CinePaint – 16-bit Bildbearbeitung. Von der Kamera zum Druck

Farbmanagement nach den ICC Richtlinien ist nicht durchgängig verbreitet. Da sich an vielen Beispielen die Vorteile ablesen lassen, wird die Arbeit mit Farbprofilen an Bedeutung zunehmen, auch im Open Source Bereich.
In dieser Anleitung soll an Hand eines nicht ganz täglichen Motives der Umgang mit digitalen Bildern in CinePaint gezeigt werden.
Bei den vorgestellten Arbeitsweisen wird Wert auf die Erhaltung der fotografischen Informationen gelegt. Die Manipulationen erfolgen mit großer Farbtiefe und Auflösung in Farbräumen mit ausreichend großem Farbumfang, um feine Farbnuancen und stark gesättigte Farbentöne zu erhalten.

Voraussetzungen

Die Anleitung setzt fundiertes fotografisches Wissen voraus. Begriffe wie Gradation, Weisspunkt, Farbtiefe und das Editieren von Kurven werden als bekannt angenommen. Das verwendete Bildmaterial von digitalen Kameras oder Scannern sollte in 10- bis 16-bit Farbtiefe vorliegen. Kameraeinstellungen zum Erstellen von 16-bit Daten oder die Scanner- und Druckerbedienung werden nicht behandelt.

Umgang mit digitalen Bildern

Trotz aller Vorteile der digitalen Bilderwelt lohnt es sich einige Besonderheiten zu beachten. Hier zunächst einige allgemeinere Empfehlungen für den Umgang mit digitalen Bilddaten:

Originale Rohdaten: möglichst aufbewahren. Sie sind für die folgenden Arbeiten oftmals ein guter Ausgangspunkt. In der Zukunft könnten, bei der raschen Entwicklung, Qualitäten gefordert werden, welche heute kaum Beachtung finden. In den Rohdaten stecken diese Qualitäten eventuell schon.
Offen dokumentiert Formate: benutzen, RAW z.B. bietet langfristig Vorteile nur, wenn es standardisiert ist wie das 'Digital Negative Formate' DNG oder alternativ TIFF und PNG
Farbreferenzen: den Bilddaten mitgeben (Referenzbild im Aufnahmemotiv oder Farbprofil des Aufnahmegerätes)
Verlustfreie Komprimierung: zur Bearbeitung und Archivierung (PNG und TIFF)
hohe Farb- und Ortsauflösungen: möglichst erhalten, sinnvoll für Bearbeitung und Archivierung
Geeignetes Format und Auflösung für Auslieferung: eines Bildwerkes aussuchen, z.B für Internetinhalte stark komprimierbare Formate (JPEG) und eine geringere geometrische Auflösung verwenden

Kalibriert versus unkalibriert

Kamerahersteller kalibrieren ihre Geräte zum Teil sehr aufwendig. Die Ergebnisse zeigen dies und sind entsprechend gut. Die Kalibrationen werden bei Konsumentenmodellen auf die 8-bit JPEG Daten kameraintern angewendet. Höherwertige Modelle lassen die Anwendung eines frei wählbaren Kameraprofiles auch auf die originale höhere Farbtiefe zu. Damit lassen sich farbmetrisch gleichwertige und in bestimmten Situationen bessere Aufnahmen erzielen. Vielfach vermißt wird in proprietären Werkzeugen ein frei wählbarer Arbeitsfarbraum. CinePaint kennt solche Limitationen nicht.
Da Sensoren nicht durchgehend linear arbeiten ist eine dreidimensionale Farbkorrektur wie mit ICC Profilen möglich und empfehlenswert. Denoch sind zum Teil annehmbare Ergebnisse auch mit unkalibrierten Systemen möglich. Dies gilt für die künstlerisch geprägte Eingabeseite, wenn ein bestimmter Ausdruck und nicht Abbildungstreue zählt.
Bei der Vorbereitung für die Ausgabe auf verschiedenen Medien gibt es zu ICC Profilen kaum eine Alternative, soll innerhalb variierender Spielräume gut miteinander kommuniziert oder gar farbverbindlich gearbeitet werden.
Profile alleine ersetzen natürlich keine langjährige Erfahrung von Druckern und Technikern.

