Digitalprojektoren, Plasma TVs, LCD-Backlight, LED, CCFL, UHP, Laser, Quattron, usw. - die Bildtechnik im Heimkinobereich entwickelt sich von Generation zu Generation mit großen Schritten weiter und wird immer leistungsfähiger in nahezu allen Aspekten der Bilddarstellung. Um diesen Entwicklungen angemessen Rechnung zu tragen und als seriöses Testmagazin den Lesern auch akkurate Test-Ergebnisse bieten zu können, müssen die Messverfahren ebenfalls entsprechend modernisiert und intelligent erweitert werden.

Als überzeugter Gegner inkompetenter „Lari-Fari-Tests“ ohne Niveau führt Cine4Home daher als eines der ersten Testmagazine komplett neue Verfahren zur Analyse der Farbgenauigkeit von Projektoren und Flat-TVs ein. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf eine leichte Verständlichkeit und anschauliche Darstellung der Ergebnisse gelegt. Größtenteils werden die Neuerungen nahezu selbsterklärend in den Tests an entsprechenden Stellen erscheinen.

Doch für die technisch besonders interessierten Leser stellen wir in dieser ausführlichen Abhandlung die technischen Hintergründe und Herleitung der neuen Messverfahren und Ergebnis-Graphen ausführlich vor, die Sie in kommenden Referenz-Tests erwarten. Wir hoffen, Sie haben es sich auf der Couch gemütlich gemacht, die nächsten Stunden nichts vor, Verpflegung wie z.B. Chips, Popcorn und Soda in Griffweite und wünschen viel Vergnügen bei der Lektüre…

Inhalt

1. Warum sind die richtigen Farben eigentlich so wichtig?
1.1 Den Herstellern auf der Schliche…
1.2 Glaubwürdige Farben, aber nicht unbedingt die richtigen…
1.3 Farben - Auslöser von Stimmungen
1.4 Farben – Die zweite Melodie des Filmes

2. Auf der Suche nach den richtigen Farben…
2.1 Videonormen - Garant für originale Farben
2.2 Primärfarben – Der Malkasten des Projektors / TVs
2.3 Farbtemperatur – Die Mischung macht’s!
2.4 Digital-Projektoren & -TVs: Neue Möglichkeiten, neue Probleme
2.5 Der Postkartentrick: Je bunter, desto schöner!
2.6 Die Lösung: Color Management zur anschließenden Farbkorrektur

3. Den richtigen Farben auf der Spur: Cine4Home Farbraum Messungen in allen Dimensionen
3.1 Testbeispiele für das neue C4H-Farbtestverfahren
3.1.1 Zu kleiner Farbraum
3.1.2 Zu großer Farbraum
3.1.3 Falsche Helligkeiten der Grundfarben
3.1.4 Akkurater Farbraum

4. Fazit und Überblick über die neuen Test-Graphen
4.1 Farbraum in allen Dimensionen
4.2 Farbabweichungs- „Thermo-Diagramme“
4.3 Farbgenauigkeit in Realbildern

5. Anhänge
5.1 Unvollständige Kalibrierungen sind leider keine Seltenheit!
5.2 Messdiagramme moderner Kalibrierprogramme
5.3 Noch größer: Der Kinofarbraum

1. Warum sind die richtigen Farben eigentlich so wichtig?

1.1 Den Herstellern auf der Schliche…

Der Heimkinobeamer-Markt wächst von Jahr zu Jahr. Und während es auf der einen Seite immer mehr günstige Einstiegsgeräte gibt und damit viele Neulinge in die Materie Großbild einsteigen, wachsen auf der anderen Seite die Ansprüche der erfahrenen Heimkinofans mit jeder Generation. Die Hersteller reagieren darauf mit stetig besserer Qualität, Leistungsfähigkeit und Einstellmöglichkeiten in den mittleren und gehobenen Preisklassen der Projektoren. Und so werden die Modelle jedes Jahr ausgefeilter.

Bildtechnisch liegt der Hauptaugenmerk dabei stets auf Kontrast, Schärfe und Helligkeit, denn dies sind die Merkmale, die jedem Interessenten (und potenziellen Käufer) direkt ins Auge fallen und im vielbekannten „Beamershootout“ nicht selten über Sieg oder Niederlage eines Gerätes entscheiden. Neben den leicht verständlichen Angaben und Messmethoden (On / Off Kontrast, Lumen etc.) sieht man einem Beamer recht schnell seine Leistungsfähigkeit in dieser Domäne an. Die Hersteller haben in dieser Hinsicht wenig Spielraum zu „schummeln“, wenn auch die Werksangaben meist inflationär übertrieben sind, was aber spätestens in unabhängigen Tests aufgedeckt wird. Aus diesem Grund wurden in den letzten Jahren im Bereich Kontrast, Auflösung und Schärfe die meisten Fortschritte erreicht, die in der aktuellen Generation in LCOS Projektoren mit Zwischenbildberechnung gipfeln.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist hingegen nicht so leicht mit den Augen „messbar“ und nimmt daher bei vielen Herstellern in der Entwicklung auch nur eine untergeordnete Priorität ein: Die akkurate Farbdarstellung.

1.2 Glaubwürdige Farben, aber nicht unbedingt die richtigen…

Was bedeutet „akkurate Farbdarstellung“? wird sich so mancher Leser fragen, „man sieht doch auch mit den Augen, ob ein Bild natürlich aussieht, oder nicht?“. Dies ist bedingt richtig, sicherlich würde ein starker Farbstich im Bild jedem auffallen. Doch die Toleranzen des Auges sind sehr groß und „rechnen“ so manch merkwürdige Farbe weg. Hinzu kommt ein weiterer Aspekt: Wie der Name „Heimkino“ schon sagt, möchte der Nutzer sich mit einem Beamer oder Fernseher das Erlebnis Kino in die eigene vier Wände „heim“ holen. Das bedeutet, dass er die Bildqualität des öffentlichen Kinos möglichst in gleich guter Qualität oder gar besser zuhause reproduzieren will. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die Farbgenauigkeit des heimisch produzierten Bildes im Vergleich zum Kinooriginal, und hier beginnt das „Überprüfungsproblem“:

Leider sind wir Menschen so veranlagt, dass wie Farben nur sehr ungenau in Erinnerung behalten können, so dass wir, selbst wenn wir einen Spielfilm im Kino gesehen haben, unmöglich bei der heimischen Projektion später beurteilen können, ob die Farben tatsächlich dem Original entsprechen oder stark abweichen.

Doch nicht nur bei Kinofilmen begegnen wir dem Problem der genauen Farbreproduktion, jeder Hobbyfotograf oder –filmer möchte, dass seine Fotoaufnahmen letztendlich auf dem Papierfoto, dem TV oder auf der Leinwand so aussehen, wie es vor Ort tatsächlich erschien. Möchte man z.B. die einmalige Atmosphäre Sonnenuntergangs am Strand dauerhaft in einem Foto konservieren, so ist es wichtig, dass die „Konserve“ auch letztendlich das tiefe Rot der Sonne angemessen reproduziert und nicht verfälscht.

Eine zu blasse Bildreproduktion beeinträchtigt
die Urlaubserinnerung

Wenn ein fortgeschrittener Fotograf oder Filmer dann sogar bewusst die Stimmung verändert, um seinem Bild einen gewissen Charakter und damit verbundene Emotionen zu verleihen, wird die genaue Farbdarstellung noch wichtiger.

Und selbst im Alltag weitab von Heimkino, Fotos & Film sind wir von der gewissenhaft genauen Reproduktion von Farben abhängig. Stellen Sie sich vor, Sie stöbern in einem Möbelprospekt und finden eine Couch, die perfekt in ihr Wohnzimmer passt:

Der Preis stimmt und sie fahren 100km zum werbenden Möbelhaus, um sich rechtzeitig ein Exemplar zu sichern. Dort angekommen betreten sie die Ausstellung und die Couch sieht nicht so aus, wie im Prospekt, sondern so:

Zunächst denken Sie, die Couch gibt es in verschiedenen Farben, doch nach Rückfrage bei einem Verkäufer stellen Sie fest, dass bei dem Druck des Prospekts eine Farbkonvertierung nachlässig durchgeführt wurde und so die Farbe nicht akkurat gedruckt wurde. Nur leider passt die zu grüne Farbe gar nicht in Ihr Wohnzimmer und neben der Enttäuschung sind Sie nun 200km umsonst gefahren. Hier würde jeder verärgert reagieren.

