Die Farbdimensionen von darktable

Dieser Abschnitt definiert die Wahrnehmungs-Eigenschaften von Farben, beides Konzeptionell und quantitativ, um die kreativen und korrektiven Anpassungen für Farben in daktable zu charakterisieren und quantifizieren.

🔗Definitionen

Farb-Eigenschaften wie “Sättigung”. “Leuchtkraft” oder Helligkeit sind in den normalen Gebrauch übernommen worden, sie werden aber weitgehend missbraucht und oft für andere Bedeutungen gebraucht. In der Farb-Wissenschaft hat jeder dieser Ausdrücke eine klare Bedeutung.

Es gibt zwei Regelwerke, innerhalb welcher Farb-Eigenschaften analysiert und beschrieben werden können:

  • Eine Aufnahme-lineares physiologisches Regelwerk, das meistens auf die Reaktion der Zapfenzellen der Retina, mit Gebrauch von Farbräumen wie CIE XYZ 1931 or CIE LMS 2006,

  • Ein auf Wahrnehmung basiertes psychologisches Regelwerk, das die Korrekturen des Gehirnes auf das Signal der Retina stapelt, mittels Farbräumen wie CIE Lab 1976, CIE Luv 1976, CIE CAM 2016 und JzAzBz (2017).

Diese zwei Regelwerke stellen uns Masse und Dimensionen, um die Farben zu analysieren und sie erlauben es uns, gewisse Eigenschaften zu verändern und andere zu bewahren.

Die folgenden Dimensionen von Farben werden in darktable verwendet:

Farbton
Ein Attribut der visuellen Wahrnehmung, in welcher eine Fläche ähnlich zu sein scheint zu einer der Farben rot, gelb, grün oder blau, oder zu einer Kombination einem angrenzenden Paar dieser Farben gesehen in einem geschlossenen Ring. 1 Farbton ist eine geteilte Eigenschaft zwischen den Regelwerken der Wahrnehmung und dem Aufnahme-linearen.
Luminanz
Die Dichte der leuchtenden Intensität bezogen auf eine projizierte Fläche in eine spezifizierte Richtung in einem spezifizierten Punkt auf einer realen oder imaginären Oberfläche. 2 Luminanz ist eine Eigenschaft des auf Aufnahme-bezogenen Regelwerkes und wird durch den Y-Kanal des CIE XYZ 1931 Raumes.
Glanz
Eins Eigenschaft der visuellen Wahrnehmung, nach der eine Fläche mehr Licht zu emittieren, weiterzugeben oder zu reflektieren scheint. 3
Helligkeit
Der Glanz einer Fläche beurteilt relativ zum Glanz einer ähnlich beleuchteten Fläche, die weiß oder hochgradig weitergebend zu sein scheint. 4 Helligkeit ist das wahrnehmende, nicht-lineare homologe der Luminanz (einigermaßen gleich der Kubikwurzel der Y-Luminanz). Helligkeit wird mit dem L-Kanal in CIE Lab and Luv 1976 und the J-Kanal in JzAzBz ausgedrückt.
Chroma
Die Farbigkeit einer Fläche beurteilt als eine Proportion des Glanzes einer gleichermaßen beleuchteten Fläche, die grau, weiß oder hochgradig weitergebend erscheint. 5 _Warnung: Chroma ist nicht einfach kurz für Chrominanz, welches der Farb-Teil eines Video-Signals ist (z.B. die Cb und Cr Kanäle in YCbCr).
Brillianz
Der Glanz einer Fläche beurteilt relativ zum Glanz seiner Umgebung. 6
Sättigung
Die Farbigkeit einer Fläche beurteilt im Verhältnis zu seinem Glanz. 7

Farben können in vielen verschiedenen Farbräumen beschrieben werden, aber unabhängig vom Farbraum, braucht jede Farbe mindestens 3 Komponenten: gewisse messbare von Luminanz oder Glanz und 2 messbare der Chromazität (Farbton und Chroma, oder gegenüberliegende Farbkoordinaten).

🔗Illustrationen

Während diese Definitionen dazu nützlich sind, den Worten einen Sinn zu verleihen, sagen sie natürlich noch nichts darüber aus, auf was wir zu schauen haben. Die folgenden Tabellen zeigen Luminanz, Helligkeit, Chroma, Brillianz/Glanz und Sättigung variierend von einer “0” Basisfarbe und wie die resultierenden Farben degradieren:

swatches

(Helligkeit + Chroma) oder (Brillianz/Glanz + Sättigung sind zwei verschiedene Wege, um die gleiche Realität zu kodieren. Es sind orthogonale Räume, die vom einen zum anderen mit einer einfachen Rotation der Basis konvertiert werden können. Das bedeutet, dass Chroma sich mit konstanter Helligkeit entwickelt, Sättigung entwickelt sich bei konstanter Brillianz/Glanz, und vice versa:

lightness and chroma to brilliance and saturation

Linien mit gleicher Chroma sind vertikal (der Anordnung der Farbkästchen folgend), was bedeutet, dass Chroma die gleiche Richtung für alle Farben im Farbraum hat (siehe unten). Jedoch sind Linien gleicher Sättigung schräg (in der Grafik gestrichelt dargestellt) und sie gehen alle von Schwarz aus durch jeden Farb-Patch, was bedeutet, dass deren Richtung für alle Farben spezifisch ist.

Wenn man das Chroma erhöht, werden deshalb alle Farben gleichmäßig weg von der zentralen Grau-Achse horizontal wegbewegt, währenddessen, wenn die Sättigung erhöht wird, dann wird sich der Winkel der schrägen gestrichelten Linie öffnen oder schließen, wie eine Blume.

