Farbmanagement im Digitaldruck

Der Kunde schickt eine Datei, auf seinem Bildschirm leuchtet das Firmenrot. Aus Ihrer Maschine kommt ein Rot, das eher nach Ziegel aussieht. Niemand hat etwas falsch gemacht — und trotzdem stimmt es nicht. Farbmanagement ist der Umgang mit genau diesem Problem: Jedes Gerät spricht seine eigene Farbsprache, und irgendjemand muss übersetzen.

Dieser Artikel geht das Thema von Grund auf durch: Farbmodelle und ihre Umrechnung samt Formeln, was Tinte und Material zur Farbe beitragen, wie gemessen wird, wie Profile entstehen und wie man zwei Maschinen dazu bringt, dasselbe zu drucken.

Das Grundproblem: jedes Gerät hat seinen eigenen Farbraum

Ein Monitor macht Farbe, indem er Licht hinzufügt: Rot, Grün und Blau leuchten gemeinsam, und aus allen dreien wird Weiß. Ein Drucker macht Farbe, indem er Licht wegnimmt: Jede Tintenschicht schluckt einen Teil des Lichts, das vom Papier zurückkommt. Aus allen Farben zusammen wird theoretisch Schwarz, praktisch ein schmutziges Braun — weshalb Schwarz als eigene Tinte dazukommt.

Beide Verfahren erreichen unterschiedliche Farben, und beide erreichen weniger, als das Auge sieht. Was ein Gerät darstellen kann, heißt sein Farbraum oder Gamut.

Der Druckfarbraum ist der kleinste. Kräftige Blau-, Grün- und Orangetöne, die auf dem Monitor selbstverständlich sind, gibt es im Druck nicht. Sie müssen auf etwas Erreichbares abgebildet werden — und wie das geschieht, ist eine Entscheidung, keine Rechenaufgabe mit eindeutiger Lösung.

Die Farbmodelle

RGB — additiv, gerätebezogen

Drei Werte von 0 bis 255 für Rot, Grün, Blau. Das Entscheidende: RGB allein bedeutet nichts. Der Wert 255, 0, 0 heißt nur „der rote Kanal ganz auf“ — welches Rot dabei herauskommt, hängt vom Gerät ab. Erst mit einem zugeordneten Farbraum wie sRGB oder Adobe RGB wird daraus eine bestimmte Farbe. sRGB ist der kleinste gemeinsame Nenner und der Standard im Web; Adobe RGB reicht weiter ins Grüne und ist in der Druckvorstufe verbreitet.

CMY und CMYK — subtraktiv

Cyan, Magenta, Gelb sind die Gegenfarben zu Rot, Grün, Blau. Rechnerisch ließe sich das einfach ausdrücken:

C = 1 - R'
M = 1 - G'
Y = 1 - B'      (mit R', G', B' im Bereich 0 bis 1)

Diese Formel ist für den Druck praktisch wertlos. Sie gilt für ideale Farbstoffe, die es nicht gibt. Reale Cyantinte hat einen Blaustich, reales Magenta einen Rotstich. Deshalb ergeben C, M und Y zusammen kein Schwarz, sondern ein müdes Braun.

Daher der vierte Kanal K (Key, Schwarz). Wie viel Schwarz eingesetzt wird und wie viel Buntfarbe dafür wegfällt, ist eine Einstellungsfrage — die Begriffe dafür sind Unterfarbenreduktion (UCR) und Unbuntaufbau (GCR). Ein hoher Schwarzanteil spart Tinte, macht neutrale Grautöne stabiler und Farbverläufe manchmal härter.

CIE XYZ — das Bezugssystem

1931 hat die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ein Modell festgelegt, das nicht an einem Gerät hängt, sondern am menschlichen Auge. XYZ beschreibt Farbe so, wie ein durchschnittlicher Beobachter sie wahrnimmt. Y entspricht dabei der Helligkeit. XYZ ist der Dreh- und Angelpunkt: Jede Umrechnung zwischen zwei Geräten läuft über diesen Zwischenschritt.