An diesem zugegebenermaßen „artfremdem“ Beispiel kann man aber eines besonders gut nachvollziehen: Die Couch in dem Prospekt sah für unsere Augen glaubhaft und gut aus, wir hatten keinen Zweifel an der Richtigkeit. Und wären wir nicht ins Möbelhaus gefahren, wäre uns der Fehler im Druck niemals aufgefallen. Erst beim direkten Vergleich vor Ort mit dem Original haben wir schnell erkannt, dass die Abbildung schlicht und ergreifend „falsch“ war und keine ordentliche Reproduktion des Originals.

Oder Betrachten wir die Reproduktionen von Kunst. Eine farblich abweichende Kopie eines alten Meisters würde wohl nahezu jeder, egal ob Kunstexperte oder Laie, als minderwertig ansehen.

Links: Originale Sonnenblumen von van Gogh
Rechts: Farblich ungenaue Reproduktion

Sicherlich, für sich alleine sieht die rechte Kopie auch sehr ansprechend aus, doch die vom Künstler gewollt gelbe Farbcharakteristik ist verloren. Hier respektiert man die Farben als eine der wesentlichen künstlerischen Gestaltungsmöglichkeiten und akzeptiert aus diesem Grund keine Verfremdungen, auch wenn sie ohne den direkten Vergleich gar nicht auffallen würden.

Und genauso verhält es sich mit Fotos oder Kinobildern: Was daheim „gut und richtig“ aussieht, muss noch lange nicht dem Original entsprechen, kann sogar sehr weit davon entfernt sein. Und solange wir keinen Vergleich haben, können wir die inakkurate Bildreproduktion nur schwer aufdecken.

1.3 Farben - Auslöser von Stimmungen

„Wenn man die Unterschiede eh nur beim direkten Vergleich bemerkt, können Sie doch nicht so wichtig sein“ wird so mancher sich jetzt sagen, und dieser Einspruch ist auch legitim. Sicherlich macht ein Spielfilm oder ein Foto auch dann Spaß, wenn es nicht akkurat farblich reproduziert wird. Doch auf den zweiten Blick stellt sich heraus, dass diese Interpretation oberflächlich ist, denn:

So tolerant unsere Augen im Alltag auch sein mögen, so subtil reagiert jedoch unser Unterbewusstsein auf verschiedene Farbgebungen in Kombination mit dem Bildinhalt. Jeder kennt ein wenig die Theorie der Farbenpsychologie: Rot ist eine aggressive Signalfarbe, die Aufmerksamkeit weckt und mit der wir z.B. Wärme oder Gefahr assoziieren, Grün vermittelt die Natur und Blau wirkt oft technisch analytisch. Je nach Kontext und nuancierter Abstimmung wecken Farben die unterschiedlichsten Emotionen in uns und genau damit will ein guter Regisseur spielen.

Wenn er uns z.B. einen technisch kalten und mitleidlosen Eindruck vermitteln will, so kann er z.B. kühle und blasse Farben wählen, frei von emotionalem Rot oder natürlichem Grün. Ein klassisches Beispiel ist der Film Terminator 2, kaum ein Szene in ihm ist wirklich „farbig“.

Kühle und blasse, "technische" Farbgebung

Die Komposition ist bewusst in Blau gehalten und zudem auch noch sehr blass, ja nahezu schwarzweiß. Unser Unterbewusstsein wird dadurch ständig mit der Botschaft „kalter Roboter“ bombardiert, nur durch die Farbe. Selbst Tageslichtaufnahmen erscheinen in Farbenvielfalt und Sättigung reduziert und wirken analytisch blass.

In bestimmten Szenen wird wiederum bewusst durch ein kräftiges Farbenspiel der Kontrast aus Gefahr (Rot) und technisch, teilnahmslosen Urheber (Blau) prägnant abgebildet:

Starker Kontrast zwischen
Warm & Kalt / Zerstörung & Technik

Ein gegenteiliges Beispiel wäre ein Liebesfilm auf einer schönen Insel „Six Days, Seven Nights“: Um hier unsere Emotionen und das Fernweh zu wecken, wählt der Regisseur eine besonders farbenkräftige Bildkomposition wählen, je kräftiger, umso „schöner“.

Doch natürlich nicht, ohne vorher den farblichen Kontrast zur unfreundlichen Großstadt ins Unterbewusstsein zu rufen, mit kühlen und blassen Farben:

Je nach Einstellung und Darstellungstechnik, kann aus bunten Farben schnell so etwas werden, das folgende Bild ist nicht übertrieben, oft sind Beamer und Fernseher derart falsch eingestellt!

Eine falsche Farbdarstellung kostet "Karibik-Wärme"

Oder auch ein ganz banales Stilmittel: Durch eine künstliche Verblassung der Farben soll der Charakter alter Aufnahmen simuliert, eine Art Sepia Effekt erzeugt werden. Unser Unterbewusstsein „erkennt“ diesen Stil sofort und signalisiert uns „Rückblende / Historischer Moment“, ohne dass wir darüber nachdenken.

Durch die bewusst verfremdeten Farbtöne im Film „Titanic“
wird unterbewusst eine historische Rückblende insinuiert.

Wird hier die Farbtemperatur durch das Ausgabegerät (Fernseher, Beamer) verfehlt, verbleibt von diesem Effekt rein gar nichts, das Bild sieht einfach nur komisch aus, unser Bewusstsein kann mit der Farbgebung nichts anfangen, die ganze Atmosphäre geht verloren.

Falsche Farben: Der beabsichtigte Sepia-Effekt und damit
die Stimmung gehen verloren

1.4 Farben – Die zweite Melodie des Filmes

Derartige Beispiele könnte man beliebig fortführen und wenn man über das Prinzip nachdenkt, wird man es auch nicht in Abrede stellen: Die Farbgebung eines Bildes ist wie eine Art zweiter Soundtrack, der das Geschehen emotional begleitet.

Bleiben wir bei dem Vergleich Musik: Sicherlich würden Filme wie „2001 Space Odyssey“ oder „Spiel mir das Lied vom Tod“ auch mit anderer guter Filmmusik beeindruckende Klassiker sein, doch niemand käme auf die Idee, eine Kauf-DVD mit verändertem Soundtrack für gut zu heißen. Natürlich nicht, denn es wäre eine Verfremdung des Originals, wie es die Filmemacher beabsichtigt haben!

Warum also die Farben außer Acht lassen, wenn sie den Film so intensiv begleiten und die Atmosphäre steuern? Wenn man den Anspruch erhebt, einen Film möglichst authentisch zu erleben, dann ist eine akkurate Farbreproduktion unerlässlich.

2. Auf der Suche nach den richtigen Farben…

Doch wie kann man die „Melodie des Bildes“ akkurat reproduzieren, wenn die Vergleichsmöglichkeit zum Original fehlt? Schließlich haben wir das Kinobild nicht parallel vor Augen? Mit dieser Problematik hat man sich zum Glück schon vor vielen Jahrzehnten beschäftigt und eine Lösung gefunden: Die Videonormen!

2.1 Videonormen - Garant für originale Farben

Das Prinzip der Normen ist ganz einfach: Man legt gewisse Parameter fest und etwas entspricht dann der Norm, wenn es diese Parameter erfüllt. Eine sehr einfache Norm, der wir täglich begegnen, ist die DIN Größennorm von Briefbögen: Ein Blatt entspricht genau dann z.B. der DIN A4 Norm, wenn es eine Länge von 297mm und eine Breite von 210mm aufweist. Und die Maßeinheit „Millimeter“ stellt wiederum eine Norm für eine gewisse Länge da, die auch relativ willkürlich festgelegt wurde (Urmeter in Frankreich).

Ähnlich einfach verhält es sich mit den Farben bei Fernsehern und Projektoren: Man legt gewisse Grundeigenschaften zur Farberzeugung einmal als Norm fest und jedes Gerät, dass diese Eigenschaften genau erfüllt, entspricht der Norm und stellt jede Farbe genau gleich dar, wie jedes andere, „normkonforme“ Modell. Doch was sind diese von der Videonorm festgelegten Grundeigenschaften, die ein TV oder Beamer erfüllen muss, um normgerecht zu sein?

