stich, gedämpftem Blau. Diese Farben liegen alle im Inneren des Farbkörpers, weit weg von den sechs Punkten, an denen die Regler angreifen.

Wie die Wirkung einer Reglerbewegung von dort nach innen ausläuft, legt die Verarbeitung im Gerät fest, und diese Rechnung veröffentlicht kein Hersteller. Zwei Geräte mit identischen Menüwerten können deshalb bei gesättigten Testbildern gleich messen und bei einem Hautton auseinanderlaufen. Genau diesen Bereich deckt eine Farbraumtabelle mit eigenen Stützpunkten ab, während das Farbmanagement dort auf eine Annahme angewiesen bleibt.

Wie Regler und Tabelle zusammenwirken

Liegen beide im Signalweg, ist die Reihenfolge festgelegt: Eine Tabelle in einem externen Videoprozessor wirkt vor dem Bildgeber, das Farbmanagement des Bildgebers danach. Das Gerät korrigiert also ein Signal, das bereits korrigiert wurde.

Praktisch heißt das: Zwei aktive Korrekturen hintereinander arbeiten gegeneinander, sobald beide dasselbe Ziel verfolgen. Wird die Kalibrierung im Prozessor abgelegt, gehört das geräteinterne Farbmanagement in einen definierten Ausgangszustand — und dieser Zustand gehört ins Protokoll, weil sonst beim nächsten Termin niemand weiß, ob ein Menüwert bewusst gesetzt oder vergessen wurde. Umgekehrt, wenn kein Prozessor im Spiel ist, sind die achtzehn Werte im Gerät das ganze Ergebnis der Farbeinstellung.

Woran Du ein Menü ohne Wirkung erkennst

Ein Menüpunkt beweist keine Funktion. Es gibt Geräte, deren Farbmanagement die Beschriftung mitbringt und die Wirkung schuldig bleibt. Vier Anzeichen sind ohne Messgerät zugänglich:

• Der Satz ist unvollständig. Fehlt zu einer Farbe der Farbton oder die Verstärkung, lässt sich der Zielort auf dem Farbkreis nicht erreichen; mit der Sättigung allein bewegt man sich nur auf einer Geraden zum Grau hin.
• Die Regler wirken nur in einem Bildmodus. Sind sie im kalibrierfähigen Modus gesperrt und im Lebhaft-Modus frei, sind sie für eine Kalibrierung wertlos.
• Die Rasterung ist zu grob. Eine Skala von minus zehn bis plus zehn gibt einundzwanzig Stufen für einen Bereich her, in dem eine feine Korrektur zwei bis drei Stufen braucht. Der Zielwert liegt dann zwischen zwei Rasterpunkten und bleibt unerreichbar.
• Der Eingriff wirkt zu breit. Verschiebt eine Änderung an Rot das ganze Bild sichtbar mit, greift der Regler in Wahrheit an der Kanalverstärkung an und nicht an einer Farbachse.

Alles darüber hinaus zeigt erst die Messung. Ein Farbmanagement kann vollständig aussehen, und seine Werte bewegen am Messgerät trotzdem kaum etwas. Deshalb gehört die Probe, ob eine Reglerbewegung überhaupt ankommt, an den Anfang des Einmesstermins: Fällt sie negativ aus, bleibt für eine Ausweichlösung noch Zeit.

Wo die Grenzen liegen

Das Farbmanagement ordnet um, was das Gerät bereits zeigen kann. Ein Bildgeber, dessen Rot den Zielwert des Farbraums physikalisch verfehlt, erreicht ihn auch mit gedrehten Reglern nicht — möglich bleibt dort, die übrigen Farben auf das erreichbare Rot abzustimmen, damit die Verhältnisse untereinander stimmen.

Zwei weitere Grenzen sind in der Planung wichtig. Jede Korrektur verschiebt Werte zwischen den Stufen des Signals; ist die interne Verarbeitung zu knapp ausgelegt, entstehen sichtbare Absätze in weichen Farbverläufen, was mit der Bittiefe zusammenhängt. Und die Werte gelten je Bildmodus und je Betriebsart: Was für Standardmaterial eingestellt ist, gilt im HDR-Betrieb nicht, weil dort eine andere Kurve und ein anderer Zielfarbraum gelten.

Häufiges Missverständnis

„Farbmanagement ist das, was Photoshop macht." Der Name stimmt, das Verfahren nicht. Im Druck- und Bildbearbeitungsbereich meint Farbmanagement die Beschreibung von Geräten durch Profile, zwischen denen eine Software umrechnet. Im Anzeigegerät meint es Regler, die im laufenden Videosignal eingreifen. Wer ein Bildschirmprofil vom Rechner erwartet, sucht auf der falschen Ebene: Der Fernseher weiß nichts von Profilen.