CIELAB — wahrnehmungsnah

XYZ hat einen Nachteil: Gleiche Zahlenabstände bedeuten nicht gleiche wahrgenommene Unterschiede. CIELAB (kurz Lab) korrigiert das. Drei Achsen:

L* — Helligkeit, 0 (schwarz) bis 100 (weiß)
a* — Grün (negativ) bis Rot (positiv)
b* — Blau (negativ) bis Gelb (positiv)

Lab ist die Sprache, in der über Farbe gestritten wird: Wenn ein Kunde eine Hausfarbe vorgibt, dann in Lab-Werten oder als Sonderfarbe mit hinterlegten Lab-Werten. Und in Lab wird gemessen, wie weit ein Druck danebenliegt.

Die Variante LCh beschreibt dieselben Farben in Polarkoordinaten — L (Helligkeit), C (Buntheit) und h (Farbwinkel). Das entspricht dem, wie Menschen über Farbe sprechen: heller, kräftiger, mehr ins Orange.

Die Umrechnungen

Schritt 1: sRGB nach XYZ

Zuerst muss die Gammakorrektur heraus, mit der sRGB gespeichert wird. Für jeden der drei Kanäle, mit Werten von 0 bis 1:

wenn c <= 0,04045:   c_lin = c / 12,92
sonst:                 c_lin = ((c + 0,055) / 1,055) ^ 2,4

Dann die Matrixmultiplikation (sRGB, Weißpunkt D65):

X = 0,4124 * R_lin + 0,3576 * G_lin + 0,1805 * B_lin
Y = 0,2126 * R_lin + 0,7152 * G_lin + 0,0722 * B_lin
Z = 0,0193 * R_lin + 0,1192 * G_lin + 0,9505 * B_lin

Die Koeffizienten der Y-Zeile sind zugleich die Gewichte, mit denen die drei Grundfarben zur empfundenen Helligkeit beitragen — Grün mit über 70 Prozent, Blau mit sieben. Deshalb wirkt reines Blau so dunkel.

Schritt 2: XYZ nach Lab*

Bezogen auf den Weißpunkt. Für D65 und den 2-Grad-Normalbeobachter: Xn = 95,047, Yn = 100,000, Zn = 108,883.

f(t) = t ^ (1/3)                      wenn t > (6/29)^3
f(t) = t / (3 * (6/29)^2) + 4/29     sonst

L* = 116 * f(Y/Yn) - 16
a* = 500 * ( f(X/Xn) - f(Y/Yn) )
b* = 200 * ( f(Y/Yn) - f(Z/Zn) )

Die Fallunterscheidung fängt das Verhalten nahe Schwarz ab, wo die dritte Wurzel zu steil würde.

Schritt 3: der Farbabstand ΔE

Wie weit liegen zwei Farben auseinander? Die einfachste Antwort ist der euklidische Abstand im Lab-Raum, ΔE₇₆:

ΔE76 = √( (L1-L2)² + (a1-a2)² + (b1-b2)² )

Diese Formel ist leicht zu rechnen und ungenau: Im Grünen verzeiht das Auge viel mehr als im Grauen. Die Nachfolger ΔE₉₄ und vor allem ΔE₀₀ (CIEDE2000) gewichten deshalb nach Helligkeit, Buntheit und Farbwinkel und rechnen einen Rotationsterm für den Blaubereich ein. Die Formel füllt eine halbe Seite — sie steht in der Norm CIE 142 und ist in jeder Messsoftware eingebaut. Für die Praxis reicht zu wissen: ΔE₀₀ ist der Wert, auf den man sich heute beruft.

ΔE	Was das bedeutet
unter 1	für das Auge nicht unterscheidbar
1 bis 2	im direkten Vergleich erkennbar, sonst nicht
2 bis 3	sichtbar — übliche Toleranz im Werbedruck
3 bis 5	deutlich sichtbar, bei Hausfarben ein Problem
über 5	wird reklamiert

Vorsicht bei Toleranzangaben: „ΔE kleiner 2“ ohne Angabe der Formel ist wertlos. ΔE₇₆ = 2 und ΔE₀₀ = 2 sind verschiedene Anforderungen.

Und die Formel für CMYK?

Die gibt es nicht — jedenfalls keine, die für Ihre Maschine gilt. Wie viel Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz ein bestimmtes Lab ergeben, hängt an der Tinte, am Material, an der Auflösung, am Tintenlimit und am Zustand der Druckköpfe. Diese Beziehung lässt sich nicht ausrechnen, sondern nur messen. Genau das steckt in einem ICC-Profil: eine gemessene Tabelle mit Zwischenwerten, keine Gleichung.