2.2 Primärfarben – Der Malkasten des Projektors / TVs

Wie aus dem Physikunterricht bekannt, kann man mit den Grundfarben R-ot, G-rün und B-lau nahezu jede wahrnehmbare Farbe mischen, sie stellen die „Grundfarben“ (RGB) dar. Dieses Prinzip liegt jedem Fernseher und jedem Projektor zu Grunde, sie alle mischen die Farben aus diesen drei Grundfarben.

Die drei Grundfarben stellen den "Malkasten"
des Projektors oder Fernseher dar

Nun ist aber nicht Rot gleich Rot, es gibt z.B. Rubinrot, Tomatenrot, Feuerrot etc., gleiches gilt für Grün und Blau. Um den Überblick zu bewahren, wurden sie mit kategorisiert.

Beispiel diverser Rottöne

Um sicher zu gehen, dass alle Fernseher dieselben technischen Voraussetzungen für die Farbmischung mitbringen, hat man mit der Videonorm einfach gewisse Grundtöne festgelegt.

Das obige Diagramm ist das „Koordinatensystem“ von Farben: Jeder Farbton kann eindeutig durch eine x- und eine y-Koordinate bestimmt werden. Als HDTV-Norm hat man z.B. das Grün mit den Koordinaten 0,3 / 0,6, Rot mit den Koordinaten 0,64 / 0,33 und Blau mit den Koordinaten 0,15 / 0,06 als Grundfarben festgelegt.

Die Koordinaten der Grundfarben
können direkt im Diagramm abgelesen werden

Jeder Projektor, der mit seinen drei Grundfarben genau diese festgelegten Farbtöne trifft, entspricht in diesem Aspekt schon einmal die Videonorm. Mit anderen Worten: Die Subpixel eines Fernsehers haben die richtige Tönung oder die Farbfilter in einem Projektor filtern genau die passenden Spektralanteile.

Den „Grundfarb-Malkasten“ hat man so mit der Norm festgelegt und er ist mit Messinstrumenten leicht zu überprüfen, aber es bleibt noch die richtige Farbmischung: Jeder Projektor muss bei der Erzeugung der Farben den richtigen Anteil jeder Grundfarbe „beimischen“. Und auch dafür hat man vor Jahrzehnten schon eine passende Norm entwickelt:

2.3 Farbtemperatur – Die Mischung macht’s!

Wie ebenfalls viele im Physikunterreicht gelernt haben, ergeben die drei Grundfarben, wenn sie zu gleichen Teilen überlagert werden, die Farbe Weiß. Doch Weiß ist nicht gleich Weiß. Was zunächst nach Werbeslogan für Waschmittelprodukte klingt, ist ein wesentlicher Aspekt der Videokalibrierung. Tatsächlich ist unser menschliches Auge in der Lage, unzählig viele Nuancen von Weiß zu unterscheiden. Zur korrekten Weißanalyse (Farbtemperatur) gibt es die Einheit "Kelvin", benannt nach dem Britischen Physiker W.T. Kelvin. Normales Tageslicht hat eine Farbtemperatur von ca. 5000 Kelvin (kurz D50), Mittagssonne ca. 6500 K (D65).

Rot, Grün und Blau ergeben überlagert Weiß

Um durch eine Norm eine einheitliche Farbwiedergabe zu gewährleisten, wurde für die Videodarstellung die Farbtemperatur 6500K (wie Mittagslicht) ausgewählt. Idealerweise erzeugt ein Projektor also ein Weiß, bei dem die Rot-, Grün- und Blauanteile der Grundfarben so abgestimmt sind, dass eine Farbtemperatur von 6500K (D65) entsteht. Wann immer also die digitalen RGB Signale gleich sind (z.B. 255 / 255 / 255 oder 50 / 50 / 50 usw.), ergibt sich ein Weiß mit 6500°K (D65) Farbtemperatur.

Verschiedene Weißtöne

Natürlich kann man diesen Weißabgleich auch verändern (je nach persönlichem Geschmack) aber dies verfälscht die Farben insgesamt. Denn: DVD und Videotransfers werden auf 6500°K abgestimmt. Und was beim Encoden zu Grunde gelegt wird, muss folglich auch beim Decoden / Darstellen beachtet werden. Die Farbtemperaturanpassung erfolgt übrigens nicht nur für das maximale Weiß. Auch sämtliche Grautöne, die nichts anderes sind als Weiß mit reduzierter Helligkeit (Helligkeitsabstufungen), sind idealer weise auf 6500°K / D65 abgestimmt. Das Ergebnis ist eine perfekt homogene Grauskala. Ist sie erreicht, stimmt die Farbwiedergabe in allen Helligkeitsbereichen.

Homogene Grauskala

Gerade günstige Projektoren rekonstruieren die Farben des Kino-Originals aber nicht akkurat. Betrachten wir unser klassisches Beispielbild.

Oben ist das Original, es ist mit perfekter Farb- und Helligkeitsdarstellung möglichst genau zu reproduzieren. Erzeugt aber ein Projektor z.B. zuviel Rot im Bild, wird die Farbtemperatur des Bildes zu warm. Besonders gut ist dies an den Wolken zu erkennen. Die haben nicht mehr die natürliche Original-Farbe, sondern wirken ein wenig zu rötlich:

Mit Hilfe von verständlichen Graphen lässt sich der unerwünschte Farbüberschuss schnell in allen Helligkeiten aufzeigen:

Derartige Diagramme zur Farbtemperatur sind aus diversen Tests schon seit Jahren bekannt und einfach wie verständlich, zeigen sie den Farbüberschuss leicht ablesbar in Prozent an. Hier besteht auch weiterhin kein Nachbesserungsbedarf in der Darstellung.

Die Farbnorm umschreibt also lediglich zwei Dinge:

• Optischer Farbton jeder der drei Grundfarben (Rot, Grün, Blau)
  ->Farbraum
  
• Resultierender Farbton bei gleich verteilter Mischung von neutralen Grautönen
  ->Farbtemperatur

Und damit war man auch schon am Ziel, mehr Angaben braucht man eigentlich nicht, um die Farbdarstellung eines Fernsehgerätes zu kontrollieren. Benutzt ein Fernseher bestimmte (durch die Norm festgelegte) Grundfarben und mischt sie nach dem (durch die Farbtemperatur) festgelegten Verhältnis, so erzeugt er genau dieselben Farben, wie jeder andere Fernseher, der sich ebenso an diese Richtlinien hält.

So war es zumindest in der guten alten analogen Welt der Röhren-Fernseher und Röhrenprojektoren: Denn sie kamen noch ohne digitale Algorithmen und Farbmatrizen aus. Das bedeutet, dass ihre Phosphorelemente rein physikalisch auf die richtigen Grundfarben geeicht waren und aus der 6500K-Vorgabe von Weiß sich automatisch eine bestimmte Maximalhelligkeit der Grundfarben ergab:

Rund 21,3% Rot, 71,5% Grün sowie 7,2% Blau

Die 6500K / D65 Farbtemperatur ergibt sich also aus 21.3%, 71.5% sowie 7.2% Blau der genormten Grundfarbtöne Rot ( 0,64 / 0,33) , Grün (0,3 / 0,6) und Blau (0,15 / 0,06 ) . Aufgrund dieses Zusammenhangs war eine separate Überprüfung der Helligkeiten der Grundfarben nicht notwendig, sie ergaben sich automatisch aus der richtigen Farbtemperatur!

2.4 Digital-Projektoren & -TVs: Neue Möglichkeiten, neue Probleme

Bis vor wenigen Jahren war also alles in Ordnung in der Normenwelt, bis die Digitalprojektoren und TVs ihren Siegeszug begannen. Mit ihnen wurden die Hersteller vor eine neue Herausforderung gestellt: Die von der Norm verlangten Grundfarben müssen aus dem Lichtspektrum der Projektionslampe (Panelbeleuchtung) herausgefiltert werden.

Diese Filterung ist bei den verwendeten UHP-Lampen gar nicht so einfach, denn ihr Spektrum ist selten ausgewogen, sondern sehr Gelb-lastig kombiniert mit einem Rotmangel. Dementsprechend ungenau abgestimmt waren die Farbräume der ersten Generationen:

Kleiner Farbraum weitab der Videonormen

Derartige Ungenauigkeiten kann man mit der herkömmlichen Farbraumdarstellung wie im Diagramm oben leicht aufdecken. Bei diesem Beispiel sieht man sofort, dass die vom Projektor verwendete Grundfarbe Grün im Verhältnis zur Norm zu blass ist, ebenso wie rot und blau.