„Je mehr Regler, desto besser das Gerät." Achtzehn Werte in grober Rasterung erreichen weniger als sechs in feiner. Und ein Farbmanagement, das nur in den falschen Bildmodi freigegeben ist, hilft gar nicht, egal wie viele Zeilen das Menü zeigt.

„Damit hole ich die Farben, die dem Gerät fehlen." Das ist die verbreitetste Erwartung und die einzige, die physikalisch ausgeschlossen ist. Die Regler bewegen Farben innerhalb des erreichbaren Bereichs; sie erweitern ihn nicht.

„Mit einem Farbmanagement brauche ich keine Kalibrierung." Die Regler sind das Werkzeug, das Messen ist die Arbeit. Ohne Messgerät fehlt die Antwort auf die einzige Frage, die zählt — wie weit die Farbe vom Ziel entfernt ist, angegeben als Farbabstand ΔE00. Nach Augenmaß gedrehte Farbregler entfernen ein Bild zuverlässig weiter vom Studiostand, als es vorher war.

Nicht zu verwechseln mit

• ICC-Farbmanagement: Der gleichnamige Ansatz aus Druck und Bildbearbeitung. Er beschreibt Geräte durch Profile und rechnet außerhalb des Geräts um.
• 3D-LUT: Die geladene Wertetabelle, siehe 3D-LUT. Sie ist die aufgezählte Form derselben Korrekturaufgabe.
• Bildkalibrierung: Das Messverfahren mit Zielwerten, siehe Bildkalibrierung. Das Farbmanagement ist darin nur ein Schritt.
• Graubalance: Die kanalweise Einstellung über die Helligkeitsskala. Sie steht davor und arbeitet mit eigenen Reglern.
• Farbraum: Der Zielbereich, auf den eingestellt wird, siehe Farbraum. Das Farbmanagement ist der Weg dorthin und verändert den Bereich selbst nicht.
• Content-Management-System: Dieselbe Abkürzung aus der Webtechnik. Die Verwechslung ist harmlos, kommt in Suchergebnissen aber ständig vor.

In der Planung

Ein Kunde hat einen Projektor der oberen Mittelklasse und wünscht sich eine Kalibrierung. Im Menü stehen alle sechs Farbachsen mit je drei Reglern — das Angebot sieht nach einem einfachen Termin aus.

Die erste Frage gilt der Nutzung und noch nicht dem Gerät: Was läuft auf dieser Anlage? Bei überwiegend HDR-Material sind zwei Einstellungen zu erarbeiten, und die Zeit verdoppelt sich. Danach folgt die Verfahrensfrage: Reicht die Korrektur im Gerät, oder gehört die Kalibrierung in ein Gerät im Signalweg, das den Projektor überlebt? Erst zuletzt schaut man auf die achtzehn Regler und darauf, ob sie im kalibrierfähigen Modus überhaupt freigegeben sind.

Genau diese Reihenfolge verhindert den häufigsten Ärger am Einmesstag. Steht der Techniker vor einem Gerät, dessen Farbregler im Filmmodus gesperrt sind, ist der Termin mit dem vereinbarten Ergebnis nicht zu erfüllen — er kann Graubalance und Tonwertkurve einstellen und muss die Farben lassen, wie sie sind. Wird das vorher geklärt, wird daraus eine Entscheidung: kleinerer Leistungsumfang zum kleineren Preis, oder ein Prozessor im Signalweg, der die Farbkorrektur übernimmt.

Verknüpfte Inhalte

Das Verfahren, in dem diese Regler benutzt werden, steht bei der Bildkalibrierung; die aufgezählte Form derselben Korrektur bei der 3D-LUT. Welche Farben ein Gerät überhaupt erreichen kann und welche Zielwerte gelten, klärt der Farbraum; den Verlauf zwischen Schwarz und Weiß das Gamma. Warum eine knappe Bittiefe jede Korrektur sichtbar macht, steht dort. Wann ein eigenes Gerät im Signalweg die Farbkorrektur übernimmt, ordnet die Seite zum externen Videoprozessor ein.

Quellen

Dass parametrische Farbkorrektur und aufgezählte Tabelle zwei gebräuchliche Formen derselben Aufgabe sind, steht in der Spezifikation des Common LUT Format: Sie führt dreidimensionale Tabellen mit trilinearer oder tetraedrischer Interpolation neben parametrischen Knoten, darunter Matrizen und die Color Decision List der American Society of Cinematographers mit Steigung, Versatz und Exponent je Kanal sowie einem eigenen Sättigungswert. Die Zielwerte für Primärvalenzen und Weißpunkt legt die Empfehlung ITU-R BT.709 fest; für diese Seite wurde sie nicht am Objekt gelesen, belegt ist sie beim Farbraum.