Wenn Ihnen eine Software eine feste CMYK-Formel anbietet, rechnet sie an Ihrer Maschine vorbei.

Was die Farbe bestimmt: Tinte

Jede Tintenart hat ihren eigenen Farbraum. Der Wechsel der Tinte ist immer auch ein Wechsel der erreichbaren Farben.

Tinte	Eigenart	Farbraum
Eco-Solvent	löst die Folienoberfläche leicht an, dringt ein	breit, sehr kräftige Töne
Solvent	aggressiver, für unbeschichtete Materialien	breit, hohe Außenbeständigkeit
UV-härtend	liegt auf dem Material, härtet sofort	gut, bei Weiß und Lack im Vorteil
Latex	Wasserbasis, Farbe wird eingebrannt	etwas enger, geruchsarm
Sublimation	geht erst durch Hitze ins Polyester über	sehr kräftig, aber nur auf Polyester

Zusatzfarben

Viele Maschinen bieten mehr als CMYK. Light Cyan und Light Magenta machen Verläufe und Hauttöne glatter, weil weniger Einzeltropfen sichtbar bleiben. Orange und Grün erweitern den Farbraum genau dort, wo CMYK am schwächsten ist — wichtig, wenn Hausfarben getroffen werden müssen. Weiß ist keine Farbe im Sinne des Farbmanagements, sondern Untergrund: Es erlaubt Druck auf transparentem und dunklem Material.

Wichtig: Jede Änderung an der Tintenbestückung macht das bisherige Profil ungültig. Auch ein Wechsel des Tintenherstellers bei gleicher Bezeichnung.

Was die Farbe bestimmt: Material

Dieselbe Datei, dieselbe Maschine, dieselbe Tinte — anderes Material, andere Farbe. Drei Gründe:

Der Weißgrad. Das Papierweiß ist die hellste erreichbare Stelle. Ein leicht gelbliches Material verschiebt alles.
Die Aufnahme. Saugendes Material lässt die Tinte verlaufen, der Punkt wird größer und die Farbe flauer. Geschlossene Oberflächen lassen die Tinte stehen — kräftiger, aber leichter zu überladen.
Die Oberfläche. Glänzend wirkt gesättigter als matt, weil weniger Streulicht das Auge erreicht. Der Unterschied ist messbar, nicht eingebildet.

Daraus folgt die wichtigste Regel: Ein Profil gilt für die Kombination aus Maschine, Tinte, Material, Auflösung und Druckmodus. Ändert sich einer dieser fünf Punkte, gilt das Profil nicht mehr.

Ein Sonderfall sind optische Aufheller. Viele Papiere und manche Folien enthalten Stoffe, die UV-Licht aufnehmen und als sichtbares Blau zurückgeben — das Material sieht weißer aus. Unter Ladenbeleuchtung mit wenig UV wirkt derselbe Druck plötzlich gelblich. Genau deshalb gibt es verschiedene Messbedingungen.

Messgeräte

Die drei Gattungen

Densitometer misst, wie viel Licht eine Tintenschicht schluckt — also die Dichte. Sagt etwas über die Tintenmenge, nichts über die Farbe. Für die Prozesskontrolle brauchbar, fürs Farbmanagement zu wenig.
Kolorimeter misst durch drei Filter, ähnlich dem Auge, und liefert direkt Lab-Werte. Günstig und schnell, aber an eine Lichtart gebunden.
Spektralfotometer zerlegt das zurückgeworfene Licht in schmale Wellenlängenbänder, typisch alle zehn Nanometer über den sichtbaren Bereich. Aus diesem Spektrum lässt sich Lab für jede Lichtart berechnen. Das ist das Gerät, das man fürs Profilieren braucht.

Messbedingungen M0, M1, M2

Wegen der optischen Aufheller ist genormt, mit welchem Licht gemessen wird:

Bedingung	Beleuchtung	Wofür
M0	Glühlicht, UV-Anteil undefiniert	der alte Standard, heute nur noch für Vergleichsmessungen
M1	genormter Tageslichtanteil D50	der heutige Standard — erfasst Aufheller reproduzierbar
M2	ohne UV	zeigt das Material ohne die Wirkung der Aufheller

Vergleichen Sie nie Messwerte aus verschiedenen Bedingungen. Das ist eine der häufigsten Ursachen für Diskussionen, bei denen zwei Seiten beide recht haben.

