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Der Weißpunkt und das Zusammenspiel mit unserem Gehirn

Titelbild-Blogbeitrag_3_Weissabgleich

Farbmanagement Grundlagen Teil 1: Der Weißpunkt

Unser Gehirn stellt uns durch seine faszinierende Funktionalität bei der Fotografie vor eine Reihe von Herausforderungen – ohne das wir dies überhaupt mitbekommen. Ein Beispiel hierfür ist die Farbwahrnehmung unseres Auges. Das menschliche Auge kennt kein absolutes „Weiß“ oder „Neutralgrau“. Betrachten wir beispielsweise eine Zeichnung auf weißem Papier, so empfinden wir das Papier sowohl unter Tageslicht als auch unter einer künstlichen Lichtquelle immer als weiß. Dabei ist die absolute Farbe des Papiers unter Glühlampenlicht sehr viel gelblicher und unter Tageslicht deutlich bläulicher. Unser Gehirn definiert hierbei aber die entsprechende farbliche Neutralität auf Basis unserer Seherfahrung und im Vergleich zur Umgebung. In der Fotografie kommt an dieser Stelle zum Ausgleich dieser menschlichen Eigenschaft der Weißabgleich ins Spiel.

Mit dem Weißabgleich legt man fest, welche Farbe später auf dem Foto farbneutral gezeigt werden soll. Ein Foto selbst hat keine eigene Farbe, die Wahrnehmung hängt dagegen von den aktuellen Lichtverhältnissen ab. Unser Auge interpretiert eine Farbe auf dem Foto automatisch auf Basis der Umgebungsbeleuchtung.

Grau-Blogbeitrag_3_WeissabgleichAls Neutralgrau wird in der Fotografie ein Grauton bezeichnet, in dem alle Farben gleich enthalten sind. Ein derartiger Grauton wird "ohne einen Farbstich" wahrgenommen und wird bspw. bei Graukarten eingesetzt.

Screenshot_globellColor_Farbtemperatur In der globellColorSoftware kann bei den Voreinstellungen die gewünschte Farbtemperatur eingestellt werden.

Da unser Auge diese Umstände ständig kompensiert, muss auch in der Fotografie entsprechend kompensiert werden: Die per Weißabgleich festgelegte Farbe wird farbneutral auf Fotopapier gedruckt (d.h. so, dass das Papier an dieser Stelle das Lichtspektrum farbneutral remittiert). Somit empfindet der Mensch auch das Foto wieder als farbneutral - obwohl man technisch so viele Umwege geht.

Im Farbmanagement spricht man hierbei vom Weißpunkt - dem hellstmöglichen farbneutralen Punkt eines Farbraums. Genau genommen gibt es im dreidimensionalen Farbraum sogar eine ganze farbneutrale Achse, nämlich die Grauachse. 
Im Referenzfarbraum CIE-Lab (auf diesen Farbraum gehen wir in einem späteren Blogbeitrag genauer ein) kann es natürlich keinen verbindlichen Weißpunkt geben, da auch der Mensch keinen eindeutigen Weißpunkt kennt.

Erst Geräte- und Arbeitsfarbräume lassen sich auf einen Weißpunkt und eine Grauachse festlegen. In der Praxis ist es häufig nötig, dass wir ganze Farbräume innerhalb von CIE-Lab verschieben, um der menschlichen Wahrnehmung zu entsprechen. Eine technisch korrekte Farbwiedergabe würden wir in vielen Fällen als Farbstich empfinden, weil wir die Farben in einer anderen Umgebung ganz anders interpretieren.

