Monitore und (10-Bit-)Farbtiefe

In meinem letzten Artikel habe ich erklärt was Banding ist, wodurch es verursacht wird und wie man es verhindern bzw. wieder los werden kann. Ob Banding sichtbar wird, hängt aber vor allem vom Monitor und dessen Farbtiefe ab. Das Thema Farbtiefe und Monitore ist aber etwas irreführend. Daher möchte ich hiermit etwas Klarheit schaffen.

Wie schon im letzten Artikel erwähnt, arbeiten die allermeisten Monitore mit 8 Bit. Die Wahrheit ist aber, dass selbst viele 10-Bit-Monitore nur 8-Bit-Panels verwenden und somit keine echten 10-Bit-Monitore sind. Damit sie dennoch als solche verkauft werden können, bedienen sich die Hersteller an technischen Tricks, um die fehlenden 2 Bit zu »erzeugen«.

Bei den Tricks handelt es sich um räumliches (spatial) oder zeitliches (temporal) Dithering:

  • Beim räumlichen Dithering werden zwei Farben eng nebeneinander dargestellt, sodass sie bei normalem Betrachtungsabstand eine Mischfarbe ergeben, die eigentlich nicht dargestellt werden kann.
  • Das zeitliche Dithering (oder auch FRC für Frame Rate Control) wechselt schnell zwischen zwei Farben hin und her sodass auch hier der Eindruck ensteht als würde die Mischfarbe dieser beiden Farben angezeigt werden.
Wenn Hersteller also von 10-Bit-Monitoren sprechen, wäre der Ausdruck »8+2 Bit« vielfach angebrachter. Apple umgeht dieses Problem und erwähnt bei den vermeintlichen 10-Bit-Displays nie die Farbtiefe sondern immer nur die Farbanzahl:

89-apple-retina-displays-1260px-sRGB

Damit machen sie zwar deutlich, dass es sich um 10-Bit-Farbtiefe handelt, denn schließlich ergibt nur (2^10)*3 eine Milliarde Farben, aber sie sagen damit nicht, wie diese Menge an Farben zustande kommt. Da es die Zielgruppe des iMac Pros aber vielleicht doch etwas genauer wissen will, schreibt Apple hier sogar, dass es sich um 10-Bit-Support mit »Spatial Dithering« bzw. »Temporal Dithering« handelt:

89-imac-pro-colors-1260px-sRGB

Anders sieht es beim neuen Pro Display XDR aus. Hier schreibt Apple im Technology White Paper explizit von »true 10-bit color depth«. Bei einem Display dieser Klasse auch durchaus zu erwarten.

89-true-10-bit-1260px-sRGB

Wer nun aber glaubt, dass man beispielsweise bei EIZO immer echte 10-Bit bekommt, der irrt sich. Denn auch hier sind viele der High-End-Monitore mit FRC ausgestattet und somit streng genommen nur 8-Bit-Monitore:

89-eizo-frc-1260px-sRGB
https://www.eizo.de/coloredge/cg2730/

Das Thema wird aber nochmal komplizierter, denn nicht immer werden innerhalb einer Produktlinie auch die gleichen Panels eingesetzt. Die Austausch-Panels für 27“ iMacs weisen je nach Hersteller unterschiedliche Farbtiefen auf.


89-imac-panels-1260px-sRGB
Link zur Quelle

Hinweis: Einen guten Überblick über Monitore und deren Farbtiefe findet man übrigens hier: DisplaySpecifications - Specifications and features of desktop monitors and TVs


Fazit

Was beudetet das nun für den Monitorkauf: Ist ein echter 10-Bit-Monitor besser als 8-Bit-Monitor mit Dithering? Bzw. kann ich den Unterschied sehen?

Wie bei vielen technischen Themen gibt es auch hier keine einheitliche Meinung. Ich selbst kann diesbezüglich auch keine technisch begründete Antwort abgeben. Meiner Erfahrung nach, vertrete ich aber folgende Ansicht: Ich arbeite seit vielen Jahren auf einem EIZO bzw. auch einem iMac, die beide keine echte 10-Bit-Farbtiefe aufweisen, sondern nur 8+2 Bit. Und ich hab, was das Banding anbelangt, noch keine negativen Erfahrungen damit gemacht. Ebenso denke ich, dass gerade ein Hersteller wie EIZO, der ja schließlich von High-End-Monitoren lebt, diese Technik nicht verbauen würde, wenn sie zu schlechten Ergebnissen führt. Natürlich kann es sein, dass die 8+2-Bit-Variante unter Laborbedingungen schlechter abschneidet, gehört habe ich das aber noch nie und in einem Labor arbeite ich ohnehin nicht. Zudem sind es meist ganz andere Einflüsse, wie zum Beispiel schlechtes Umgebungslicht, die viel größere Probleme bei der Darstellung hervorrufen als die Farbtiefe.

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Was hat es mit Apples Wide-Gamut-Displays und dem DCI-P3-Farbraum auf sich?