Die Hersteller waren sich der Abweichungen bewusst, haben aber den oben beschriebenen Umstand ausgenutzt, dass unser Auge als Farbmessgerät sehr ungenau arbeitet und derartige Defizite ohne Vergleich oft unbemerkt bleiben. Noch heute stellen 90% aller auf Licht getrimmten Präsentationsprojektoren die Farben nicht akkurat dar!

Durch technisch versierte Tests diverser Fachpublikationen gerieten die Hersteller aber im Heimkinobereich mehr und mehr unter Druck, nicht nur Kontrast und Auflösung zu verbessern, sondern auch die Farbdarstellung. Bedingt durch die Limitationen der UHP-Lampen ist dies auf zweierlei Weisen möglich:

• a) Die technisch eleganteste Lösung ist die passgenaue Farbfilterung der Grundfarben durch genau abgestimmte Farbfilter. Diese Methode lässt sich vor allem bei DLP-Projektoren gut realisieren, weil diese ohnehin mit Filtersegmenten in ihrem RGB-Farbrad arbeiten. Diese Methode hat aber einen Nachteil: Lichtverlust!
  
• b) Eine „Programmierung“ der Grundfarben durch so genannte „Look-Up-Tables“: Der Projektor mischt seine „falschen“ optischen Grundfarben (= abweichend von der Videonorm) so, dass die Mischfarben dennoch eine akkurate Farbreproduktion gewährleisten.

Lösung a) ist leicht messtechnisch auf Farbgenauigkeit zu überprüfen: Da der Projektor durch die optische Filterung die Normen-Grundfarben genau trifft, ergibt die richtige Mischung die erforderliche 6500K/D65 Farbtemperatur. Alle Zusammenhänge werden wie bei einem Röhrenprojektor eingehalten und die Farbdarstellung ist entsprechend perfekt, sofern die Normen für Grundfarben und Farbtemperatur eingehalten werden. Doch mit Abstand die meisten Hersteller, gerade aus dem LCD und LCOS Bereich, haben sich für Variante b) entschieden. Bei ihnen weist der Projektor / Fernseher im Verhältnis zur Videonorm meist zu kräftige Grundfarben auf:

Erweiterter Farbraum eines modernen
Diegitalbeamers

Diese Abweichungen kann man ebenfalls nach wie vor im herkömmlichen Farbraumsegel (oben) ablesen: Alle Grundfarben liegen außerhalb der Norm. Der „Malkasten“ des Projektors ist zu bunt.

2.5 Der Postkartentrick: Je bunter, desto schöner!

„Warum erzeugen die Hersteller bewusst solche Farb-Abweichungen?“, mag sich der Leser jetzt fragen. Die Erklärung liegt im Wettbewerb: Der Hersteller geht davon aus, dass der Kunde die Fernseher / Beamer direkt miteinander in einer Art „Shootout“ vergleicht und aufgrund seiner Beobachtungen sich schnell entscheidet. Der potenzielle Kunde entscheidet sich also für das „ansprechendste“ Bild. Und wie erzeigt man das ansprechendste Bild? Hier hat man sich einer alten Ansichtskarten-Technik bedient: Je bunter desto schöner:

Es ist allgemein bekannt, dass Ansichtskarten von Urlaubsorten nachkoloriert werden und so den Ort noch viel schöner aussehen lassen, als in Wirklichkeit.

Es handelt sich dabei um eine starke Verfremdung des Bildes, die wir aber gerne in Kauf nehmen, weil wir unseren Urlaubsort ja ebenfalls als möglichst schön in Erinnerung behalten wollen. Geschönte Darstellung sind definitiv noch ansprechender, als die Wirklichkeit

Original: Schön, aber halt nicht
so schön wie auf der Postkarte!

Dieser psychologischen Grundregel, die übrigens nebenbei beweist, wie wichtig die Farben für unser Unterbewusstsein sind, bedienen sich die Hersteller und trimmen ihre Beamer & Fernseher auf einen solchen „Postkartenmodus“, damit das Bild für unsere Augen besonders auffällig schön erscheint und wir uns daraufhin hoffentlich für ihr Modell entscheiden.

Mit anderen Worten: Die Hersteller erweitern die Farbräume der Geräte bewusst und missachten die akkurate Farbdarstellung, um mehr zu verkaufen. Diese Absicht kann man ihnen eigentlich nicht verübeln und zu ihrer Ehrenrettung muss man auch sagen: Neue Fotokameras, PCs und Camcorder unterstützen bereits solche großen Farbräume, so dass man sie in immer mehr Bereichen auch sinnvoll einsetzen kann.

2.6 Die Lösung: Color Management zur anschließenden Farbkorrektur

Auf der anderen Seite sind sich die Hersteller gerade in höheren Preissegmenten auch der Tatsache bewusst, dass anspruchsvolle Konsumenten auf den „Postkartentrick“ nicht hereinfallen und eine akkurate Farbreproduktion des Kinooriginals favorisieren, weil es für die Atmosphäre die Farbspiele der Filmemacher entscheidend sind.

Um diesem Anspruch gerecht zu werden, implementieren immer mehr Hersteller ein so genanntes „Color Management“ in den Bildmenüs ihrer Projektoren. Diese „CMS“ erlauben dem Anwender eine Art „freie Programmierung“ der Grundfarben:

Obiger Screenshot zeigt die üblichen Funktionen eines solchen Color-Managements: Für die Grundfarben Rot, Grün und Blau und die Sekundärfarben Zyan, Magenta und Gelb lassen sich Farbton, Sättigung und Helligkeit separat regeln. Damit wird es für den geübten Anwender möglich, den Farbraum auf Norm zu trimmen:

Perfekt abgestimmter Farbraum
gemäß Videonorm

Doch diese Methode der Kalibrierung bringt neue Aspekte und Probleme mit sich, die herkömmliche Modelle nicht aufweisen. Um dies zu erklären, betrachten wir, wie ein CMS seine Grundfarben beeinflusst. Dazu ein Beispiel: Ein Projektor weist ein optisch zu kräftiges Rot auf, es verfehlt die Videonorm deutlich, was sich im Diagramm zeigt:

Ein spektral zu reines Rot sorgt für übersättigte Farben

Dieses optische Rot kann der Beamer nicht digital verändern, die oben abgebildete zu kräftige Spektralanalyse ist „nativ“. Eine Kalibrierung mittels eines CMS wird stattdessen so ermöglicht, indem die Grundfarbe Rot mit Hilfe der anderen beiden Grundfarben so gemischt, dass der von der Videonorm verlangte Rotton genau getroffen wird:

Das Rot wird korrigiert, indem Blau und Grün beigemischt werden

Die Grundfarbe Rot besteht nun nicht mehr aus der reinen Grundfarbe Rot, sondern stellt eine Mischfarbe aus R, G und B dar. Danach besteht Rot nicht mehr nur aus Rot, sondern z.B. aus 100% Rot, 15% Grün und 10% Blau. Auch bei den anderen Grundfarben wie z.B. Grün erfolgt die Korrektur durch Beimischen anderer Grundfarben:

->
Links: Natives, zu kräftiges Grün
Rechts: Per CMS auf Videonorm korrigiertes Grün

Wenn man sich nun vergegenwärtigt, dass die Videonorm ursprünglich eigentlich eine getrennte Mischung der Grundfarben zum richtigen Zielfarbton voraussetzt, aber aufgrund des CMS jede Grundfarbe nun wiederum eine Mischfarbe aus den nativen RGB-Grundfarben des Beamers / TVs darstellt, erkennt man, wie komplex und unberechenbar die Farbdarstellung nun werden kann. Betrachten wir zur weiteren Veranschaulichung einen gewünschten Farbton: Orange mit einem digitalen Rot=220 + Grün=110 + Blau=30.

