Farbmodelle - Spezifikation von Farben.

Über Farbe könnte man Seitenweise schreiben, unendliche Links anfügen, philosophieren und debattieren.

Grundsätzlich gilt jedoch folgendes: Jedes Farbmodell wurde hinsichtlich seines Zielmediums und dem technisch zur Verfügung stehenden Übertragungskanal hin optimiert.

Für das Medium Fernsehen, hier im speziellen HD und UHDTV , gibt es zwei wichtige Farbräume:

- ITU-R BT.709-5 (HD)
- ITU-R BT.2020 (UHDTV)

Alles andere ist, mit der Fernsehbrille betrachtet, Marketing.

Sagen wir mal so: Rec 2020 ist der UHDTV-Farbraum für UHD-Fernseher (HDTV= Rec 709), mit dem kannst du also nach unten alles darstellen

EDIT: Ups, da war AusdemOff schneller

darkphan (Beitrag #3) schrieb:

Sagen wir mal so: Rec 2020 ist der UHDTV-Farbraum für UHD-Fernseher (HDTV= Rec 709), mit dem kannst du also nach unten alles darstellen.

Aber das kommt erst 2020 (sic!), denn die erste UHDTV-Ausbausufe namens UHD-1 Phase 1 sieht nur Rec.709 vor, allerdings bereits 10 bit Farbtiefe. Wie dazu die aktuell zur IFA Berlin festgelegte UHD-Logo-Spezifikation für Bildwiedergabegeräte mit z.B. nur 8 bit Farbtiefe passen soll, ist mir unklar...

Oh, das war mir nicht bekannt, dachte die UHDs haben schon Rec. 2020!

Aber das kommt erst 2020 (sic!),

Wo kann man denn eine solche Glaskugel kaufen die soetwas voraus sieht?

Die von DIGITALEUROPE festgelegten UHD Logo Specs beschreiben nur die Minimalanforderungen.

Oh, das war mir nicht bekannt, dachte die UHDs haben schon Rec. 2020!

Tatsächlich, leider haben sie dies noch nicht. Nichtsdestotrotz können die verwendeten Panels weit mehr darstellen als die ITU-R BT.709-5 vorschreibt. Optimistisch betrachtet kratzt man hier schon ziemlich nah an der ITU-R BT.2020.

darkphan (Beitrag #5) schrieb:

Oh, das war mir nicht bekannt, dachte die UHDs haben schon Rec. 2020!

Wie passt das mit "HDMI 2.0 YCbCr 4:4:4" zusammen?

Wie passen "HDMI 2.0 YCbCr 4:4:4" und die "ITU-R BT.2020" zusammen?

Erst einmal gar nicht. Vielleicht macht es erst einmal Sinn etwas aufzuräumen:
- HDMI ist ein Übertragungsprotokoll mit physikalischen Spezifikationen der Steckverbinder
- YCbCr bezeichnet ein Farbmodell, keinen Farbraum (!)
- Die Ziffernfolge 4:4:4 wiederum beschreibt das Abtast-, im Falle von z.B. 4:2:2 das Farbunterabtastverfahren
- die beiden Spezifikationen BT.2020 (UHDTV) und BT.709-5 (HD) bezeichnen die in der HD-Welt des Fernsehens gebräuchlichen und zukünftigen Farbraum

Zur Veranschaulichung ein 2D-Modell der beiden Farbräume:



Farb-"raum" deshalb, da bei dieser Darstellung die z-Achse (Sättigung) weggelassen wird).

YCbCr 4:4:4 ist eine in der Fernsehwelt vollkommen ungebräuchliche Variante. Selbst bei den Wiki HDMI Specs steht zwar YCbCr 4:2:2/4:4:4, gemeint ist aber YCbCr 4:2:2 und RGB 4:4:4.

RGB sind die drei Primärfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B).
YCbCr ist wiederum ein Farbdifferenzverfahren mit dem Zweck der Bandbreitenersparnis. Hierbei steht das Y für Luminanz (Helligkeitswert, oder auch Schwarz/Weiss-Bild) Cb für B-Y, Cr für R-Y und somit für die Farbdifferenzkanäle zur Übertragung.

Vereinfacht ausgedrückt steht eine 4 für eine "ganze" oder volle Kanalbreite, währenddessen eine 2 eben nur für die Hälfte des Urspungskanals zur Verfügung gestellte Bandbreite steht.