Handgerät oder eingebaut

Viele Maschinen haben ein Messgerät auf dem Wagen. Das ist bequem: Charts werden gedruckt und in einem Durchgang gemessen, ohne dass jemand danebensteht. Ein Handgerät ist dafür beweglich — damit prüfen Sie auch die Vorlage des Kunden, ein Muster oder den Druck vom Wettbewerber. Wer beides hat, sollte prüfen, ob beide dasselbe messen: Auch Messgeräte streuen.

Profile

Was in einem ICC-Profil steht

Ein ICC-Profil ist eine Übersetzungstabelle zwischen dem Gerätefarbraum und dem Bezugssystem (Lab oder XYZ). Es enthält Stützstellen mit gemessenen Werten, dazwischen wird gerechnet. Dazu gehören Angaben zum Weißpunkt, zum Schwarzaufbau und mehrere Tabellen für die verschiedenen Umrechnungsarten.

Rendering Intents — wie mit dem Unmöglichen umgegangen wird

Farben außerhalb des Druckfarbraums müssen ersetzt werden. Vier Verfahren stehen zur Wahl:

Verfahren	Was es tut	Wofür
Perzeptiv	staucht den ganzen Farbraum, Abstände bleiben erhalten	Fotos — nichts säuft ab
Relativ farbmetrisch	behält Erreichbares exakt, beschneidet den Rest	der übliche Weg im Werbedruck
Absolut farbmetrisch	wie relativ, simuliert aber fremdes Papierweiß	Proof — wenn ein anderes Druckverfahren nachgestellt wird
Sättigungserhaltend	opfert Genauigkeit für Kraft	Geschäftsgrafiken, Diagramme

Dazu kommt die Tiefenkompensation (Black Point Compensation). Ohne sie laufen dunkle Bildpartien zu, weil das Schwarz des Zielgeräts nicht so tief reicht wie das der Vorlage. Im Zweifel: eingeschaltet lassen.

Fertige Profile

Hersteller liefern Profile für ihre Materialien mit, und die sind besser als ihr Ruf — sie entstehen unter kontrollierten Bedingungen an gut eingestellten Maschinen. Für den Anfang und für Standardmaterial sind sie die richtige Wahl.

Ihre Grenzen liegen dort, wo Ihre Maschine von der Referenz abweicht:

Ihre Druckköpfe sind älter oder frisch getauscht
Sie verwenden Material eines anderen Anbieters, auch wenn es „dasselbe“ ist
Sie fahren einen anderen Druckmodus oder eine andere Auflösung
Sie müssen eine Hausfarbe genau treffen

Ein eigenes Profil erstellen

Der Ablauf ist immer derselbe, unabhängig von der Software. Die Reihenfolge ist nicht verhandelbar — jeder Schritt setzt den vorigen voraus.

Maschine kalibrieren. Düsentest, Kopfjustage, Vorschubkorrektur. Ein Profil auf einer schlecht eingestellten Maschine konserviert den Fehler.
Tintenlimit je Kanal bestimmen. Wie viel Tinte nimmt das Material auf, bevor es glänzt, verläuft oder wellt? Man druckt einen Stufenkeil und sucht die Stelle, ab der die Farbe nicht mehr kräftiger wird.
Linearisieren. Sorgt dafür, dass gleiche Schritte im Datenwert gleiche Schritte im Ergebnis bewirken. Ohne diesen Schritt sitzen die Stützstellen des Profils an den falschen Orten.
Gesamtfarbauftrag begrenzen. Die Summe aller Kanäle. Zu viel, und das Material nimmt es nicht mehr an.
Testcharts drucken. Je nach Anspruch einige hundert bis einige tausend Farbfelder — auf dem Material, das später wirklich verwendet wird.
Trocknen lassen. Solventtinte verändert sich in den ersten Stunden noch. Wer zu früh misst, misst einen Zustand, den es später nicht mehr gibt.
Messen. Mit dem Spektralfotometer, in einer festgelegten Messbedingung.
Profil rechnen. Die Software baut die Tabellen. Hier werden auch Schwarzaufbau und Tiefenkompensation festgelegt.
Prüfen. Kontrolldruck mit bekannten Farben, nachmessen, ΔE bestimmen. Erst jetzt weiß man, ob das Profil taugt.

Zum Zeitaufwand: Ein sauberes Profil kostet einen halben bis einen ganzen Tag, den größten Teil davon Warten. Das lohnt sich für Material, das Sie regelmäßig fahren — nicht für die eine Rolle, die Sie einmal im Jahr anfassen.