Bis ICC Profile für eine Vielzahl von kalibrierten Kameramodellen zur Verfügung stehen, wird sicherlich noch etwas Zeit vergehen. Falls Sie selbst ein solches für die lineare 16-bit Ausgabe von DCraw (dcraw Optionen -3 und -4 / Standardeinstellungen rawphoto in CinePaint) erstellt haben und es gerne anderen Nutzern zur Verfügung stellen möchten, können Sie es mir zur Veröffentlichung zuschicken. Ich werde gerne geeignete Profile zur allgemeinen Verwendung veröffentlichen - email bitte an Kai-Uwe Behrmann <ku.b at gmx.de>.

Arbeiten mit Kamerarohdaten

DCraw

David Coffin stellt mit dcraw ein Programm für die Umwandlung von Sensordaten (Kamerarohdaten) in RGB Daten zur Verfügung. Dcraw erlaubt die Anwendung des während der Aufnahme ermittelten Weisspunktes auf die linearen RGB Daten. In CinePaint gibt es genügend Werkzeuge die üblichen, erforderlichen Korrekturen vorzunehmen. Die Ergebnisse sind dank David Coffin's Werkzeuges sehr gut und liefern zum Teil ansprechendere Ergebnisse als die mitgelieferten Programme der Hersteller. Vermisst wird in CinePaint lediglich ein Ausgleich optischer Vignettierung, welcher für einfachere Objektive vorteilhaft ist.

Im Folgenden stelle ich zwei typische Arbeitsweisen im Umgang mit Kamerarohdaten vor: Manipulation mit Ufraw ohne Kameraprofil und direktes Laden und Zuweisen eines individuell erstellten Kameraprofiles in CinePaint.

Ufraw

Basierend auf David Coffin's dcraw gibt es mehrere Programme, welche aus den Kamerarohdaten mehr herausholen wollen. Ein quelloffener Vertreter ist Ufraw.
Zur Verwendung mit CinePaint, Ufraw als selbständiges Programm aufrufen und ein Rohbild öffnen.
Korrekturen

Der obere Regler ist zugleich der wichtigste. Er beeinflußt die Helligkeit im Bild.
Im Bereich "White Balance" ergibt der Weisspunkt der Kamera meistens stimmige Bilder. Falls jedoch ein anderer gewünscht wird, kann der Weisspunkt im Bild gesetzt werden, wie auf der Abbildung zu sehen ist, oder er wird über Regler eingestellt.
Im Bereich "Color Management" können Farbprofile ausgewählt werden. Leider bietet Ufraw keinen speziellen Modus für das Arbeiten mit GerÃteprofilien an, welcher Veränderungen erschwert und dejustierende Veränderungen nicht unabsichtlich, automatisch speichert.
Darunter befinden sich die Regler für Feineinstellungen wie Gradation ("Gamma"), Sättigung ("Saturation"), Parameter für Schatten und das sehr hilfreiche Histogram. Die Voransicht in Ufraw ist vorsichtig zu bewerten. Bei Verwendung eines Profils mit großem Farbumfang erscheint die Voransicht etwas ungesättigt. Werte von 1.0 bis 1.2 für den Sättigungsregler ergeben natürliche Farben in einer korrigierten Ansicht, wie in CinePaint oder Scribus. Die unter dem Histogram befindlichen Schalter "Indikate overexposure" und "Indikate underexposure" erlauben eine Vorschau auf diejenigen Bildbereiche, welche bei den aktuellen Einstellungen eine Farbbeschneidung hinnehmen müssten. Diese Farben passen also nicht in den gewählten Arbeitsfarbraum und werden entsprechend zu hell (schwarz markiert) oder zu dunkel (weiss markiert). Anfänglich lohnt es sich, bei eingestellter Farbbeschneidungswarnung, mit den Reglern zu spielen, um ihre Wirkung besser zu verstehen.