Was hierbei auffällt ist, das Grün nicht im eigenen Kanal übertragen wird. Grün gilt hier als Referenz und wird über den Weisspunkt (D65) bestimmt. Nicht zu verwechseln mit den Farbräumen YCbCr oder YPbPr!

Demzufolge kann ein Display, insofern es die ITU-R BT.2020 tatsächlich einhält, diesen Farbraum auch wiedergeben, insofern das angelieferte Signal über HDMI 2.0 auch diesen Farbraum signalisiert. Das kann mittels YCbCR oder RGB geschehen.

Farb-"raum" deshalb, da bei dieser Darstellung die z-Achse (Sättigung) weggelassen wird).

Nein. Die Farbtafel gibt Farbton und Sättigung einer Farbprobe wieder. Ein beliebiger (man hat sich aber auf z geeinigt) Normfarbwertanteil ist redundant, weil nur das Verhältnis der zugrundeliegenden Normfarbwerte (X, Y, Z) durch entsprechende Normierung wiedergegeben wird (x+y+z =1). Die Helligkeitsinformation entfällt damit.

Was hierbei auffällt ist, das Grün nicht im eigenen Kanal übertragen wird. Grün gilt hier als Referenz und wird über den Weisspunkt (D65) bestimmt. Nicht zu verwechseln mit den Farbräumen YCbCr oder YPbPr!

Das ist etwas mißverständlich. Die Farbinformation des Grünkanals ist ja voll in den Differenzsignalen enthalten, wurde zur Belegung jedoch nur indirekt benötigt (über den Anteil an der separat übertragenen Gesamthelligkeit). Mit einem bestimmten Referenzweiß steht das in keiner Verbindung - indessen: Die Transformation RGB zu Y ist für Rec.709 eng an dessen farbmetrische Defintion geknüpft, so dass die Helligkeitskomponente in diesem Fall mit dem gleichnamigen Normfarbwert zusammenfällt - für die Mitteltöne allerdings erst nach Linearisierung.

Oh, das war mir nicht bekannt, dachte die UHDs haben schon Rec. 2020!

Der Farbumfang ist schon erheblich und wird derzeit auch mit optimierten Hintergrundbeleuchtungen im LC-Segment nicht erreicht. Das spricht aber nicht gegen eine Markteinführung entsprechenden Materials ( Hintergrund).

Gruß

Denis

wer hätte gedacht das da sooo viel dahintersteckt?

Nein. Die Farbtafel gibt Farbton und Sättigung einer Farbprobe wieder. Ein beliebiger (man hat sich aber auf z geeinigt) Normfarbwertanteil ist redundant, weil nur das Verhältnis der zugrundeliegenden Normfarbwerte (X, Y, Z) durch entsprechende Normierung wiedergegeben wird (x+y+z =1). Die Helligkeitsinformation entfällt damit.

Ich hatte versucht die Thematik so einfach wie möglich zu halten. Nun denn:
Ja, die Farbtafeln geben tatsächlich durch Normierung die Helligkeitsinformation wieder. Aber eben nur für den Fall x+y+z=1.

Da dieses vielen leider nicht bewusst ist, kommt es immer wieder zu Falschfarbenproduktionen im täglichen Fernsehbetrieb. Spektakuärster Fall war seinerzeit das neue ZDF-Logo in "terracottagold". Da dieses an Grafikstationen der Druckindustrie entwickelt wurde hatte keiner das Problem gesehen. Erst als es zum ersten mal auf einem Fernsehmonitor gezeigt werden sollte traten die fürchterlichsten "Farbinterpretationen" der Systeme auf. Ein klassischer Fall von nicht kompatiblen Farbräumen.

Wie der Farbraum vollständig aussieht, zeigt diese Annimation: sRGB.
Stellvertretend für den verwendeten Farbraum im Fernsehen.

Mit einem bestimmten Referenzweiß steht das in keiner Verbindung - indessen: Die Transformation RGB zu Y ist für Rec.709 eng an dessen farbmetrische Defintion geknüpft, so dass die Helligkeitskomponente in diesem Fall mit dem gleichnamigen Normfarbwert zusammenfällt - für die Mitteltöne allerdings erst nach Linearisierung.

Leider sehe ich mich gezwungen auch hier ein Nein zurück zu spielen.
Man schlage bitte die REC-BT.709-5 auf Seite 4 Abschnitt 1.4 opto-electronic conversion auf. Abweichend vom basierenden CIE System aus dem Jahre 1931 wird hier ein anderer Weißpunkt angegeben.