Farbmischung mit richtig kalibrierten Grundfarben

Laut Videonorm wird der Farbton von einem herkömmlichem Röhrenfernseher / optisch gefiltertem Projektor aus 86% + 43% +12% der richtigen (Videonorm-)Grundfarben gemischt. Bei unserem Beispielbeamer besteht aber unser durch CMS korrigiertes Rot wiederum aus Rot (100%), Grün (30%) und Blau (25%):

Die Grundfarbe Rot besteht Dank CMS-Korrektur
nicht nur ais Rot, sondern ist selbst eine Mischfarbe

Diese Rot-Mischung muss für Rot substituiert werden (R + G + B = ( (R+G+B) + G + B) so dass die Rechnung lautet: Zielfarbe =43% Grün, 12% Blau und 86% von Rot (= 100% Rot+ 30% Grün +25% Blau)= 86%Rot + 26%Rot + 21% Blau.

Die finale Farbmischung für den gewünschten Orange-Ton besteht nach dieser Rechnung schließlich aus rund 86% Rot, 69% Grün und 33% Blau. Man erkennt leicht, dass jeder RGB-Mischung gemäß der CMS-Korrektur neu berechnet werden muss, es entsteht einer Art Korrekturmatrix. Durch diese sich ergebende, sehr komplexe Farbmatrix wird eine wichtige Grundeigenschaft der Farbdarstellung leider außer Kraft gesetzt: Die Helligkeiten der Grundfarben stehen nicht mehr zwingend im richtigen Verhältnis zum 6500K(D65)-Weiß:

Während die Grundfarben ja mittels Farbmischung per Color Management auf die Videonorm getrimmt werden können, gilt dies für Weiß nicht. Es muss weiterhin aus den nativen und von der Norm abweichenden Grundfarben des Projektors gemischt werden, denn das Spektrum ändert sich trotz CMS nicht. Die notwendigen Helligkeiten für das erforderliche D65 Weiß varieren so von Projektor zu Projektor, von Spektrum zu Spektrum, da diese ja nicht optisch die erforderlichen Grundfarb-Koordinaten der Videonorm einhalten.

Verschiedene Spektren erfordern
verschiedene Grundfarb-Helligkeiten für D65-Weiß

Trotz CMS verändert sich das native Spektrum des Projektors nicht, mit dem das D65 Weiß gemischt werden muss. Die Mischung, sprich die Helligkeit der jeweiligen RGB Spektralanteile steht in keinem Verhältnis mehr zu den per CMS korrigierten Grundfarben.

Diese zusätzlichen komplexen Umstände müssen aber nicht zwingend bedeuten, dass ein Color-Management nicht wie gewünscht und gemäß der Videonorm funktionieren kann, im Gegenteil: Gut programmierte Systeme erlauben eine ungemein universelle Abstimmung der Farben auf jedwede mögliche Nutzung.

3. Den richtigen Farben auf der Spur: Cine4Home Farbraum Messungen in allen Dimensionen

Um zu überprüfen, wie zuverlässig ein Color-Management oder ein Werks-Preset eines Beamers oder TVs wirklich arbeitet, müssen wir zwingend die Messmethoden erweitern: Da die Helligkeiten der Grundfarben nicht mehr automatisch bei 6500K(D65) Farbtemperatur stimmen, müssen wir sie nun separat messen und abbilden, nur: Leider sind sie bei der herkömmlichen Abbildung des Farbraumes unsichtbar, denn sie verstecken sich in der z-Ebene, also der Höhe…

Herkömmliche Farbraumdarstellung
aus diversen Test-Publikationen

Obiges Diagramm zeigt das klassische Farbraumdiagramm, wie es in den meisten Projektoren-Tests zu finden ist. Es zeigt die Grundfarben der Videonorm in Farbton und Sättigung (Eckpunkte) und die möglichen Farbtöne, die sie aufspannen (Fläche Dreiecksinhalt).

Doch wie bereits erläutert, werden die wichtigen Helligkeitsinformationen der Farben hier nicht abgebildet, denn es handelt sich hierbei gleichsam um eine Aufsicht von oben, die die Höhe (z-Achse) außer Acht lässt. Kippt man das Diagramm und den Videonormfarbraum in den Raum, so sieht man, wieso der Farbraum seinen Namen „Raum“ auch verdient:

Der Farbraum ist in Wirklichkeit dreidimensional:
Das hellste Weiß bildet die Spitze

In der z-Achse (Höhe) haben wir die Helligkeit, die Farben werden von unten nach oben also immer heller und gipfeln im D65 Weißpunkt ganz oben (Pfeil).

Die Luminanz wird durch die Höhe bestimmt:
Je weiter oben, desto heller, unten ist „schwarz“

Die Höhe oder z-Achse umschreibt also die sagenumwobenen "Farbluminanzen". Deutlicher wird dies, wenn wir den Farbraum auf die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau reduzieren:

Von oben sieht man nur die Eckpunkte, von der Seite sieht man,
dass es sich hierbei um "Säulen" handelt.

Hier erkennt man die unterschiedlichen Helligkeiten von z.B. Dunkelrot bis Hellrot, auch sieht man die unterschiedlichen Helligkeitspegel der Grundfarben, die für die Mischung des Weißpunktes (D65) notwendig sind: Die blaue Säule (7,2%) ist kürzer als die rote (21,3%), diese wiederum kürzer als die grüne Säule (71,5%). Im nächsten Schritt schalten wir die Sekundärfarben Gelb, Magenta und Zyan hinzu:

Die Sekundärfarben mischen sich aus je zwei Grundfarben (z.B. Gelb aus Rot und Grün), auch hier kann man ihre Helligkeit ablesen, die sich in der Höhe der Säulen äußert. Die gelbe ist die höchste, da sie sich aus Grün (71,5%) und Rot (21,3%) zusammensetzt = 92,8%:

Wir halten fest: Die Helligkeiten der Grundfarben, ihre „Luminanz“ kann man in der bisherigen zweidimensionalen Aufsicht auf den Farbraum (Farbdreieck) nicht erkennen. Sie sieht man erst, wenn man den Farbraum dreidimensional betrachtet.

3.1 Beispiele für das neue C4H-Farbtestverfahren

Soweit die Darstellung unseres Video-Farbraumes, wie er von den Normen festgelegt wird. Wie kann man diese Darstellungen nun sinnvoll zu Testzwecken verwenden? Zur Veranschaulichung folgen an dieser Stelle diversen Beispiele verschiedener Farbräume, wie sie uns in Tests oft begegnen (werden):

3.1.1 Zu kleiner Farbraum
Dazu greifen wir erneut auf das Beispiel des Beamers mit zu kleinem Farbraum zurück. Die herkömmliche und unzureichende Farbraummessung diverser Testmagazine sieht entsprechend so aus:

Großes Dreieck: Farbraum Videonorm
Kleines Dreieck: Farbraum Beamer

Wie bereits erläutert, ist dieses Diagramm unvollständig, weil es eventuelle Abweichungen in den Helligkeiten ignoriert. In der 3D-Darstellung hingegen bekommen wir einen wesentlich besseren Überblick darüber, wie eingeschränkt der Farbraum gegenüber der Videonorm tatsächlich ist. Für eine anschauliche Darstellung kippen wir den Farbraum und überblenden die beiden Farbräume (hell Beamer, dunkel Videonorm):

Der gesamte dunkle Bereich gehört zwar zur Videonorm, kann aber von dem Projektor nicht abgebildet werden, weil dessen Grundfarben zu blass abgestimmt sind. Doch was heißt das nun in der Praxis, sprich im Filmbild? Die meisten Leser können sich bis hierher wahrscheinlich noch nicht vorstellen, was dieser eingeschränkte Farbraum im Bild bewirkt. Um das einfach und anschaulich zu demonstrieren, nehmen wir ein Beispielbild, das jeder kennt:

Hier hat man es mit üblichen Gesichtsfarben und etwas Natur im Hintergrund zu tun, hauptsächlich Rot-,Gelb- und Grüntöne. Wenn man alle vorkommenden Farbtöne dieses Bildes extrahiert und in den Farbraum einzeichnet, erhält man eine sehr plastische Vorstellung davon, wie sich die einzelne Farbtöne im Farbraum verteilen:

Frodos Gesichtsfarben im Farbraum verteilt

Man erkennt die Gelb- & Grüntöne des Frodo-Portraits, die sich allesamt im rechten Bereich des HD-Farbraumes ansiedeln. Setzen wir das nun ins Verhältnis zu dem Farbraum des Beamers, sehen wir, dass viele Farben dieser Szene außerhalb der darstellbaren Farben des Projektors liegen (in der 2D Aufsicht von oben):

Jede Farbe des Kinobildes, die außerhalb der weißen Grenze liegt, kann von diesem speziellen Beamer nicht genau abgebildet werden, weil dieser nicht „bunt genug“ ist. Die resultierende Bilddarstellung sieht im Verhältnis zum Original dann ungefähr so aus.

