Von Videonormen, Farbräumen und Delta E…

Hallo zusammen,

mir kommt es vor, als ob in Sachen Farbraum / Normen und besonders beim Thema „Farbluminanzen“ viele Missverständnisse bestehen. Ist auch nicht verwunderlich, denn das ist wohl das abstrakteste Thema der ganzen „Beamerei“. Ich wollte mit drei anschaulichen Beispielen eine kleine Anregung für eine sachliche(!) Diskussion geben, mal sehen ob das klappt.

Ich fange mal mit einem günstigen DLP Beamer an, der auf Licht getrimmt ist. Wenn man diesen durchmisst, ergibt sich ein verkleinerter Farbraum, wie man an dem Diagramm, wie es heutzutage in jedem Test abgebildet wird, ablesen kann:





Das kleine Farbdreieck ist vom Beamer, das große die HD-Norm. Wie man sieht, stimmen die Grundfarben nicht überein und der Projektor kann einige Farben nicht darstellen. Dieses zweidimensionale Diagramm ist aber eigentlich nur eine „Draufsicht“ von oben, die die Höhe außer Acht lässt. Schaut man sich das mal in 3D an, erkennt man, wieso der Farbraum seinen Namen „Raum“ auch verdient.





Hier sieht man, wie viel kleiner der Farbraum des Beamers im Vergleich zur Videonorm ausfällt. In der z-Achse haben wir die Helligkeit, die Farben werden von unten nach oben also immer heller und gipfeln im D65 Weißpunkt ganz oben. Die Höhe oder z-Achse umschreibt also die sagenumwobenen "Farbluminanzen"...


Doch was heißt das nun in der Praxis, sprich im Filmbild? Die meisten können sich wohl nicht wirklich vorstellen, was dieser Farbraum im Bild bewirkt. Um das mal einfach zu demonstrieren, nehmen wir ein Beispielbild, das jeder kennt:





Hier hat man es mit üblichen Gesichtsfarben und etwas Natur im Hintergrund zu tun, hauptsächlich Rot-,Gelb- und Grüntöne. Wenn man alle vorkommenden Farbtöne dieses Bildes extrahiert und in den Farbraum einzeichnet, erhält man eine sehr plastische Vorstellung davon, wie sich die Farben im Farbrum verteilen:





Man erkennt die Gelb- & Grüntöne des Frodo-Portraits, die sich allesamt im rechten Bereich des HD-Farbraumes ansiedeln. Setzen wir das nun ins Verhältnis zu dem Farbraum des Beamers, sehen wir, dass viele Farben dieser Szene außerhalb der darstellbaren Farben des Projektors liegen:





Jede Farbe außerhalb der weißen Grenze kann also schon mal nicht genau abgebildet werden, weil der Beamer nicht „bunt genug“ ist. Die resultierende Bilddarstellung sieht im Verhältnis zum Original dann ungefähr so aus.





Die Gesichtsfarben kann der Projektor, sie sehen sehr natürlich aus und sind nahe am Original (rechts). Für den Hintergrund reicht das Grün des Beamers aber nicht aus, alles ist leicht ins Gelbliche verschoben. Ohne den direkten Vergleich würden einen diese Abweichungen wohl kaum auffallen, weshalb viele eben nicht erkennen, wie es eigentlich vom Regisseur beabsichtig war.

Die Farbabweichungen werden von manchen Experten hier immer als „Delta E“ bezeichnet, was unverständlich abstrakt klingt. Delta E fasst dabei einfach mit einer Zahl zusammen, ob eine Farbe akkurat abgebildet wird:

0-3 : Akkurate Farbreproduktion
3-6 : Akzeptable Farbreproduktion
6-9 : Mangelhafte Farbreproduktion
>9 : Ungenügende Farbreproduktion



Sehr anschaulich wird es, wenn man das Delta E einfach mal farblich, wie eine der bekannten Wärmebildaufnahmen, im Bild darstellt:





Hier sieht man nun, dass der Billig-Beamer die Gesichtsfarben sehr gut reproduziert (grün= Delta < 3), bei den Haaren schon schwächelt (gelb) und den Hintergrund gar nicht akkurat abbildet (orange).

Diese Farbverschiebungen kann man natürlich auch im Farbraum als Vektoren einzeichnen. Wir wählen uns mal ein paar Farbtöne aus dem Bild aus und markieren diese mit Kreuzen:





Und tragen diese im Farbraum ein:





Hier sehen wir nun, wie die Farben in den Farbraum des Beames „gezogen“ werden und von ihren Sollwerten um eine gewisse Länge abweichen. Je länger der Vektor, umso schlechter!

Verschiebungen erfolgen in Farbton, Sättigung und Helligkeit. Letzteres sieht man wieder nur in der 3D Ansicht:





Der kleine grüne vertikale Vektor zeigt z.B. auf, dass eine Farbe zu hell gegenüber dem Original abgebildet wird.

Fazit: Der Projektor bildet Farben innerhalb seines Farbraumes akkurat ab, bei kräftigen Farben muss er aber passen und stellt diese zu blass und leicht verfälscht dar. In Anbetracht der hohen Lichtleistung ist das akzeptabel, aber nicht gerade für Puristen geeignet.

Cine4Home schrieb:

Immer mehr Hersteller inetgrieren ja nun CMS Systeme, um dem wachsenden Anspruch gerecht zu werden. Da aber 90% dieser Systeme eben nicht so funktionieren, wie sie es sollten, weiß man auch nie genau, wie sie die Farben nun wirklich innerhalb des Farbraumes beeinflussen.

Richtig, zu erinnern ist ja immer wieder an die Einführung des CMS beim HD750, das in der ersten Firmware nicht funktioniert hat, da die internen LUTs nur bei einem bestimmten Stimulus-Level (den man zufällig gewählt hatte) abstimmbar waren, bei den anderen Stimulus-Leveln dann aber wieder total daneben lagen. Solche Fehler können sehr tückisch sein (neben Know How, hilft hier dann auch Erfahrung ;)).

@goerge lucas: Das 'Schichtenmodell' finde ich auch sehr anschaulich, sollte man weiter verfolgen diese Darstellung!

Letztlich bin ich der Meinung, dass anschauliche Bilder nie ohne die harten Messprotokolle daherkommen sollten, denn das eine soll ja das andere erklären helfen (und zwar in beiden Richtungen, d.h. die Messprotokolle die Bilder und die Bilder die Messprotokolle !!).