Siehe auch: CIE 1931.

(...)
Zentraler Bezugspunkt der Tafel ist der in jeder Farbmesssituation wesentliche Weißpunkt W. Der im Diagramm mit W gekennzeichnete Punkt ist derjenige theoretische Weißpunkt, der alle drei Farben zu je 1/3 (x, y und z = 0,333…) repräsentiert. Abhängig von der Beleuchtungssituation kann sich der Weißpunkt praktisch überall innerhalb des Hufeisens befinden. Technisch von Bedeutung ist nur die Black-Body-Kurve.
(...)

Zentraler Bezugspunkt der Tafel ist der in jeder Farbmesssituation wesentliche Weißpunkt W. Der im Diagramm mit W gekennzeichnete Punkt ist derjenige theoretische Weißpunkt, der alle drei Farben zu je 1/3 (x, y und z = 0,333…) repräsentiert. Abhängig von der Beleuchtungssituation kann sich der Weißpunkt praktisch überall innerhalb des Hufeisens befinden.

Das widerspricht doch meinem Einwand gar nicht - ich bezog mich auf die Aussage "Grün gilt hier als Referenz und wird über den Weisspunkt (D65) bestimmt". Das ergibt so keine Sinn: Zur farbvalenzmetrischen Beschreibung jeder Farbprobe - und damit auch der Primärfarben eines normativen Farbraums* - gehört das konkrete Bezugsweiß (bedeutet übrigens nicht, dass in der Reproduktion dieser Weißpunkt unbedingt erreicht werden muss; das führt hier aber zu weit). Die Einengung auf Grün passt entsprechend nicht.

Ja, die Farbtafeln geben tatsächlich durch Normierung die Helligkeitsinformation wieder. Aber eben nur für den Fall x+y+z=1.

Der beschriebene Fall ist immer erfüllt, das erschließt sich schon aus der Normierung:

x: X/(X+Y+Z)
y: Y/(X+Y+Z)
z: Z/(X+Y+Z)

=> x+y+z=1

Deswegen kann man ja auf eine beliebige Komponente verzichten. Die Helligkeit einer Farbprobe ist so nicht mehr repräsentiert. Es verbleiben Informationen über Sättigung und Farbton.

Da dieses an Grafikstationen der Druckindustrie entwickelt wurde hatte keiner das Problem gesehen.

Das steht aber in keinem Zusammenhang mit der Normfarbtafel - Probleme und Missverständnisse bei Farbraumtransformationen kann es immer geben - wobei in der grafischen Industrie durch den hier etablierten ICC-Workflow viele Fallstricke vermieden bzw. abgemildert werden. Gleichzeitig suggeriert "Grafikstationen der Druckindustrie" eine Trennung, die es gerade in Zeiten medienneutraler Abläufe so nicht gibt.

Gruß

Denis

*
Ergibt sich für RGB-Farbräume auf Basis der Normfarbwerte (!= Normfarbwertanteile) implizit durch deren Addition; eine Umrechnung in andere Lichtarten ist möglich

Gleichzeitig suggeriert "Grafikstationen der Druckindustrie" eine Trennung, die es gerade in Zeiten medienneutraler Workflows so nicht gibt

Zu schön, um wahr zu sein. Hier sollte nichts suggeriert werden, sondern auf ein Problem hingewiesen werden.
Eines fernen Tages, gibt es vielleicht soetwas wie einen "medienneutralen Workflow". Die reale Wirklichkeit zeugt vom Gegenteiligen. Auch wenn, absolut zu Recht, daran gearbeitet wird die Workflows zu harmonisieren.
Ein langer, und auch steiniger Weg.

Eines fernen Tages, gibt es vielleicht soetwas wie einen "medienneutralen Workflow

Wie gesagt - in der grafischen Industrie ist ein ICC-Workflow etabliert, d.h. Ein- und Ausgabegeräte sind entsprechend charakterisiert und über den PCS verbunden. PDF/X-3 erlaubt die Einbindung entsprechender Profile. RGB-Daten müssen für die Anlieferung so nicht nach CMYK separiert werden. Gleichwohl gibt zumindest derzeit noch gute Gründe, das einzufordern.

