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Hardware- vs. Softwarekalibrierung

Monitor
Hardwarekalibrierbarer Grafikmonitor mit Kalibrierungssensor

Immer wieder werde ich gefragt, wo denn der Unterschied zwischen einer Hardware- und einer Softwarekalibrierung liegt. Durch die vermeintlich weiterhelfende Benennung geistern viele falsche Erklärungsmuster durch die Fotogemeinde. Die Krux bei der Geschichte: Sowohl für eine Hardware- als auch für eine Softwarekalibrierung braucht man eine Kalibrierungssoftware und eine Hardware in Form eines Kalibrierungssensors. Wo aber liegt dann der Unterschied?

Grundproblem

Nun, zunächst einmal muss man das Grundproblem erkennen. Die Befehlskette sieht folgendermaßen aus: Der Computer sendet Signale über die Grafikkarte an den Monitor. Der Monitor mischt aus den Signalen der Grafikkarte in einem additiven Farbmischsystem Farben zusammen.

Weiße Farbe auf Subpixelebene
Weiße Farbe auf Subpixelebene

Jeder Pixel besteht aus drei Subpixeln in den Farben Rot, Grün und Blau. Das Helligkeitsverhältnis dieser drei Subpixel bestimmt die Farbe des Gesamtpixels. Und genau in diesem Übersetzungsprozess des Grafikkartensignals in eine ganz bestimmte Helligkeitsverteilung liegt die Fehlerquelle. Die meisten Monitore zeigen nämlich nicht exakt den Farbton an, den der Computer gemeint hat. Für den Fotografen wirkt sich das so aus, dass sein Foto verfälscht auf dem Monitor dargestellt wird. Die nun folgende Bildbearbeitung korrigiert ein verfälschtes Bild und wenn die Bilddatei hinterher mit einem anderen Medium wiedergegeben wird, sieht es anders aus, als der Fotograf sich das vorgestellt hat. Das Problem ist also, dass der Computer nur weiß, welche Farben angezeigt werden sollen - nicht aber, welche Farben tatsächlich dargestellt werden. Die Lösung liegt im ersten Schritt darin, zu überprüfen, welche Farben vom Monitor tatsächlich dargestellt werden.

Kalibrierungssensor

Kalibrierungssensor
Kalibrierungssensor

Um zu überprüfen, wie der Monitor die Signale vom Computer darstellt braucht es einen Rückkanal, mit dem die tatsächliche Darstellung erfasst werden kann. Dazu wird ein Kalibrierungssensor - auch Kalibrierungsgerät genannt - verwendet. Diesen schließt man per USB an den Computer an und misst mithilfe einer Kalibrierungssoftware, welche Farben der Monitor tatsächlich anzeigt, wenn er ein bestimmtes Farbsignal erhält. Die Kalibrierungssoftware ist nun in der Lage, die angestrebte Farbe mit der dargestellten Farbe zu vergleichen. In den allermeisten Fällen wird es hier zu mehr oder weniger großen Abweichungen kommen. Im nächsten Schritt wird die Software nun versuchen, diese Abweichungen zu korrigieren. Und kommen wir endlich zu dem Punkt, um den es ja eigentlich gehen soll: Abhängig davon, ob die Korrektur der Monitordarstellung von der Grafikkarte oder im Monitor selbst vorgenommen wird, spricht man von einer Hardware- oder Softwarekalibrierung

Hardwarekalibrierung

Hardwarekalibrierung mit dem eingebauten Messsensor.
Hardwarekalibrierung mit dem eingebauten Messsensor.

Bei der Hardwarekalibrierung kann die Kalibrierungssoftware direkt Einfluss auf die Monitoreinstellungen nehmen. So werden unter anderem Helligkeit, Weißpunkt und Gammawert im Monitor korrigiert. Nötige Änderungen werden direkt in die LUT (Lookup-Table) des Monitors geschrieben. Nach der Kalibrierung zeigt der Monitor also exakt die Farben an, die vom Computer vorgegeben werden. Das Signal aus der Grafikkarte wird 1:1 übernommen und wird nicht "verbogen".

Softwarekalibrierung

Bei der Softwarekalibrierung werden die zu einer korrekten Bilddarstellung nötigen Korrekturen in der Grafikkarte vorgenommen. Dazu erstellt die Kalibrierungssoftware ein Korrekturprofil. Renommierte Hersteller von Softwarekalibrierungslösungen sind datacolor und xRite. Jetzt könnte man an dieser Stelle zu der Meinung kommen, dass es doch reichlich egal ist, wo die Korrekturen vorgenommen werden. Hauptsache die Bilddarstellung ist hinterher korrekt. Doch leider ist eine Softwarekalibrierung mit Qualitätseinbußen verbunden, weshalb es eben doch nicht egal ist, an welcher Stelle korrigierend in das Farbmanagement eingegriffen wird.

Nachteile Softwarekalibrierung

Auch um den Nachteilen der Softwärekalibrierung auf die Spur zu kommen, müssen wir noch einmal zu den Grundlagen zurückkehren: Wie oben geschrieben, wird die Farbe jedes einzelnen Pixels durch die Helligkeit je eines roten, eines grünen und eines blauen Subpixel bestimmt.