Speichern

Das korrigierte Bild wird für CinePaint als 16-bit Tiff gespeichert. Anschliesend kann es in CinePaint geladen werden.

Kalibriert in CinePaint

In CinePaint wird entweder ein Kamerarohbild oder ein in Ufraw vorbereitetes 16-bit Tiff Bild geladen.

Farbmanagementvoreinstellungen

CinePaint benötigt zunächst einige Einstellungen, welche es dem eingebauten Farbmanagementsystem erlauben, auf verschiedene Situationen wunschgemäß zu reagieren. Der folgende Dialog befindet sich im Menü "File" −> "Preferences...". Die Karteikarte "Directories" erlaubt im Feld "ICC Profile dir:" die Einstellung alternativer Suchpfade für ICC Profile. Standardgemäß werden systemweite Profile unter /usr/share/color/icc installiert, während benutzereigene Profile nach ~/.color/icc wandern.
Voreinstellungen

Das Standardbildprofil, Wähler: "Default image profile:", erlaubt ein beliebiges Farbprofil als Quellfarbraum zu bestimmen. Für einen Scannarbeitsplatz kann dies z.B. das Scannerprofil sein, für eine Druckerei das hausinterne Offsetprofil, für die meisten Fälle ist jedoch sRGB als Standard anzusehen.
Darunter befindet sich der Wähler für den Arbeitsfarbraum. Hier sollte üblicherweise kein Gerätefarbraum ausgewählt werden. Dies ist nur unter speziellen Bedingungen notwendig.
Das Monitorprofil (Wähler: "Display profile:") sollte zu ihrem derzeitigen Arbeitsplatz passen. Für den Softproof ist ein mit der verwendeten Grafikkarten/Monitor Kombination erstelltes Profil hier auszuwählen. Diese Einstellung ist leider nicht netzwerktransparent.
Die Einstellung "Default rendering intent:" wird im Abschnitt Druck erläutert. Es empfiehlt sich "Colormanage new displays by default" zu aktivieren. Andernfalls wird die Ansicht nicht korrigiert.
Dies sollte zunächst genügen.

Laden

Wir starten mit dem eingebauten rawphoto-PlugIn von David Coffin. Einfach ein Kamerarohbild aus einem GTK-Programm auf die Werkzeugbox CinePaint's ziehen oder im Menü: "File" −> "Open..." wählen und eine Datei auswählen. Die Einstellungen des rawphoto Dialoges belassen wir möglichst.

Profil zuweisen

Vom oberen Menü des Bildes wählen wir unter "Image" den Eintrag "Assign ICC Profile...". Der Dialog zur Auswahl des Bildprofiles erscheint. Hier muss das Geräteprofil gesetzt werden.
Alternativ kann in CinePaints Voreinstellungen ein Standard für Bildprofile gesetzt werden (Menü: "File" −> "Preferences ..." −> "Color Management" −> "Default image profile:"). Dies ist sinnvoll, wenn beispielsweise viele Bilder mit der selben Herkunft ein Profil zugewiesen bekommen müssen.

Links das geladene Bild im Farbraum der Kamera, korrigiert für den Monitor dargestellt in CinePaint. Das Bild sieht schon sehr viel besser aus und in der weiteren Bearbeitung wird das zugewiesene Geräteprofil genutzt werden.
Nun zum Editieren: Im Bildmenü (die Menüleiste über dem Bild) "Image" −> "Convert using ICC Profile..." wählen und das Bild in einen neuen Farbraum umwandeln. Dies sollte unbedingt geschehen, da Gerätefarbräume (wie mit dem Kameraprofil eben zugewiesen) oft schlecht zum Editieren geeignet sind. Ich wähle wie bei Ufraw den LStar-RGB Farbraum.

