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Farbräume und Farbumfang

Die Frage, was Farben sind und wie der Mensch Farben sieht, hat Gelehrte aller Epochen beschäftigt – und sie gelangten dabei zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen und Hypothesen. Die Schwierigkeit, diese scheinbar einfache Frage zu beantworten, liegt darin, dass man Farben nicht einfach nur physikalisch als elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge und Intensität beschreiben kann, sondern auch physiologische Faktoren, also die Wahrnehmung durch den Menschen, berücksichtigen muss. Und diese ist sehr komplex.

Fangen wir mit der Physik an: Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 Nanometern (Millionstel Millimetern) des elektromagnetischen Spektrums. In der menschlichen Wahrnehmung liegen am unteren Ende der Skala die Blau-, am oberen Ende die Rot- und in der Mitte die Grün- und Gelbtöne. Um diese Farbtöne „sehen“ zu können, gibt es auf der Netzhaut spezielle Fotorezeptoren, die jeweils für einen der drei Bereiche empfindlich sind, die sogenannten Zapfen. Trifft z.B. Licht einer mittleren Wellenlänge auf die Netzhaut, melden der betreffenden Zapfen „Grün“, während die anderen keine Rückmeldung geben. Werden alle Zapfen gleichermaßen angeregt, sehen wir je nach auftreffender Lichtmenge Grau bis Weiß.

An diesen physiologischen Gegebenheiten muss sich die technische Darstellung von Farben – sei es im Druck oder am Bildschirm – seit jeher orientieren, um einigermaßen natürlich aussehende Bildeindrücke zu erzeugen. Dazu ordnet man alle für das menschliche Auge sichtbaren Farben in einem Farbmodell an, das auch Farbraum, Farbkörper oder Gamut genannt wird. In einem solchen Farbraum ist jede Farbe durch einen eindeutigen Koordinatenwert bestimmt ist. Den Teil des Farbraums, der sich mit einem bestimmten technischen System – beispielsweise dem aktuellen Farbfernsehstandard – wiedergeben lässt, bezeichnet man als Farbumfang des betreffenden Systems bezeichnet.

Der Farbumfang von Fernsehern deckt nur einen Teil der vom Auge sichtbaren Farben ab. Das kleine Dreieck zeigt den darstellbaren Farbumfang der Spezifikation BT.709, das große Dreieck mit BT.2020 den Farbraum künftiger UHD-Fernseher.

Aktuelle Technologien wie HDR zielen darauf ab, den darstellbaren Farbumfang deutlich zu erweitern – anstelle von knapp 17 Millionen Farben sollen künftig bis zu 69 Millionen Abstufungen wiedergegeben werde können. HDR ist Teil der UHD-Spezifikation, dem künftigen Standard für ultrahochaufgelöstes Fernsehen. Die Bilder werden hierdurch sichtbar natürlicher und kontrastreicher, selbst kleinste Details in sehr dunklen oder sehr hellen Bereichen werden sichtbar.

Wenn gleichmäßige Farbverläufe ungleichmäßig dargestellt werden, spricht man von Farbabrissen oder Banding.
Farbabrisse bei einem Fernsehbild. Fernseher mit HDR können deutlich feinere Farb- und Helligkeitsabstufungen darstellen und verhindern so effektiv die unschönen Artefakte.

Der deutlich erweiterte Farb- und Kontrastumfang wird durch eine höhere Auflösung pro Farbkanal (bisher 8 Bit, künftig 10 bis 12 Bit) und durch eine höhere Helligkeit der Displays erreicht. Die darstellbare Lichtstärke wird sich dadurch von zur Zeit etwa 400 bis 500 candela/m2 auf 1000 bis 1500 candela/m2 erhöhen, aber auch ein Mehrfaches davon wäre theoretisch möglich. Limitierende Faktoren für die Wiedergabe eines noch höheren Kontrastumfang sind zum einen die Möglichkeiten der Displaytechnik, zum anderen aber auch die Sehgewohnheiten der Fernsehzuschauer: Würde man den HDR-Standard voll ausreizen, müssten diese wohl mit Sonnenbrille vor dem Gerät sitzen.

Inzwischen sind erste UHD-Abspielgeräte  auf dem Markt erhältlich, die Filme in HDR wiedergeben können, erkennbar am neuen Ultra-HD-Premium-Logo. Ihr IQ-Fachhändler führt Ihnen die neue Farbenvielfalt gern vor.

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