Farbart (Chromatizität)

Farbart (Chromatizität) ist der Farbanteil eines Lichtspektrums unabhängig von seiner Intensität. Zwei Lichter mit derselben Farbart unterscheiden sich nur in der Helligkeit — sie sind im herkömmlichen Sinne “dieselbe Farbe”.

Die Standarddarstellung ist das CIE-1931-xy-Farbtafeldiagramm: eine hufeisenförmige 2D-Auftragung, in der jede sichtbare Farbe bei beliebiger Intensität auf einen einzigen Punkt abgebildet wird. Weiß (D65-Tageslicht) liegt nahe (0,31, 0,33). Reine rote, grüne und blaue Primärfarben sitzen an drei Ecken; Mischung erzeugt jede Farbe innerhalb des von diesen Primärfarben gebildeten Dreiecks.

Ein Farbraum wird größtenteils durch seine primären Farbartpunkte definiert. sRGB wählt seine drei Primärfarben an einem Satz von (x, y)-Koordinaten; Display P3 wählt sie weiter außen, besonders das Rot, und erweitert so den erreichbaren Farbraum. Das Farbtafeldiagramm zeigt anschaulich, welche Farben jeder Raum darstellen kann — je größer das Dreieck, desto breiter der Farbraum.

Praktischer Nutzen: Bei der Wahl eines Farbraums für ein Asset (Webdesign, Druck, Video) ist das Farbtafeldiagramm die Grafik, die zeigt, ob der Raum die benötigten Farben abdeckt. Für den Druck ist der erreichbare CMYK-Farbraum ein Teilbereich von sRGB, weshalb manche sRGB-Farben unabhängig von der Technik schlicht nicht auf einem Drucker reproduziert werden können.

Durchgerechnetes Beispiel

sRGBs drei Primärfarben sitzen an den Farbartkoordinaten: Rot (0,640, 0,330), Grün (0,300, 0,600), Blau (0,150, 0,060), mit dem D65-Weißpunkt bei (0,3127, 0,3290). Trägt man diese vier Punkte ins CIE-1931-Diagramm ein, deckt das von den drei Primärfarben gebildete Dreieck etwa 35 % des sichtbaren Farbhufeisens ab. Display P3 behält dasselbe Blau, verschiebt Grün leicht auf (0,265, 0,690) und Rot nach außen auf (0,680, 0,320) und erweitert das Dreieck um etwa 25 % — der größte Gewinn liegt in gesättigten Rot- und Grüntönen, die in der professionellen Fotografie und im HDR-Video verwendet werden. Rec. 2020 (UHDTV) schiebt die Primärfarben auf Spektrallinienfarben: Rot (0,708, 0,292), Grün (0,170, 0,797), Blau (0,131, 0,046), und deckt ~76 % des sichtbaren Farbraums ab, allerdings auf Kosten von Laser-Primärfarben, die kein aktuelles Consumer-Display liefert — die meisten Rec.-2020-Masterings zielen in der Praxis nur auf 90 % Rec.-2020-Abdeckung.

Wann und warum es zählt

Die Farbart zählt immer dann, wenn das “gesättigte Rot” eines Designers sich weigert, korrekt zu drucken oder anzuzeigen. Die Farbe existiert in der menschlichen Wahrnehmung, hat eine Farbartkoordinate, fällt aber außerhalb des Zielfarbraums — also beschneidet der Renderer sie auf die nächste Farbart im Farbraum und verschiebt den Farbton. Druckdesigner handhaben dies über Softproofing in Photoshop, das simuliert, wie der kleinere Farbraum eines CMYK-Druckers jede Quellfarbe verzerren wird. Fotografen, die fürs Web exportieren, sollten Farbräume angleichen (Export von Adobe RGB → sRGB, nicht umgekehrt), damit der Browser nicht raten muss. Videobearbeiter, die sowohl für Rec. 709 (SDR) als auch Rec. 2020 (HDR) mastern, müssen wissen, welche Clips Farben enthalten, die in Rec. 2020, aber nicht in Rec. 709 existieren, um alternative Trims vorzubereiten. Referenz: ICC Specifications — colour management documentation.

Die bekannten Schwächen des CIE-1931-Diagramms und die modernen Alternativen: Das 1931er-Hufeisen ist wahrnehmungsmäßig ungleichförmig — gleiche Abstände in xy entsprechen nicht gleichen wahrgenommenen Farbunterschieden, besonders im Grünbereich, der trotz der relativen Unempfindlichkeit des Menschen für Grün-gegen-Grün-Variationen die Fläche des Diagramms dominiert. CIE 1976 UCS (u′v′) und die jüngeren CIECAM02-Farbartkoordinaten stauchen das Grün und strecken das Blau, um eine nähere Annäherung an wahrnehmungsmäßige Gleichförmigkeit zu erzeugen. Moderne Farbwissenschafts-Werkzeuge verwenden für die Visualisierung standardmäßig u′v′, obwohl xy die kanonische Form in Spezifikationen bleibt, weil jeder Legacy-Display-Standard darin definiert ist.

Weißpunkt — die dritte Koordinate, die zählt: Ein Farbtafeldiagramm ist zweidimensional, aber ein Farbraum braucht ein definiertes “Weiß”, um die Farbart in RGB-Werte umzurechnen. sRGB und Rec. 709 verwenden den D65-Weißpunkt (6504 K, mittägliches Tageslicht in Europa); das Kino-DCI-P3 verwendet ein leicht abweichendes Weiß näher an 6300 K, um dem Projektor-Wolfram zu entsprechen; der Druck verwendet D50 (5000 K), weil wärmeres Licht die Betrachtung in Innenräumen besser simuliert. Nicht übereinstimmende Weißpunkte sind der häufigste Grund, warum ein kalibrierter Monitor und ein Drucker sich bei “Weiß” dennoch uneins sind — beide liegen im Farbraum, zeigen aber auf unterschiedliche Referenzweiß. Verwandt: Farbtemperatur, ICC-Profil. Referenz: CIE 015:2018 Colorimetry, 4th edition.