BenQ Blog

Warum werden Farben nicht auf allen Geräten gleich dargestellt?

2017/05/19

Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass alle elektronischen Geräte die gleichen Farben zeigen sollten, besonders bei Geräten derselben Marke und derselben Serie. Das ist jedoch oft nicht der Fall. Warum sieht das Bild eigentlich immer anders aus? Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass alle elektronischen Geräte die gleichen Farben zeigen sollten, besonders bei Geräten derselben Marke und derselben Serie. Das ist jedoch oft nicht der Fall. Das soll durch ein einfaches Experiment veranschaulicht werden: Wenn man das gleiche Bild auf zwei Monitoren nebeneinander darstellt, besteht eine Wahrscheinlichkeit von mindestens 95 %, dass die Bilder nicht gleich aussehen und man sich in einer Situation wie in Abbildung 1 wiederfindet. Die Monitore müssen nicht von der gleichen Marke oder dem gleichen Modell sein, doch zur Veranschaulichung haben wir vier identische Monitorbilder verwendet.

Unterschiedliche Farben auf derselben Geräteart

Abbildung 1: Unterschiedliche Farben auf derselben Geräteart

Dasselbe Phänomen lässt sich beobachten, wenn wir einen neuen Fernseher kaufen. Die meisten von uns gehen in ein großes Elektronikfachgeschäft und wählen zwischen den angebotenen Fernsehgeräten. Am Ende wählen sie das Gerät, das ihnen in Bezug auf Farb- bzw. Bildqualität (oder Preis) am besten gefällt. Leicht lässt sich optisch hervorheben, welche Bildschirme von den einzelnen Herstellern verbessert wurden und die angeblich beste Bildqualität liefern. Dasselbe Prinzip gilt auch bei Monitoren, Projektoren, Druckern und vielen anderen Geräten. Doch obwohl das Bild von derselben Quelle stammt (die im Laden oder auf dem eingebauten Display des Fernsehers produzierte Übertragung), sieht das Bild immer anders aus. Woran liegt das?

Neben dem Hersteller oder Händler, die die Farbeinstellungen anpassen können, gibt es zwei weitere wesentliche Gründe, warum die auf verschiedenen Geräten wiedergegebenen Farben so unterschiedlich aussehen: Zum einen ist die Farbmischtheorie bei allen Geräten unterschiedlich und zum anderen kommt es bei der Massenproduktion zu Variationen.

Abbildung 2: (a) Mischung von Farben mittels RGB-gefärbtem Licht; (b) Mischung von Farben mittels CMY-Farbmitteln

Zunächst befassen wir uns mit der Theorie der Farbmischung. Es gibt zwei Möglichkeiten, Farben zu mischen. Bei der einen wird farbiges Licht verwendet, bei der anderen sind es Farbmittel. Abbildung 2a zeigt die Verwendung von rotem, grünem und blauem Licht zum Mischen von Farben und Abbildung 2b zeigt die Verwendung von Farbmitteln in Cyan, Magenta und Gelb. Abbildung 2a zeigt die Entstehung von weißem Licht durch die Mischung von rotem, grünem und blauem Licht. Durch das Mischen von rotem und grünem Licht entsteht gelbes Licht; kombinieren wir rotes und blaues Licht sehen wir Magenta.

Bei diesen Farbschemata bezeichnen wir Cyan, Magenta und Gelb (Abbildung 2b) generell als „Primärfarben“ und Rot, Grün und Blau (Abbildung 2a) als „Sekundärfarben“. Da die Farben hier durch Entfernen der Reflexion des Substrats Weiß mittels eines Filtermediums erzeugt werden, wird diese Methode der Farbmischung als „subtraktive Farbmischung“ bezeichnet. Umgekehrt gilt: Bei der Entstehung von Weiß durch das Zusammenfügen von rotem, grünem und blauem Licht handelt es sich um „additive Farbmischung“.