Maschinensynchronisation

Zwei Maschinen desselben Typs drucken nicht automatisch gleich. Fertigungstoleranzen, unterschiedlich alte Druckköpfe, Temperatur, Luftfeuchte. Wenn ein Auftrag auf beiden laufen soll — etwa weil er sonst nicht rechtzeitig fertig wird — muss man sie angleichen.

Der Weg

Beide Maschinen einzeln in Ordnung bringen. Düsen, Justage, Vorschub. Ohne diesen Schritt gleicht man Zufälligkeiten an.
Eine als Bezug festlegen — üblicherweise die, die den Kunden bisher zufriedengestellt hat.
Beide auf denselben Zustand linearisieren.
Dasselbe Profil auf beiden verwenden. Nicht je Maschine ein eigenes: Zwei Profile bilden zwei Zustände ab, statt einen gemeinsamen zu erzwingen.
Denselben Kontrollstreifen auf beiden drucken und messen. Der Abstand zwischen beiden ist Ihr Maß.
Nachjustieren über die Linearisierung der abweichenden Maschine, bis der Abstand in Ihrer Toleranz liegt.

Was realistisch ist: ΔE₀₀ unter 2 im Mittel ist bei gleichem Maschinentyp, gleicher Tinte und gleichem Material erreichbar. Einzelne Farben können darüber liegen. Wer beide Maschinen auf unter 1 zwingen will, kämpft gegen die Physik.

Und es hält nicht ewig. Eine Synchronisation ist eine Momentaufnahme. Prüfen Sie sie in festen Abständen mit einem Kontrollstreifen — das kostet fünf Minuten und erspart die Diskussion, warum die zweite Charge anders aussieht.

Was in der Praxis schiefgeht

Die Datei hat kein eingebettetes Profil. Dann rät der RIP. Fordern Sie eingebettete Profile an — oder legen Sie fest, was Sie annehmen, und sagen Sie es dem Kunden.
Zweimal umgerechnet. Wenn das Layoutprogramm schon nach CMYK wandelt und der RIP nochmal, ist die Farbe zweimal beschnitten. Einmal umrechnen, am Ende der Kette.
Am Monitor beurteilt, der nie kalibriert wurde. Ein ungeprüfter Bildschirm ist kein Maßstab. Für Farbentscheidungen ist die Kalibrierung Pflicht, sonst diskutiert man über Bildschirmeigenschaften.
Unter der falschen Lampe verglichen. Farbvergleich gehört unter genormtes Licht (D50). Werkstattbeleuchtung, Fensterlicht am Nachmittag und LED-Leuchtstoff zeigen drei verschiedene Ergebnisse. Dieser Effekt heißt Metamerie: Zwei Farben können unter einer Lichtart gleich aussehen und unter einer anderen verschieden.
Profil aus dem Netz für „ähnliches“ Material. Ähnlich genügt nicht.
Nach dem Kopftausch nichts nachgezogen. Neue Köpfe drucken anders. Mindestens neu linearisieren.
Sonderfarbe aus dem Fächer abgetippt. Der gedruckte Fächer altert und ist selbst nur eine Näherung. Nehmen Sie die hinterlegten Lab-Werte, nicht die CMYK-Umsetzung eines fremden Verfahrens.

Kurz zusammengefasst

Farbe ohne Farbraum ist eine Zahl ohne Bedeutung.
Alle Umrechnungen laufen über XYZ, beurteilt wird in Lab.
Für CMYK gibt es keine Formel — nur Messwerte in einem Profil.
Ein Profil gilt für Maschine, Tinte, Material, Auflösung und Druckmodus. Alle fünf.
Fertige Profile sind ein guter Anfang. Eigene lohnen sich für Material, das oft läuft, und für Hausfarben.
ΔE₀₀ unter 2 ist ein realistisches Ziel. Ohne Angabe der Formel ist eine Toleranz keine Aussage.
Messbedingung und Betrachtungslicht festlegen — sonst vergleicht man Verschiedenes.

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Sie treffen eine Hausfarbe nicht? Rufen Sie an — 03322 2790-0. Oft liegt es an einer Stelle in der Kette, die sich am Telefon eingrenzen lässt. Wenn nicht, kommen wir mit dem Messgerät: Service-Anfrage.