Links: Verfremdete Farben durch zu kleinen Farbraum des Projektors
Rechts: Original

Die Gesichtsfarben stellt der Projektor akkurat dar, sie sehen sehr natürlich aus und sind nahe am Original (rechts). Für den Hintergrund reicht das Grün des Beamers allerdings nicht aus, alles ist sichtbar ins Gelbliche verschoben. Ohne den direkten Vergleich würden einem diese Abweichungen kaum auffallen, weshalb viele nicht erkennen, wie die Bildkomposition eigentlich vom Regisseur beabsichtig war.

Delta E – Das Maß der Farbabweichung vom Original

Die Farbabweichungen werden von Experten immer als „Delta E“ bezeichnet, was für den Laien unverständlich abstrakt klingt. Delta E fasst dabei einfach mit einem Zahlenwert zusammen, wie akkurat eine Farbe wiedergegeben wird:

0-3 : Akkurate Farbreproduktion
3-6 : Akzeptable Farbreproduktion
6-9 : Mangelhafte Farbreproduktion
>9 : Ungenügende Farbreproduktion

Sehr anschaulich wird es, wenn man das Delta E einfach farblich, wie eine der bekannten Wärmebildaufnahmen, im Bild darstellt:

Hier sieht man nun, dass der Billig-Beamer die Gesichtsfarben sehr gut reproduziert (grün= Delta < 3), bei den Haaren schon Defizite aufweist (gelb) und den Hintergrund gar nicht akkurat abbildet (orange). Diese Farbverschiebungen kann man natürlich auch im Farbraum als Vektoren einzeichnen. Wir wählen uns ein paar Farbtöne aus dem Bild aus und markieren diese mit Kreuzen:

Nun tragen wir diese zufällig ausgewählten Farben des Bildinhaltes im Farbraum ein, jede Farbe hat ihre eigen Koordinate. Der jeweilige Anfang der Vektoren (Pfeile) sind die Sollkoordinaten (richtige Farben), die Enden der Kordinaten (Pfeilspitzen) die tatsächlich erzielten Farbtöne auf der Leinwand.

Im Diagramm sehen wir, wie die Farben in den Farbraum des Beames „gezogen“ werden und von ihren Sollwerten um eine gewisse Länge abweichen. Je länger der Vektor, umso schlechter! Die Gesichtsfarben (blasse Orangetöne) zeigen einen kurzen Vektor auf und damit wenig Farbverfälschung, die Grüntöne hingegen große Vektoren (große Farbverfälschung). Die Verschiebungen erfolgen dabei in Farbton, Sättigung und Helligkeit. Letzteres sieht man aber wieder nur in der 3D Ansicht:

Der kleine grüne vertikale Vektor (Bildmitte) zeigt z.B. auf,
dass eine Farbe zu hell gegenüber dem Original abgebildet wird.

Fazit zu diesem Testbeispiel: Der Projektor bildet Farben innerhalb seines Farbraumes akkurat ab, bei kräftigen Farben muss er aber passen und stellt diese zu blass und leicht verfälscht dar. In Anbetracht der hohen Lichtleistung ist das akzeptabel, aber nicht gerade für Puristen geeignet.

3.1.2 Zu großer Farbraum
Als zweites Beispiel nehmen wir den Samsung LED Beamer, den wir vor einigen Wochen auf Cine4Home vorgestellt haben. Stammleser wissen: LEDs bieten eine höhere Farbreinheit und können deshalb auch buntere Farben besser abbilden. Dies zeigt sich in dem resultierenden Farbraum: Er ist vom Volumen her viel größer als unsere Videonorm, er kann mehr und kräftigere Farben darstellen.

In diesem Diagramm sieht man, wie viel größer der Farbraum (halbtransparent) des LED-Beamers gegenüber der HD-Videonorm (hell) ist. Gerade im Zyan- und Grünbereich sind viel mehr Ressourcen durch das erweiterte LED-Spektrum vorhanden. Leider wird ein so großer Farbraum derzeit von der Filmindustrie bei Kaufvideos noch nicht unterstützt, was wir in diversen Tests regelmäßig bemängeln. So kann der große Farbraum nicht für Filme genutzt werden und sorgt dafür, dass die Farbmischungen alle zu bunt erscheinen, weil der Projektor einen zu kräftigen „RGB-Malkasten“ im Verhältnis zur normalen Videonorm benutzt. Bei unserem Beispielbild sieht das ungefähr wie folgt auf der Leinwand im Verhältnis zum Original aus:

Links: Zu bunte Darstellung durch den erweiterten Farbraum
Mitte: Das Original
Rechts: Farbgenauigkeit (Grün = gut bis Rot = schlecht)

Es stellt sich eine Art bunter „Postkarteneffekt“ ein: Zwar sieht das Bild für sich alleine „schön poppig“ aus, doch mit dem Original hat es herzlich wenig zu tun. Gerade Gesichtsfarben werden so schnell unnatürlich. Im Delta E Diagramm rechts sieht man, dass der Beamer fast alle Originalfarbtöne sichtbar verfehlt, es gibt kaum grüne Bereiche. Pickt man sich wieder ein paar Beispielfarben aus dem Bild heraus und vergleicht „Soll-Farbe“ mit „Ist-Farbe“, kann man die Farbverschiebungen als Vektoren im Messdiagramm abbilden:

Hier sieht man gut, wie alle Farben nach „Außen“, also in Richtung kräftigere Farbtöne verschoben werden. Wir haben es also mit ausgesprochen großen „Delta Es“ zu tun (>9)

3.1.3 Falsche Helligkeiten der Grundfarben
Als drittes Beispiel beschäftigen wir uns mit dem Kino-Preset eines Sharp Aquos Quattron Fernsehers und beginnen erneut mit der herkömmlichen Farbraummessung, wie es herkömmliche Tests machen:

Farbraum des Film-Presets

In fast allen Tests wird der Fernseher eine Höchstnote für seine Farbdarstellung erhalten und dieser Modus empfohlen, weil das Diagramm dem LCD-TV eine gute Abstimmung der Grundfarben in Sättigung und Farbton bescheinigt. Doch diese Schlussfolgerung ist oberflächlich und grundlegend falsch, der Test und die Messergebnisse nichts wert, der Leser wird irregeführt. Den Grund dafür sieht man erst, wenn man den Farbraum in der 3D Darstellung betrachtet.

Betrachtet man den Farbraum von der Seite, erkennt man,
dass die Grundfarben Rot und Grün
im Modus "Film" zu dunkel abgemischt sind


Die Grundfarben Rot, Grün und Gelb
werden zu dunkel abgebildet

Man hat nämlich die Leuchtstärke oder Helligkeit der Grundfarben leider außer Acht gelassen. Vereinfacht bedeutet dies: Die Grundfarben Rot und vor allem Grün sind deutlich dunkler, als es die Videonorm verlangt Dies bedeutet wiederum in der Praxis, dass Farbtöne, die mit Grün gemischt werden, ins Bläuliche oder Rötliche abdriften, weil das zugemischte Grün im Verhältnis zu dunkel ist (Pfeile), vor allem in dunklen Bildinhalten. Die Folge ist eine Überbetonung mancher Farben.

Durch die unkalibrierten Farbluminanzen
driftet das Bild in dunklen Bereichen ins Bläuliche ab:

Die gepunkteten Säulen des obigen Farbraumdiagramms zeigen die Sollfarben der Videonorm, die Linien daneben die Messergebnis zu dem Quattron Fernseher. Man kann hier anschaulich erkennen, wie die Farben Magenta und Zyan gerade in dunklen Bereichen stark abweichen und ins Blaue abdriften (eingekreist). Mit einem Beispielbild kann man den Effekt in der Praxis anschaulich belegen:

Links: Original
Rechts: Resultierende Farbverfälschung durch falsche Luminanzen der Grundfarben

Während See und Himmel (Blautöne) weitgehend akkurat abgebildet werden, erscheint die Landschaft (Grün- und Brauntöne) zu dunkel und ebenfalls ins Bläuliche verschoben.