Mit den »Retina iMacs Late 2015«* hat Apple erstmals Wide-Gamut-Displays in den Macs verbaut. Genau genommen handelt es sich dabei um DCI-P3-Displays, also Panels, die in der Lage sind, alle oder fast alle Farben des DCI-P3-Farbraums darzustellen. Sehen wir uns an, welche Vor- und Nachteile das hat.

Was sind Wide-Gamut-Monitore?
Standardmonitore, also jene, die wir um etwa zwei- bis dreihundert Euro kaufen, decken in etwa den Gamut des sRGB-Farbraums ab. Alles was an Farben darüber hinaus geht, können solche Monitore nicht darstellen. In der Realität gibt es aber natürlich deutlich mehr Farben, als der sRGB-Farbraum umschließt. Will man nun digitale Bilder so naturgetreu wie möglich darstellen, muss man auf einen Wide-Gamut-Monitor zurückgreifen. Auch diese können natürlich nicht alle in der Natur vorkommenden Farben abbilden, aber doch deutlich mehr als Standardmonitore. Wide-Gamut-Monitore werden daher in der professionellen Bildbearbeitung eingesetzt, damit beispielsweise die Daten, die in den Raw-Files einer Kamera vorhanden sind, auch dargestellt werden können. In der Druckvorstufe wiederum werden Wide-Gamut-Monitore auch deshalb eingesetzt, weil sie Ausgabefarbräume wie PSO Coated v3 deutlich besser darstellen können. Standardmonitore sind beispielsweise nicht in der Lage, reines Cyan darzustellen. Wide-Gamut-Monitore erzielen hier sichtbar bessere Resultate. Softproofs machen daher nur mit Wide-Gamut-Monitoren wirklich Sinn. In der Regel können solche professionellen Monitore etwa 99% vom AdobeRGB-Farbraum darstellen. (Hier gibt es aber auch deutliche Unterschiede.)

Der Nachteil von Wide-Gamut-Monitoren
Wide-Gamut-Monitore sind für manche Zwecke also unumgänglich, dennoch haben sie auch einen Nachteil gegenüber den Standardmonitoren: Unprofiliertes Bildmaterial wird zu gesättigt dargestellt. Warum?

Viele Programme sind nicht colorgemanagt. D.h sie gehen davon aus, dass der Monitorgamut dem von sRGB entspricht und schicken die RGB-Werte (der Bilder, UI-Elemente, Schriften etc.) unverändert an den Monitor. Und in 99% aller Fälle ist das auch O.K., denn praktisch alle mobilen Geräte und Standardmonitore basieren eben auf dem sRGB-Farbraum. Bei Wide-Gamut-Monitoren führt dieses Verhalten allerdings dazu, dass das Bildmaterial übersättigt und unnatürlich dargestellt wird. Denn, wenn unprofilierte Objekte, die in einem kleinen Farbraum wie sRGB erstellt wurden in einen größeren wie AdobeRGB interpretiert werden, landen die Farben viel weiter außen, als sie eigentlich sollten und erscheinen daher zu gesättigt. Die Abbildung verdeutlicht das:

saturation-srgb-argb-2


Ein Farbwert von 255/0/0 in sRGB wird mittels Colormanagement zu 219/0/0 in AdobeRGB. Ohne Colormanagement landet der Farbwert in AdobeRGB aber wieder bei den ursprünglichen 255/0/0, also weiter außen und somit in den gesättigteren, helleren Farben.


Dieses Fehlverhalten kann sehr störend sein, denn es gibt leider vieles, was nicht profiliert ist. Abgesehen von Bildern aus dem Internet, sind das vor allem UI-Elemente, was dazu führt, dass beispielsweise manche Icons auf einem Wide-Gamut-Monitor unnatürlich bunt »strahlen«. Vielleicht bessert Apple hier noch mit einem Update nach. Das wäre zumindest ein konsequenter Schritt, wenn in Zukunft noch mehr Apple-Geräte mit solchen Wide-Gamut-Displays versehen werden. Die kürzlich vorgestellten MacBook Pros besitzen ja nun auch solche Panels.**

Auch im Web können Wide-Gamut-Monitore zur Herausforderung werden. Vieles ist dort nämlich ohne Profil unterwegs – beispielsweise alle CSS-Farben. Die meisten Browser nehmen einfach an, dass der Monitorgamut sRGB ist und konvertieren die Farben nicht in das Monitorprofil. Safari kann damit zum Glück richtig umgehen, und weist unprofilierten Farben den sRGB-Farbraum zu und konvertiert sie von dort korrekt in den Monitorfarbraum. Profilierte Bilder werden ohnehin, wie es das Colormanagement verlangt, von Safari korrekt ins Monitorprofil konvertiert. Chrome kann das beispielsweise nicht.

Diese ganze Problematik wurde letztlich auch bei den Wide-Gamut-Monitor-Herstellern bekannt, sodass diese nun häufig einen sRGB-Emulationsmodus anbieten. Dabei wird der Monitorgamut auf den Gamut von sRGB reduziert, sodass das Sättigungsproblem erst gar nicht auftreten kann. Der iMac bzw. macOS bieten so etwas nicht an. Jedoch werden damit ohnehin nur die Symptome unterdrückt und die Krankheit nicht geheilt.