Korrekturen

Anschliesend nehmen wir individuelle Anpassungen im "Levels" Dialog vor (Bildmenü: "Image" −> "Colors" −> "Levels"). Hier lassen sich der Weisspunkt und der Schwarzpunkt korrigieren. Die Pipettenwerzeuge erlauben ein intuitives Arbeiten. Diese Arbeitsweise verspricht gleichzeitig den größten Erfolg. Anschliesend kann für schwierige Lichtsituationen noch ein Graupunkt gesetzt werden.
Wichtig ist die Auswahl geeigneter Flächen im Bild für das Setzen der jeweiligen Korrekturpunkte mit den Pipetten. Das Histogram hilft mit seiner Anzeige der Helligkeitsverteilung die hellsten und dunkelsten Stellen im Bild zu finden. Übrigens kann bei kleineren Bildern eine Pipette mit gedrückter Maustaste über die verschiedenen Regionen des Bildes geführt werden, und zeigt dann die unterschiedlichen Wirkungen im Bild sehr schnell an.
Das Ergebnis, hier gezeigt im Vergleich zum Ergebnis aus Ufraw. Links kalibriert und nachbearbeitet in CinePaint, rechts ohne Kalibrierung aus Ufraw.

Um dem Bild noch ein wenig auf die Sprünge zu helfen, kann im Kurvendialog die Farbsättigung eingestellt werden. Dazu wandeln wir das Bild aus Ufraw nach dem CIE*Lab Farbraum. Dieser wahrnehmungsmäßig gleichabständige Farbraum erlaubt Manipulationen, die unserem menschlichen Sehempfinden nahe kommen. Die Umwandlung erfolgt wie bereits oben beschrieben. Der unterhalb der Profilauswahl befindliche Wähler für die Übertragungsfunktion "Rendering Intent" wird auf "Relative Colorimetric" eingestellt. Erläuterungen zu dieser Einstellung finden sich im Abschnitt Druck. Damit wird dem littleCMS Farbmodul (lcms) mitgeteilt, die Farben möglichst ohne Streckungen umzuwandeln.
Nun die Sättigung korrigieren. Dazu wird der Kurvendialog gebraucht. Er befindet sich einen Menüpunkt über dem Eintrag für den "Levels" Dialog. In der oberen Auswahl bitte Sättigung ("Saturation") einstellen. Durch das Ziehen an der Kurve wird die Sättigung verändert. Die Helligkeit wird mit der, ebenfalls im oberen Wähler einstellbaren, "CIE Lightness" Kurve für die dunklen Bildpartien angepasst. Diese Manipulationsmöglichkeit gibt es nur für Bilder im Lab Farbraum.
Hier nochmals die Gegenüberstellung: links kalibriert, rechts aus Ufraw nach unserer Korrektur in CinePaint.

Fazit: Ufraw arbeitet schnell. Für mehr Kontrolle empfiehlt sich CinePaint mit seinen vielfältigen Werkzeugen und der kalibrierten Vorschau.

Der Druck

Voraussetzung für den Druck auf einem angeschlossenen Drucker unter CinePaint ist ein installiertes Gutenprint. Obwohl Gutenprint zur Zeit der Erstellung dieses Dokumentes als Betaversion eingestuft wird und damit Veränderungen im Farbverhalten des Treibers im Vergleich zur stabilen Version (5.0.0) zu erwarten sind, möchte ich hier schon einen Einblick in Prooftechniken unter anderem mit Gutenprint geben.

Separation

Für die Separation in einen 4-Kanal Farbraum (CMYK) kann der Farbumwandlungsdialog (Bildmenü: "Image" −> "Convert using ICC Profile...") benutz werden. Vorher ist jedoch, falls nicht vorhanden, ein Transparenzkanal hinzuzufügen (Bildmenü: "Image" −> "Alpha" −> "Add Alpha Channel"). Wir duplizieren das kalibrierte IT8-Testchartbild und separieren wie beschrieben. Der Zielfarbraum gehöhrt in unserem Fall zu einer Offsetdruckmaschine.