Im Gegensatz zur subtraktiven Farbmischung müssen wir bei der Erzeugung von Farbe mittels Farbmittel oder Tinte und additiver Farbmischung diese Farbmittel oder Tinte auf ein Trägermaterial auftragen, etwa Papier oder Leinwand. Betrachten wir also das Weiß in Abbildung 2b als das Weiß von Papier oder einer Leinwand. Auf diesen Oberflächen sehen wir beim Mischen von Cyan und Magenta einen blauen und beim Mischen von Magenta und Gelb einen roten Farbton. Mischen wir alle drei miteinander – Cyan, Magenta und Gelb –, so erhalten wir rein theoretisch Schwarz.

Abbildung 3: Additives Farbsystem

Abbildung 4: Subtraktives Farbsystem

​Bei der digitalen Bildwiedergabe, z. B. bei der Darstellung von Bildern auf Monitoren oder über Projektoren, wird häufig die Methode der additiven Farbmischung angewandt, wie in Abbildung 3 dargestellt. Bei der Wiedergabe von Bildern auf Papier, etwa beim Ausdrucken, kommt die Methode der subtraktiven Farbmischung zum Einsatz, wie in Abbildung 4 dargestellt. Man erkennt leicht, dass die Sekundärfarben des additiven und die des subtraktiven Farbsystems genau entgegengesetzt sind. Dasselbe gilt für die Erzeugung von Weiß und Schwarz in beiden Systemen. Daher können wir erwarten, dass die Farben, die von Monitoren oder Projektoren dargestellt werden, aufgrund der unterschiedlichen Farbmischmethoden von den Farben auf einem bedruckten Medium abweichen.

Der zweite Grund für die farblichen Abweichungen zwischen den unterschiedlichen Geräten ist die Variation in der Massenproduktion. Es gibt verschiedene Methoden, die Farben zu erzeugen. In Abbildung 5 erläutern wir das am Beispiel eines handelsüblichen Monitors.

Abbildung 5: Hauptkomponenten des LCD-Panels

Abbildung 5 zeigt die Hauptkomponenten im Inneren eines Monitors. Es gibt mindestens zehn verschiedene Komponentenebenen bei der Herstellung eines Bildschirms. Die Hauptkomponenten, die sich hauptsächlich auf die Farben auswirken, sind die Folgenden:

1. Hintergrundbeleuchtung

2. Polarisator

3. TFT-Substrat

4. Flüssigkristall (LC)

5. Farbfilterreihe

6. Farbfiltersubstrat

Aufgrund des Materials und des Herstellungsprozesses in der Massenproduktion ist stets mit leichten Unterschieden bei den einzelnen Komponentenschichten zu rechnen. Die Variation liegt in der Regel bei rund 5 % je Bauteil, was eine schnelle und kostengünstige Produktion ermöglicht. Nehmen wir an, wir würden die Qualitätskontrollen verschärfen und die Variation auf 2 % für jede Komponente senken. Bei zehn Komponentenebenen kann die Variation leicht 15-20 % betragen. Setzt der Hersteller die Displays ohne jegliche Voreinstellung oder Kalibrierung sofort ein, wird die Farbschwankung von Gerät zu Gerät sehr stark ausfallen. Dies trifft typischerweise auf Monitore, Projektoren, Fernseher und auch Drucker zu.

In diesem Beitrag haben wir gelernt, dass es drei Gründe dafür gibt, warum Farben je nach Gerät unterschiedlich dargestellt werden. Der erste Grund ist, dass jeder Hersteller seine eigene Präferenz bei der Farbbalance hat. Der zweite Grund ist die zugrundeliegende Farbmischtheorie, die sich von Medium zu Medium unterscheiden kann. Der dritte Grund ist die Variation, die bei der Massenproduktion auftritt. Nun, da wir einige konkrete Gründe für dieses Phänomen kennen, werden wir im nächsten Beitrag erörtern, wie man Farben geräteübergreifend gleich aussehen lassen kann.

TOP