Der DCI-P3-Farbraum
Lassen wir den Nachteil von Wide-Gamut-Monitoren mal außer Acht und beschäftigen uns mit dem Vorteil: dem größeren Farbraum. Normalerweise basieren Wide-Gamut-Monitore, wie eingangs erwähnt, auf dem AdobeRGB-Farbraum. Apple hat sich hingegen für den DCI-P3-Farbraum entschieden. Da in der Druckvorstufe oder Bildbearbeitung von diesem Farbraum jedoch nie die Rede ist, stellt sich die Frage, was man über ihn wissen sollte. Im Wesentlichen ist er dem AdobeRGB-Farbraum in Bezug auf Größe und Form sehr ähnlich. Er ist also auch deutlich größer als sRGB. Verwendet wird er vor allem als Ausgabefarbraum in der Filmindustrie, da er von den großen Studios entwickelt wurde, um den Gamut der digitalen Filmprojektoren zu beschreiben. Apple verwendet aber eine leicht modifizierte Version namens »Display P3« (im macOS-Code »P3_D65« bezeichnet; das D65 bezieht sich auf den Weißpunkt). Die Apple-Variante unterscheidet sich insofern von den DCI-Profile, als dass sie ein Gamma von 2,2 und nicht 2,6 (wie in den DCI-Spezifikationen vorgegeben) benutzen. Das hat in colorgemanagten Systemen aber keine nennenswerten Auswirkungen, da dies automatisch ausgeglichen wird. (Im Artikel Gamma und Gammakorrekturen erfährst du mehr darüber.)

AdobeRGB vs. DCI-P3

adobergb-vs-dcip3


Wie in diesen Plots aus ColorSync zu sehen, hat AdobeRGB (weißes Gitter) im Grün und Cyan deutlich mehr Farben. Hingegen ist DCI-P3 stärker im Orange- und Rot-Bereich. Hierzu muss man aber sagen, dass DCI-P3 mehr im Grün/Cyan verliert, als es im Rot/Orange gewinnt. Vergleicht man die beiden Farbräume mit CMYK-Ausgabefarbräumen wie ISO Coated v2, PSO LWC Standard oder PSO Uncoated fällt auf, dass AdobeRGB die Farbräume etwas besser umschließt.

Warum Apple also auf DCI-P3 setzt ist fraglich, da doch alle anderen Wide-Gamut-Monitore auch auf AdobeRGB ausgelegt sind und AdobeRGB sicherlich gebräuchlicher ist. Mit großer Wahrscheinlichkeit ging es Apple aber gar nicht darum, den Monitor für Bildbearbeiter oder Fotografen attraktiver zu machen. Das Ziel war wahrscheinlich nur, ein Display zu verbauen, das brillantere Farben erzeugen kann.

Fazit zu Apples Wide-Gamut-Displays
Die Aufwertung der diversen Apple-Geräte ist für viele Nutzer sicherlich eine willkommene Neuerung. Wer auf eine korrekte Darstellung Wert legt, wird allerdings nur dann glücklich werden, wenn die verwendeten Programme colormanagementfähig sind. Ist man ausschließlich auf Programme angewiesen, die nicht colorgemanagt werden, kämpft man eventuell mit übersättigten Farben.

Beachten sollte man außerdem, dass alle Mac-Displays eine spiegelnde Glasoberfläche besitzen. Und das macht die Geräte als Hauptmonitor in der Druckvorstufe nicht gerade beliebt. Wer also bis jetzt einen externen Wide-Gamut-Monitor angeschlossen hat, wird trotz der neuen Panels einen externen Wide-Gamut-Monitor brauchen.

Fazit zu Wide-Gamut-Monitoren generell
In professionellen Umgebungen sind diese Geräte für die eingangs erwähnten Zwecke unverzichtbar. Darüber hinaus bieten sie noch weitere Vorteile wie zum Beispiel 10-Bit Farbtiefe. Von einem größeren Gamut profitiert man allerdings nur dann, wenn man diesen auch bewusst ausnutzt. Wer nur mit Kompaktkameras fotografiert, wird keine Vorteile erkennen können, da praktisch all diese Kameras auf sRGB begrenzt sind. Für geschätzte 98 % aller User hat ein Wide-Gamut-Monitor daher nur wenig bis gar keine Auswirkungen. Aber selbst mit professionellen Kameras profitiert sicherlich nicht jedes Bild von solch einem Monitor. Wer also nicht gerade in der Druckvorstufe arbeitet oder High-End-Bildretuschen macht, kann wohl problemlos auf diese teuren Geräte verzichten.


*Model Identifier: iMac17,1 und iMac16,2

**Auch das iPad Pro 9,7“ und das neue iPhone 7 sind nun mit einem Wide-Gamut-Display ausgestattet. Seit iOS 9.3 verfügt das Betriebssystem auch über mehr oder weniger dieselben Möglichkeiten wie das Colormanagement unter ColorSync am Mac – was auch zwingend notwendig ist, denn das iPad steht mit einem Wide-Gamut-Display natürlich vor derselben Herausforderung wie die Macs, in Bezug auf die Sättigung.


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