Ein Beispiel: Wir scannen eine Vorlage. Im Scannerprofil ist bereits festgelegt, wo der Weißpunkt des Scanners liegt. In diesem Fall hängt dieser von der Farbe der Scan-Lichtquelle ab. Möchten wir diesen Scan in ein Druckerprofil konvertieren, können wir nicht den Scanner-Weißpunkt übernehmen. Nehmen wir an, dass die LED-Lichtquelle des Scanner bläulich ist, würde auch das Weiß der Vorlage im Druckerfarbraum einen bläulichen Farbton erhalten. Dementsprechend würde auch das Bild nach dem Druck auf dem Papier tatsächlich blau wirken. 
Stattdessen wird also der Scannerfarbraum so weit verschoben, dass der Weißpunkt des Scanners mit dem Weißpunkt des Druckerfarbraums übereinstimmt. Selbstverständlich verschiebt man dadurch auch alle anderen Farben. Die Farben stimmen dann nicht mehr absolut, sondern nur noch relativ zum Weißpunkt - und genau das braucht unser Auge, damit wir das Ergebnis als "richtig" empfinden.

Bei einem Papierbild können wir nur den richtigen absoluten Weißpunkt zuordnen, wenn gleichzeitig definiert ist mit welcher Lichtquelle das Papier beleuchtet wird. Das Weiß auf dem Papier wird schließlich immer von der Lichtquelle beeinflusst. Auch der Weißpunkt einer Kamera hängt immer vom Licht ab, mit dem die aufzunehmende Szenerie beleuchtet ist. Einen ganz eigenen Weißpunkt haben nur Geräte, die selber leuchten - also Monitore und Scanner. Auch Druckern und Belichtern kann man einen sinnvollen Weißpunkt zuordnen - nämlich den, mit dessen Hilfe ein bestimmtes Papier farbneutral bedruckt wird.

Arbeitsfarbräume haben zwar immer einen definierten Weißpunkt, aber der ist nur ein Zwischenstadium und spielt fürs fotografische Ergebnis keine Rolle, da am Ende doch wieder in den Weißpunkt des Ausgabegerätes konvertiert wird.

Um einen Weißpunkt bzw. die Grauachse zahlenmäßig zu definieren, braucht man Koordinaten im CIE-Lab-Referenzfarbraum. Diese stehen auch in ICC-Profilen. Allerdings kommt man als Anwender mit diesen Werten kaum in direkten Kontakt.

jeshoots-com-219059Bei modernen Kameras kann im Menu ein automaticher Weißabgleich eingstellt werden.

Titelbild-Blogbeitrag_3_Weissabgleich2 Das gleiche Motiv wird bei unterschiedlichen Farbtemperaturen völlig unterschiedlich wahrgenommen. (Kelvin-Werte geschätzt)

Die Weißpunkte der definierten Arbeitsfarbräume, aber auch standardisierte Monitor-Weißpunkte, werden meist als Farbtemperatur angegeben - was dann direkt mit der Farbtemperatur einfacher Lichtquellen vergleichbar ist. Es gibt sogar Festlegungen für definiertes "Normlicht"; die bekanntesten sind D50 (5000 Kelvin) und D65 (6500 Kelvin).

Mit Kalibriergeräten und entsprechender Software, wie bspw. der globellColorSuite, können auch mögliche Betrachtungssituationen simuliert werden. Dies bedeutet, dass auf ein gewünschtes Ziel hin kalibriert werden kann (bspw. 5000 Kelvin, für Normlicht), wenn die Lichtbedingungen bei der späteren Bildbetrachtung bekannt sind.

Die Farbtemperatur ist ein Äquivalent zur b-Achse im CIE-Lab-Farbraum. Abweichungen in Richtung der a-Achse gibt es nicht, solange man keine definiert.
Natürliches Licht kann durchaus Abweichungen auf der zweiten Achse enthalten, weshalb der Weißabgleich einer Kamera stets beide Achsen berücksichtigen muss. Auf einer reinen Kelvin-Skala kann man nicht alle Lichtsorten neutralisieren, aber die Feinheiten des Weißabgleichs fallen in die Grundlagen der digitalen Fotografie, die wir an anderer Stelle genauer betrachten werden. Für die praktische Anwendung des Farbmanagements genügt es, den Weißpunkt eindimensional auf der Kelvin-Skala anzugeben.

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