Gruß

Denis

ICC-Workflow - aha ein Grafiker. Doch hiervon ist die Film- und Fernsehwelt noch Jahrhunderte entfernt.

Wie ich sehe, oder besser las, sind wir uns im großen und ganzen erstmal einig. Das Problem das sich in der Kommunikation ergab, war wiedereinmal der Abgleich des terminus technicus.

Ein Beweis?

Das ergibt so keine Sinn: Zur farbvalenzmetrischen Beschreibung jeder Farbprobe - und damit auch der Primärfarben eines normativen Farbraums (z.B. RGB) - gehört das konkrete Bezugsweiß (bedeutet übrigens nicht, dass in der Reproduktion dieser Weißpunkt unbedingt erreicht werden muss; das führt hier aber zu weit). Die Einengung auf Grün passt entsprechend nicht.

In der Fernsehwelt, ist dies eines der Hauptprobleme überhaupt. Ohne einen entsprechenden Abgleich auf den Weißwert, und dies schon bereits in der Kamera, fällt das komplette Reproduktionssystem Fernsehen in puncto Farbe, in sich zusammen. Dies gilt bis hin zum Monitor/Fernseher.
Will sagen: In der Reproduktion des Fernsehbildes sollte möglichst genau der Weißpunkt erreicht werden.

Kleines Missverständnis am Rande: In der Fernsehtechnik wird nicht auf Grün eingeengt. Vielmehr stellt Grün meist die Referenz dar. Dies ist historisch bedingt aufgrund der damals herstellbaren "Reinheit" des grünen Phospors in den Kameras und Fernseher.

Noch etwas zum Schmunzeln: Da das mit der Farbe nicht ganz so einfach ist, insbesondere auch für die Reproduktion des Weißwertes bei undefinierten Umgebungsbeleuchtungen und Beleuchtungsfarbtemperaturen im heimischen Wohnzimmer, sprach selbst der Deutsche Erfinder des PAL-Systems Dr.-Ing. h. c. Walter Bruch nicht vom Farbfernsehen, sondern vom Buntfernsehen. Sinnigerweise nannte er es auch nicht Bruch-System, sondern PAL-System. Wie gesagt, ist zwar wahr, aber eben nur zum Schmunzeln.

AusdemOff (Beitrag #6) schrieb:

Aber das kommt erst 2020 (sic!), Wo kann man denn eine solche Glaskugel kaufen die soetwas voraus sieht? Die von DIGITALEUROPE festgelegten UHD Logo Specs beschreiben nur die Minimalanforderungen.

...und die werden aus Kostengründen erst mal bedient und nicht "unnötig" übertroffen, siehe auch die BDA-Festlegungen für die UHD-Blu-ray-Disc:

"Ultra HD-Blu-rays werden in zwei Generationen eingeführt. Erst später, wenn die Ultra HD-BD50 im Markt Fuß gefasst hat, wird es höhere Speicherkapazitäten als neue Ultra HD-Blu-ray geben sowie kompatible Player. Mit der Ultra HD-Blu-ray der zweiten Generation (100 GB) kommen dann auch erst HFR und und eine bessere Farbunterabtastung als 4:2:0 zum Einsatz. Bis dahin bleibt alles - abgesehen von der 10-bit-Farbtiefe - wie gehabt bei HD."

In der Fernsehwelt, ist dies eines der Hauptprobleme überhaupt. Ohne einen entsprechenden Abgleich auf den Weißwert, und dies schon bereits in der Kamera, fällt das komplette Reproduktionssystem Fernsehen in puncto Farbe, in sich zusammen. Dies gilt bis hin zum Monitor/Fernseher. Will sagen: In der Reproduktion des Fernsehbildes sollte möglichst genau der Weißpunkt erreicht werden.

Natürlich muss im Rahmen der Aufnahme/ des Grading ein geeigneter Weißabgleich durchgeführt werden. Das gilt ebenso für die Retusche von stehenden Bildern. Hinsichtlich des idealen Weißpunktes in der Reproduktion sind Farbkonstanz (durch den automatischen Weißabgleich des Auges), konkrete Abmusterungsbedingungen und Beobachtervariabilität (letztere gerade in Bezug auf das schmalbandige Emissionsspektrum moderner Selbstleuchter) zu berücksichtigen. Ich will damit gar nicht von D65 abraten, es ist aber auch hier nicht als Dogma aufzufassen.

http://www.hifi-foru...read=8449&postID=6#6

Gruß

Denis

Ich will damit gar nicht von D65 abraten, es ist aber auch hier nicht als Dogma aufzufassen.

