Farbraumumwandlung

Jede Farbe in einem digitalen Bild wird als Zahlenkombination gespeichert. Ein Bildschirm mischt Farben aus rotem, grünem und blauem Licht, also braucht er drei Zahlen für diese drei Anteile. Eine Druckmaschine arbeitet dagegen mit Farbe auf Papier und mischt aus Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Dasselbe Rot hat deshalb im Bildschirmsystem ganz andere Zahlen als im Drucksystem. Farbraumumwandlung ist die Rechnung, die diese Zahlen ineinander überführt, ohne dass die Farbe für das Auge kippt. Ein solches Zahlensystem für Farben nennt man einen Farbraum.

Warum ein Foto auf jedem Gerät anders aussieht

Kein Gerät kann alle Farben darstellen, die das menschliche Auge sieht. Jedes Gerät beherrscht nur einen Ausschnitt, und diese Ausschnitte unterscheiden sich stark. Ein moderner Handybildschirm zeigt zum Beispiel deutlich sattere Grüntöne als eine Druckmaschine. Ohne Umrechnung würde ein Bild auf dem einen Gerät leuchtend und auf dem anderen stumpf oder verfälscht wirken.

Für Firmen ist das ein echtes Geldproblem. Wenn ein Möbelhändler ein Sofa im Onlineshop in einem Blau zeigt, das der Katalogdruck nicht trifft, kommen Retouren zurück. Auch Markenfarben sind betroffen: Konzerne schreiben genau vor, welches Rot oder Blau ihr Logo haben muss. Diese Farbe muss auf Plakat, Website und Verpackung erkennbar dieselbe sein.

Ein verbreiteter Irrtum ist, dass Umwandlung immer verlustfrei geht. Das stimmt nicht. Farben, die im Zielsystem gar nicht existieren, müssen durch die nächstliegende darstellbare Farbe ersetzt werden. Dabei geht Information verloren, und mehrfaches Hin- und Herrechnen verschlechtert ein Bild Schritt für Schritt.

Der Umweg über ein neutrales Referenzsystem

Direkt von einem Gerät zum anderen zu rechnen wäre unpraktisch. Bei zehn Geräten bräuchte man Umrechnungsregeln für jede mögliche Paarung. Stattdessen nutzt man ein neutrales Zwischensystem, das nicht an ein Gerät gebunden ist, sondern beschreibt, wie ein Mensch die Farbe wahrnimmt. Das bekannteste heißt CIELAB. Jedes Gerät muss dann nur den Weg in dieses Zwischensystem und zurück kennen.

Damit das klappt, braucht jedes Gerät eine Art Steckbrief. Diese Datei heißt Farbprofil und hält fest, welche echte Farbe zu welcher Zahlenkombination gehört. Bekannte Profile für Bildschirme sind sRGB und das größere Adobe RGB. Ein Foto ohne mitgeliefertes Profil ist wie eine Maßangabe ohne Einheit: Die Zahl allein sagt zu wenig.

Für Farben außerhalb des Zielbereichs gibt es verschiedene Strategien. Man kann alle Farben gleichmäßig zusammenstauchen, sodass die Abstände zueinander stimmen. Oder man lässt die darstellbaren Farben unverändert und schiebt nur die extremen an den Rand. Fotos profitieren meist vom Stauchen, weil Verläufe weich bleiben. Bei Logos ist die zweite Variante besser, weil die Hauptfarbe exakt getroffen wird.

Von der Handykamera bis zum KI-Bildmodell

Im Alltag läuft die Umwandlung unsichtbar ab. Beim Öffnen eines Fotos rechnet das Betriebssystem es auf den angeschlossenen Monitor um. Beim Drucken übernimmt der Druckertreiber die Umrechnung. Wer schon einmal einen Ausdruck bekommen hat, der matter wirkte als die Vorschau, hat das Ergebnis einer Farbraumumwandlung in der Hand gehalten.

Auch in der Videotechnik ist der Vorgang zentral. Streamingdienste liefern Filme oft in einem Format mit besonders hellen und satten Farben, kurz HDR genannt. Ein älterer Fernseher kann das nicht darstellen und rechnet auf sein kleineres Farbsystem herunter. Wird das schlecht gemacht, wirken Gesichter blass oder Nachtszenen matschig.

In der KI-Entwicklung ist die Umwandlung ein fester Schritt der Datenvorbereitung. Bilder aus dem Internet kommen in unterschiedlichen Farbsystemen an und werden vor dem Training vereinheitlicht, meist auf sRGB. Sonst lernt ein Modell zufällige Farbverschiebungen als vermeintliches Muster mit. Bildgeneratoren geben ihre Ergebnisse aus demselben Grund in einem einzigen, klar definierten Farbraum aus.