Im 8 bit-Modus kann jede der drei Primärfarben in 256 Helligkeitsabstufungen dargestellt werden. Daraus ergeben sich insgesamt 16 Millionen unterschiedlicher Farben. Das klingt auf den ersten Blick nach sehr viel - allerdings stößt diese Farbtiefe nicht selten an ihre Grenzen. Das ist auch ein Grund, warum RAW-Dateien in den 16-bit Farbmodus konvertiert werden sollten. Und an diese Grenze kommt man nach einer Softwarekalibrierung noch schneller. Denn jede Korrektur bei der Softwarekalibrierung vermindert die Bandbreite der darstellbaren Primärfarben.

Simulation (übertrieben) eines Tonwertabrisses
Simulation (übertrieben) eines Tonwertabrisses

 

Beispiel:

Bei der Messung kommt heraus, dass der Rotkanal um den Wert 20 korrigiert werden muss. Das bedeutet: Standen ohne Softwarekalibrierung noch 255 unterschiedliche Helligkeiten des Rotkanals zur Verfügung, stehen nach der Softwarekalibrierung nur noch 235 unterschiedliche Farbabstufungen zur Verfügung um die gewünschte Farbe darzustellen. Da der 8-bit Farbraum aber ohnehin schnell an seine Grenzen kommt, kommt es beim weiteren Verlust von Farbtiefe durch die Softwarekalibrierung zu Tonwertabrissen. Diese machen sich durch einen stufenweisen Farb- oder Helligkeitsverlauf bemerkbar. Das kommt daher, da in Ermangelung einer feineren Differenzierung benachbarte Helligkeits- oder Farbwerte zu einem einzigen Wert zusammengefasst werden. Dieser Effekt ist besonders in homogenen Farbverläufen zu erkennen.

Ein weiterer Aspekt einer Softwarekalibrierung ist, dass ein Monitor, der vor der Softwarekalibrierung nahezu den kompletten sRGB-Farbraum abgedeckt hat, nach der Softwarekalibrierung (abhängig von der Stärke des Korrekturbedarfs) nur noch einen spürbar geringeren Teil des sRGB-Farbraums abdeckt. Der Monitor gibt das Bild also fortan zwar präziser bzw. korrekter wider. Dieser Vorteil wird aber durch eine verminderte Farbtiefe und die damit verbundenen Abbildungsfehler "erkauft". Bei einer Hardwarekalibrierung gibt es diese Nachteile nicht.

Fazit

Deshalb lautet meine Empfehlung für jeden, der in einem kalibrierten, farbverbindlichen Workflow arbeiten will: Kauft euch einen anständigen, hardwarekalibrierbaren Grafikmonitor. Die kosten nicht mehr die Welt und sind für den Preis einer mittleren Festbrennweite zu haben. Und nur ein anständiger, kalibrierter Monitor ermöglicht, dass ihr schon am Bildschirm seht, wie eure Bilder hinterher im Ausdruck, auf Leinwand oder als Ausbelichtung aussieht.

Wenn ihr keinen hardwarekalibrierbaren Monitor habt und ihr bisher keine Abweichungen zwischen der Monitordarstellung und dem Ausdruck o.ä. festgestellt habt, solltet ihr meiner Meinung nach die Finger von einer Softwarekalibrierung lassen.

Wenn ihr Unterschiede zwischen Monitordarstellung und dem Ausgabemedium bemerkt, ist in der Regel eine Softwarekalibrierung gegenüber einem unkalibrierten System das kleinere Übel. Denn die Tonwertabrisse sind ja zum Glück nur auf dem Monitor vorhanden und nicht in der Datei, die ihr weiterverarbeitet.

3 Antworten

  1. Bringezu, Rolf
    | Antworten

    Herzlichen Dank für diese Ausführungen.

    VG Rolf

  2. Uwe
    | Antworten

    Danke für deine Erklärung. Eines ist mir noch nicht klar. Habe ich bei einem hardwarekalibriertem Monitor auch ein entsprechendes icc Profil welches in der Farbverwaltung eingebunden ist? Eigentlich doch nicht notwendig, da doch direkt im Monitor die Korrektur ausgeführt wird.

    • Georgius
      | Antworten

      Da muß man zwischen Kalibrierung und Profilierung unterscheiden. Das Kalibrieren ist dazu da um neutrale Farben zu bekommen und die läuft bei Hardwarekalibrierten im Monitor ab. (Sonst in der Grafikkarte).
      Davon braucht der Computer auch nichts zu wissen.
      Beim profilieren wird ausgemessen welch Farben der Monitor darstellen kann. (Wie rot ist das maximale Rot).Diese Daten brauchen Programme wenn sie die richtigen Farben darstellen wollen.

      Beide Ergebnisse (Kalibrieren und Profilieren) stehen in dem icc-Profil, allerdings enthalten sie bei HW-kalibrierbaren Monitoren keine Korrekturdaten für die Kalibrierung)

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