Das geht jetzt aber zu weit!

Aus Wiki:

"Unter einem Dogma (altgr. δόγμα, dógma, „Meinung, Lehrsatz; Beschluss, Verordnung“[1]) versteht man eine feststehende Definition oder eine grundlegende, normative (Lehr-)Meinung, deren Wahrheitsanspruch als unumstößlich festgestellt wird."

So gesehen ist der Weißpunkt D65 für HDTV ein Dogma. Ansonsten wäre er nicht in der ITU-R BT.709-5 als feststehende Definition aufgeführt. Sicher kann man hier auch die Kirche im Dorf lassen und sollte nicht über jedes Kelvin feilschen. Doch ohne Rücksichtnahme auf diese Festlegung wird kein jemals gesendetes Bild, oder von einem anderen Bildträger auf einem Fernsehgerät wiedergegebenes Bild, auch nur annähernd dem des Originals entsprechen.

Doch ohne Rücksichtnahme auf diese Festlegung wird kein jemals gesendetes Bild, oder von einem anderen Bildträger auf einem Fernsehgerät wiedergegebenes Bild, auch nur annähernd dem des Originals entsprechen.

Der Weißpunkt ist in der Reproduktion tatsächlich nicht so fixiert (bedeutet nicht, dass die Spanne beliebig groß ist - im Vergleich zu beleuchteten Szenarien ist die Adaption zudem eingeschränkter), die Gründe hatte ich ja angerissen. Gerne noch ausführlicher (siehe aber auch die im Link enthaltenen Links), dann aber via PN oder in einem eigenen Thread. Selbst wenn ich die chromatische Adaption des Auges und den Einfluss der konkreten Wiedergabedingungen nicht berücksichtige (zwei entscheidende Faktoren), bliebe die doch signifikante Beobachtervariabilität. Zwei Bildschirme, die mit identischem Weißpunktziel kalibriert wurden, können in der Neutraltonreproduktion - hier ist das Auge für Abweichungen maximalempfindlich - erheblich differieren (siehe auch Link, zweiter Absatz).

Um den "D65 Grading Weißpunkt" visuell zu erreichen, müsstest du deinen Bildschirm zum Coloristen schleppen und dort an sein Wiedergabegerät angleichen. Dieses Matching, farbmetrisch nun mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nicht D65, gilt dann wiederum nur für dich.

Ansonsten wäre er nicht in der ITU-R BT.709-5 als feststehende Definition aufgeführt

Natürlich muss ein Bezugsweiß definiert werden. Das steht völlig außer Frage. Schon für den ICC-Workflow werden diese Daten aber beispielsweise nach D50 adaptiert (durch Überführung der Normfarbwerte in einen "Zapfenfarbraum", Skalierung und Rücküberführung).

sRGB @D65, xyY
Rot: 0.6400, 0.3300, 0.212656
Grün: 0.3000, 0.6000, 0.715158
Blau: 0.1500, 0.0600, 0.072186

sRGB @D50 (Bradford-Transformation), xyY
Rot: 0.648431, 0.330856, 0.222491
Grün: 0.321152, 0.597871, 0.716888
Blau: 0.155886, 0.066044, 0.060621

Gruß

Denis

Master468 (Beitrag #20) schrieb:

Um den "D65 Grading Weißpunkt" visuell zu erreichen, müsstest du deinen Bildschirm zum Coloristen schleppen und dort an sein Wiedergabegerät angleichen. Dieses Matching, farbmetrisch nun mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nicht D65, gilt dann wiederum nur für dich.

Dazu gibt es eine Anekdote zum bereits erwähnten PAL-Entwickler Bruch:

"...wurde von Philips in das Bruch-Team entsandt und hat fast alle Reisen auch nach Spanien und Südamerika mitgemacht. Seine Hauptaufgabe bestand darin, vor den Vorführungen die Farbempfänger korrekt einzustellen, hauptsächlich die Schwarzwerte. Von ihm stammt der Satz, dass "Schwarz die schönste Farbe beim Fernsehen" sei. Aber auch die Einstellung von Weiß war wichtig - es gab zwar die Norm D65, aber meist wurde das Bruch-Weiß eingestellt - eine Farbtemperatur, die Herrn Bruch besser gefiel."