Dieses Beispiel zeigt: Obwohl ein Fernseher oder Projektor in der herkömmlichen „2D“-Farbraummessung, wie in den meisten Tests üblich, nahezu perfekte Ergebnisse erreichen kann, so ist es dennoch möglich, dass seine Farbdarstellung absolut nicht akkurat ausfällt und sich sichtbare Farbverfälschungen ins Bild schleichen. Erst die dreidimensionale Darstellung des Farbraumes inkl. der Farbhelligkeiten, macht diese Mängel sichtbar.

3.1.4 Akkurater Farbraum
Als letztes Beispiel nehmen wir nun einen Epson TW5500 im „Natural Modus“ ohne große Nachkorrektur.

Im Diagramm sehen wir, dass der Farbraum des Beamers (buntes Dreieck) mit dem der HD-Norm (blaues Dreieck) weitgehend übereinstimmt, lediglich in der blauen Primärfarbe zeigen sich größere Abweichungen (Ecke links unten). Betrachten wir nun unser Beispielbild, kann man diese Abweichungen verblüffend gut beobachten:

Gesichtsfarben und Hintergrund werden nahezu perfekt wiedergegeben, aber die blauen Augen und der Pulli von Frodo erscheinen etwas grünlicher, als im Original (rechts).

Das Delta-Bild belegt dies ebenfalls: Fast alle Farben sind sprichwörtlich im „grünen Bereich“, bis auf Augen und Hemd. Wer auch hier noch die letzte Perfektion wünscht, muss zu Messinstrumenten greifen und nachkalibrieren mittels des Color Managements (CMS) des Projektors.

Als 3D Ansicht oben sieht man, wie klein die Farbverschiebungen unserer Probefarben aus dem Bild als „Delta-E Vektoren“ ausfallen. Sie sind kurz genug, um vom Auge unbemerkt zu bleiben.

4. Fazit und Überblick über die neuen Test-Graphen

Es bleibt dabei: Heimkinoprojektoren werden von Generation zu Generation vielseitiger und bieten neben einer immer leistungsfähigeren und genaueren Bilddarstellung „out of the Box“ auch immer mehr Einstellmöglichkeiten für anspruchsvolle Käufer, die Perfektion in der Bilddarstellung im Allgemeinen und in den Farben im Speziellen anstreben. Dieser Anspruch macht das Einhalten der aktuellen Videonormen unabdingbar.

Während analoge Röhrengeräte oder bisherige, hochwertige Digital-Projektoren optisch auf diese Videonormen abgestimmt waren und eine Überprüfung der Farbtemperatur und der drei Grundfarben meist reichte, muss man bei modernen Digitalprojektoren mit ihren komplexen Algorithmen und umfangreichen Farbprogrammierungen via Color Management die Messmethoden anpassen und gleichzeitig ausweiten: Im Blickpunkt stehen dabei die tatsächlichen Helligkeiten der Grundfarben im Verhältnis zum D65-Weißpegel und die Stärke der tatsächlichen Farbabweichungen in Realbildern.

Cine4Home trägt als eines der ersten Testmagazine diesen neuen Anforderungen nun Rechnung: Mit unseren neuen Messverfahren messen wir dabei nicht nur oberflächlich die Abstimmung der Primär- und Sekundärfarben, sondern führen eine komplette Analyse des gesamten Farbraumes durch. Mit über 100 speziellen Farb-Testbildern vermessen wir zusätzlich zu den Primär- und Sekundärfarben des Projektors / TVs auch wichtige Farbnuancen innerhalb des Farbraumes (Orange / Gelb, Violett, etc), dies alles auf verschiedenen Helligkeitsebenen von dunkel bis hell. Nach der aufwändigen Vermessung erstellen wir ein spezielles Farb-Charakteristik-Profil, das uns für den Test folgende Abbildungsmöglichkeiten der Ergebnisse bietet:

4.1 Farbraum in allen Dimensionen

Wir zeigen nicht nur eine zweidimensionale Aufsicht auf den Farbraum, die die Helligkeit der Grundfarben unterschlägt, sondern bilden die darstellbaren Farben des Projektors auch mit entsprechenden Perspektiven ab.

In diesen 3D-Diagrammen kann der Leser direkt ablesen, ob die Grundfarben nicht nur in Sättigung und Farbton richtig auf die Videonorm abgemischt sind, sondern auch die richtigen Grundhelligkeiten aufweisen.

Außerdem veranschaulicht ausschließlich diese Darstellungsweise Farbverfälschungen in dunkleren Bildinhalten, wie in diesem Diagramm zu erkennen. Erstmals können wir auch die abstrakte Farbraumdarstellung in einen nachvollziehbaren Zusammenhang zu realen Filmbildern setzen:

Anschaulicher Zusammenhang zwischen
Realbild und Farbraum

Dies erleichtert dem Leser ungemein, Ursache und Wirkung zwischen Videonormen und Bildergebnis auf der Leinwand zu erkennen.

Die konservative 2D-Abbildung bleibt selbstverständlich als zusätzliche Ergänzung erhalten, so dass eine Vergleichbarkeit zu herkömmlichen Tests anderer erhalten bleibt.

Spannend bleiben zu Zeiten von LED und Laser auch nach wie vor unsere bewährten Spektralanalysen, die die Farbdarstellung auf physikalisch „unterster Ebene“ demonstrieren und gegenüberstellen.

4.2 Farbabweichungs- „Thermo-Diagramme“

Wem die 3D-Darstellung des Farbraumes trotz der Vorteile zu abstrakt erscheint, bekommt mit unseren „Delta-Diagrammen“ eine besonders leicht nachvollziehbare Farbanalyse geboten: Das Original und das Beamer-Ergebnis werden gegenübergestellt und das „Delta Diagramm“ markiert die Abweichungen vom Soll mit entsprechender Färbung (grün = gut / gelb = akzeptabel / rot = schlecht)

Links: Videonorm
Mitte: Test-Kandidat
Rechts: Bewertung der Genauigkeit

Dieses einfache Beispiel zeigt z.B. auf einen einzigen Blick alle Abweichungen der Primär- und Sekundärfarben in Farbton, Sättigung und Helligkeit. Somit erhält der Leser einen anschaulichen Überblick, mit welchen Schwächen ein Projektor oder TV zu kämpfen hat. In obiger Abbildung fällt z.B. ein zu blasses Blau besonders auf. Unsere Farbanalyse beschränkt sich aber nicht nur auf diese recht oberflächliche Betrachtungsweise weniger Farben, sondern kann nach Belieben auf komplexe Bildinhalte angewendet werden:

Anschauliche Genauigkeits-Analyse
hunderter Farben gleichzeitig, auf einen Blick!

Mit diesem Testchart kann der Leser ebenfalls auf einen Blick die Genauigkeit hunderter Nuancen in allen Farbbereichen überprüfen, ohne dafür besondere Kalibrier-Kenntnisse besitzen zu müssen. In diesem Beispiel ist die „Delta-Analyse“ überwiegend grün (= gut) und bescheinigt dem Testkandidaten, dass er nahezu alle Farben akkurat darstellen kann. Dieses Beispiel ist also nahe dem erreichbaren Optimum.

4.3 Farbgenauigkeit in Realbildern

Noch anschaulicher und vor allem zum ersten Mal für wirklich absolut jedermann nachvollziehbar sind unsere analytischen Real-Beispielbilder, um eventuelle Schwächen eines Testkandidaten zu simulieren:

Spätestens mit ihnen wird bereits beim Lesen des Reviews deutlich, mit was für einer Bildreproduktion man bei dem Testkandidaten zu rechnen hat und welche Charakteristik sich ergibt. Selbstverständlich lassen sich diese Realbildervergleiche ebenfalls mit Genauigkeits-Abbildung kombinieren….

Die Protagonisten werden farblich richtig dargestellt,
Himmel, Wasser und Felsen leider nicht

Somit wird das Thema Farbreproduktion endlich für jedermann verständlich und der Nutzen guter Testergebnisse verdeutlicht.