Gleichermaßen wird ein Erhöhen der Helligkeit alle Farben gleichmäßig von der horizontalen Achse nach oben bewegen, während eine Erhöhung der Brillianz/Glanz wird diese entlang den Linien einer gleichmäßigen Sättigung.

Bei beiden den obigen Grafiken, werden Helligkeit, Chroma, Sättigung und Brillianz im JzAzBz Farbraum gezeichnet, welcher ein wahrnehmender Farbraum ist, geeignet für ein HDR-Signal, und er wird in parametrischen Masken und im Modul Farbbalance RGB. Luminanz wird im 1931 Farbraum gezeichnet und repräsentiert den Effekt einer Belichtungs-Anpassung. Es zeigt das gleiche Verhalten wie Brillianz, außer, dass die Schriftgröße nicht wahrnehmend skaliert ist.


Beachte: In diesem Abschnitt werden beide Brillianz und Glanz gebraucht um die gleiche Dimension zu beschreiben. Bei aller Strenge ist Glanz absolut metrisch, während Brillianz der Glanz der gleichen Fläche relativ zum Glanz der Umgebung (das ist die Erscheinung bei gewissen Flächen, die aus der Umgebung auftauchen und wie fluoreszierend aussehen). Aber in der Bildbearbeitung wird ein Erhöhen des Glanzes tatsächlich auch die Brillianz erhöhen, sodass der Ausdruck Brillianz aus Gründen der Klarheit und wegen seines visuellen Effektes in der darktable Nutzer-Schnittstelle vorgezogen wird.


🔗Farb Dimensionen und Gamut

Der Gamut ist das Volumen von Farben, das ein gewisser Farbraum umfassen und kodieren kann. Es ist wichtig zu wissen dass, einmal in wahrnehmende Räume konvertiert, ist der Gamut von jedem RGB Raum nicht gleichmäßig entlang den Farbtönen.

Die folgenden Beispiele zeigen das Gamut-Volumen des sRGB Raumes auf Farbton Schichten, welche die primären roten, grünen und blauen Lichter des sRGB Raumes über eine Helligkeit-Chroma Ebene mit einem gleichmäßigen Maßstab:

sRGB-red sRGB-green sRGB-blue

Das zeigt, dass ein Erhöhen des Chroma (auf der horizontalen Achse bewegen) um einen gewissen Wert sicher gemacht werden kann für gewisse Farbtöne und gewisse Helligkeiten, es kann aber andere Farbton-Helligkeits-Koordinaten aus dem Gamut befördern. Zum Beispiel haben wir mehr Spielraum in Grün oder Magenta als in Cyan.

Viele Probleme von Gamut beim Export sind in Wirklichkeit durch den Nutzer verursacht und sind das Resultat von zu harschem Chroma auf pushen. Aus diesem Grund wird das Modell Helligkeit-Sätttigung sicherer sein.

🔗Farb Dimensionen und Komplementärfarben

Cyan, Magenta, Gelb sind Komplementärfarben von Rot, Grün und Blau (RGB). Jedoch sind die komplementären CMY Räume berechnet aus RGB Räumen nicht wahrnehmend komplementär. Um das zu zeigen, kreieren wir einen CMY Raum von sRGB, in dem Cyan die sRGB Koordinaten (0,1,1), Magenta (1,0,1) und Gelb (1,1,0), und zeigen ihn in einem Helligkeits-Chroam-Raum:

sRGB-cyan sRGB-magenta sRGB-yellow

Beim Vergleichen mit den Farbton Schichten der Primärfarben des vorherigen Abschnittes, es ist leicht zu sehen, dass nicht nur die Gamuts nicht die gleiche Form haben, aber auch, dass die Farben nicht übereinstimmen.

Das ist ein anderer Grund HSL/HSV Räume (aus RGB Räumen) für die Farb-Bearbeitung zu meiden: da diese RGB Räume wahrnehmend erstens nicht gleichmäßig sind und auch die HSV/HSL Räume nicht gleichmäßig sind. Während RGB Räume gewisse Vorteile basierend auf deren Verbindung zum physikalischen Licht, sollten jeder Prozess mit Farbton direkt zu einem wahrnehmenden Raum gehen. (HSL siehe (https://de.wikipedia.org/wiki/HSV-Farbraum HSV siehe https://de.wikipedia.org/wiki/HSV-Farbraum)

🔗Farbdimensionen und Einstellungen

Viele Anwendungen, inklusive darktable, bezeichnen jedes Einstellen, das Chroma beeinflusst “Sättigung” (zum Beispiel in Farbbalance, “Kontrast/Glanz/Sättigung”). Das ist ein Symptom von Software, die versucht für Nicht-Profis zugänglich zu sein und dafür eine einfache Sprache braucht. Das ist irreführend, da Sättigung existiert und ziemlich unterschiedlich ist Chroma. Zusätzlich bezeichnen viele Video-Spezifikationen Chroma als “Sättigung”. Wann immer darktable solche Spezifikationen wiederverwendet, verwendet es den nicht korrekten Ausdruck der Spezifikation eher als den richtigen Farb-Dimension Ausdruck.


  1. CIE Definition von Farbton: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-067 ↩︎

  2. CIE Definition von Luminanz: https://cie.co.at/eilvterm/17-21-050 ↩︎

  3. CIE Definition von Helligkeit: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-059 ↩︎

  4. CIE Definition von Glanz: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-063 ↩︎

  5. CIE Definition von Chroma: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-074 ↩︎

  6. Artikel über Glanz (paywall): https://doi.org/10.1002/col.20128 ↩︎

  7. CIE Definition von Sättigung: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-073 ↩︎

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