Sowohl das Feuer im Hintergrund als auch die Metalloberfläche
erscheinen farblich verfremdet gegenüber dem Kino-Original

Wir denken, mit diesen aufwändigen aber dennoch sehr praxisorientierten Analysen und neuen Darstellungsformen der Testergebnisse werden unsere Leser nicht nur sachgerechter und genauer über die Leistungsmerkmale der Projektoren und TVs informiert, sondern erhalten auch einen anschaulichen Überblick über die direkten Auswirkungen auf das Bild. Es bleibt nicht mehr bei „virtuellen“ Analysen von Farbkoordinaten und Graphen, sondern das Realbild rückt in den Vordergrund. Dennoch kommen technisch versierte Heimkinofans Dank unserer detailliert neuen Darstellung der Farbräume in 3D ebenfalls auf ihre Kosten.

Cine4Home setzt neue Test-Maßstäbe, wieder einmal!

10. Novermber, 2010,
Ekkehart Schmitt

5. Anhänge:

5.1 Unvollständige Kalibrierungen sind leider keine Seltenheit!

Nicht nur viele Testmagazine machen es sich einfach und überprüfen nur den „halben Farbraum“, auch bei dem „Kalibrierservice“ vieler Beamer- und TV-Fachhändler wird geschlampt. Nicht selten bekommen wir Einstellprotokolle wie die folgenden zugesendet und werden nach unserer Meinung gefragt:

Nur halb durchgeführte CMS-Kalibrierungen

Die obigen Beispiele zeigen die Einstellungsergebnisse der Modelle Epson EH-TW4400 / 5500 tatsächlich durchgeführter Kalibrierungen, die dem Projektor angeblich eine akkurate Farbreproduktion verleihen sollen und dem Kunden als Mehrwert angepriesen werden. Der Käufer geht dabei von einer gewissenhaft durchgeführten Arbeit aus und erwartet eine akkurate Farbreproduktion von Film & Fernsehen. Tatsächlich ist diese aber keinesfalls gewährleistet, weil die Helligkeit der Grundfarben –nicht- justiert wurden, was man daran erkennt, dass alle Regler hierfür unberührt auf „0“ stehen.

Wie wir oben in einem der Beispiele aufgezeigt haben, ist die Farbtreue bei nicht abgestimmten Farbhelligkeiten nicht gegeben, signifikante Verfälschungen können auftreten. Eine nicht zu Ende durchgeführte Kalibrierung ist daher in Wahrheit keine und der Mehrwert für den Kunden somit auch nicht wie beworben gegeben. Dementsprechend enttäuscht sind die Käufer auch schließlich von der Kalibrierung und deren Sinn & Zweck wird angezweifelt. Zu Unrecht, denn eine wirklich gewissenhaft durchgeführte Kalibrierung führt auch zu guten und akkuraten Ergebnissen, so nahe am Original, wie möglich!

Sollten Ihnen derartige Ungereimtheiten in der Kalibrierung Ihres Projektors auffallen, zögern sie daher nicht, diese beim Fachhändler kritisch zu hinterfragen und gegebenenfalls auf Nachbesserung zu bestehen!

Ein Teil der oben beschriebenen neuen Messverfahren zu Farbräumen wird auch in die Protokolle von Cine4Home-kalibrierten Projektoren einfließen, wie sie z.B. von unserem langjährigen Shopping-Mall Partner Grobi.tv erhältlich sind: Demnächst werden wir zudem ein besonderes Cine4Home-Gütesiegel einführen, das noch wesentlich weiter geht, doch dazu bald mehr in einer eigenen Special-Ankündigung.

5.2 Messdiagramme moderner Kalibrierprogramme

Moderne Kalibrier-Software ist bereits in der Lage, die Helligkeit der einzelnen Grund- und Sekundärfarben direkt zu berücksichtigen und abzubilden

Die Darstellung erfolgt allerdings nicht in einem dreidimensionalen Farbraum-Diagramm wie in unseren Tests, sondern mit Hilfe von Balkendiagrammen. Je kleiner die Balken (näher an 0), desto geringer die Abweichung von den Sollwerten, desto besser die Kalibrierung. Auch die DeltaE Abweichungen wird als solches Balkendiagramm angezeigt, die akzeptablen Toleranzen dabei mit grünen, gelben und roten Höhenlinien markiert.

Obwohl dieses Mess-Verfahren für eine moderne Kalibrierung als derzeitiger Stand der Technik anzusehen ist, so ist es streng genommen dennoch nicht hinreichend, um einem Projektor eine wirkliche Farbgenauigkeit in allen möglichen Bildkonstellation zu bescheinigen. Hätte ein Projektor z.B. einen Programmierfehler in der Farbmatrix und würde bestimmte Orangetöne innerhalb des Farbraumes verfälscht abbilden, so würde dieser Fehler in obigem Messprotokoll nicht erkennbar sein. Das liegt daran, dass ausschließlich die Primär- und Sekundärfarben Rot, Grün, Blau, Gelb, Zyan, Magenta gemessen werden und dies meist auch nur auf einer Helligkeitsebene. Auch unser Beispiel des Blau-Drifts in unteren Helligkeitsbereichen eines Quattron-TVs würde bei diesen Messmethoden nur bedingt ableitbar sein.

Diese Limitierung von Kalibriersoftware ist aus rein praktischen Gründen aber nachvollziehbar und tolerabel, denn eine Erweiterung auf mehrere Helligkeiten würde die Messreihen und damit den Zeitaufwand um ein Vielfaches verlängern und die aktuellen Projektoren und Fernseher bieten derzeit auch nicht die entsprechenden Einstellmöglichkeiten, noch weiter ins Detail zu gehen.

Für eine anschließende Analyse oder Qualitätsbeurteilung des „fertigen“ Gerätes ist aber eine ausgedehnte Analyse mit rund 100Testbildern und entsprechenden Auswertungen wie in unseren Tests wesentlich aussagekräftiger und genauer, als solche „Messprotokolle“, da sie nicht nur anschaulicher ist, sondern auch wichtige Mischfarben und verschiedene Helligkeitsstufen berücksichtigt und diese ins Verhältnis zu realen Bildergebnissen setzt.

5.3 Noch größer: Der Kinofarbraum

Wie bereits erwähnt, sind viele unserer Videonormen bereits mehrere Jahrzehnte alt und nicht auf die modernsten Technologien abgestimmt, ja noch nicht einmal auf die gute alte analoge Kinotechnik mit Zelluloid-Streifen. Denn sie sind alle zu einem wesentlich größeren Farbraum in der Lage, als die HD-Normen, die für Blu-rays und Fernsehübertragungen derzeit noch genutzt werden.

Der Farbraum der Videonorm (kleines Dreieck) ist
gegenüber dem Kino (großes Dreieck) deutlich eingeschränkt

Eine 3D-Darstellung des Farbraumes zeigt noch anschaulicher, wie eingeschränkt unser Video-Farbraum tatsächlich ist und wie groß der „Raum“ der nicht darstellbaren Kinofarben im Heimkino ausfällt.

Besonders kräftige Farbtöne des Kino-Originals leiden unter dieser Differenz, da vor allem kräftige Rot- und Grüntöne beim Mastering der Heimkino-Version in Sättigung und Farbton reduziert werden müssen. Sie werden gleichsam in den kleineren Farbraum „hineingezogen“. Deutlich wird dies mit folgendem Beispiel:

Die kräftigen Farben des Kinos werden im Heimkino blasser
und bieten bei weitem nicht mehr so viel Dynamik

Die Farbverschiebung fällt teilweise sehr groß aus, was besonders bei farbenprächtigen Animationsfilmen zum Tragen kommt. Aus diesem Grund empfehlen wir die Nutzung erweiterter Farbräume bei Animationsfilmen, auch wenn die Blu-rays hierfür nicht gemastert wurden.

In jedem Fall ist hier der Software-Industrie der Vorwurf zu machen, denn aktuelle TVs und Beamer sind größtenteils zu großen Kino-Farbräumen in der Lage. Mit HDMI und dem xvYCC-Videostandard sind auch die signalrelevanten Vorrausetzungen schon seit Jahren gegeben, die auch bei kräftigen Farben akkurate Kinoreproduktion wäre schon jetzt ohne Mehrkosten für den Konsumenten möglich. Dennoch ignorieren die Filmstudios diese Möglichkeiten bislang beharrlich, wahrscheinlich um in wenigen Jahren ein neues Verkaufsargument für Special Editions alter Ladenhüter aus dem Ärmel schütteln zu können.