Übertragungsarten

Übertragung oder "Rendering Intent" ist eine Möglichkeit, das Erscheinen von Farben zu beeinflussen, welche nicht im Zielfarbraum darstellbar sind. Z.B. ist das satteste Blau eines Monitors kaum auf einem Drucker abbildbar. Die Übertragungsarten bieten Möglichkeiten dieses nicht darstellbare Blau und die umliegenden Farben verschieden zu behandeln.
Unsere Farbumwandlung lässt sich in 4 Standardübertragungsarten im Wähler "Rendering Intent:" vornehmen:

	Fotografisch (Perceptual)	Relativ Farbmetrisch (Relative Colorimetric)	Sättigung (Saturation)	Absolut Farbmetrisch (Absolute Colorimetric)
ohne Schwarz- punkt- kompen- sation
mit Schwarz- punkt- kompen- sation
	Profilabhängig Farben werden gleichabständig übertragen Der Eindruck des Originalbildes wird auf dem Ausgabemedium nachgebildet.	Profilunabhängig Farben welche innerhalb des Zielfarbraumes liegen werden 1:1übertragen, Farben ausserhalb des Zielfarbraumes werden auf den nächstliegenden Farbort im Zielfarbraum übertragen.	maximale Farbsättigung, hat kaum praktische Bedeutung	Profilunabhängig wie Relativ Farbmetrisch Zusätzlich wird der Quell- auf den Zielweisspunkt transformiert.

Deutlich sind die Unterschiede zwischen den Übertragungsarten Fotografisch und Relativ Farbmetrisch zu erkennen. Während die fotografische Übertragung eine Differenzierung der original sehr viel satteren Farben beibehält, ist bei den anderen Übertragungsarten ein Zusammenlaufen von Farbfeldern zu erkennen. In den 3D Ansichten darunter ist dieses Zusammenballen der Farborte auch sehr schön zu erkennen.
Die folgende Tabelle zeigt die Lage der Farbpunkte der obigen Bilder im CIE*Lab Farbraum und die Hülle des Druckfarbraumes. Die Übertragungsart "Sättigung" wurde weggelassen. Der Offsetfarbraum ist grau dargestellt. Unten rechts befindet sich der farbige LStar-RGB Farbraum und die Farben sind noch nicht separiert.

	Fotografisch	Relativ Farbmetrisch	Absolut Farbmetrisch / Original
ohne Schwarz- punkt- kompen- sation
mit Schwarz- punkt- kompen- sation

Softproof

Softproof ist eine Simulation des fertigen Bildes auf dem Monitor. Das Darstellen eines CMYK Bildes (mit angehangenem Separationsprofil) und mit einem zu Monitor/Grafikkarte passend kalibrierten Monitorprofil ist bereits ein Softproof. CinePaint unterstützt zur Zeit kein Setzen eines Proofprofiles für eine beliebige Ansicht. Das Bild muss in den zu proofenden Farbraum (in unserem Beispiel "ISO Uncoated Yellowish") umgewandelt werden. Das ist etwas umständlicher als beispielsweise in Scribus, erlaubt aber gleichzeitig das Editieren im Druckfarbraum.

Original	Fotodrucker	ISO Uncoated Yellowish

einige Originalfarben des IT8 Kalibrationscharts (innerhalb des hellumrandeten LStar-RGB unten) schauen aus dem farbigen Monitor- und grauen Fotodruckfarbraum heraus Mit Einbusen bei motivabhängig sehr satten Farben ist bei der Separation in den Druckfarbraum immer zu rechnen.	Große Farbbereiche eines Fotodruckers (hellgrau) sind im Monitorfarbraum (farbig) nicht darstellbar. wenig geeigneter Farbraum für Softproof	Fast alle Farben von "ISO Uncoated Yellowish" können im Monitorfarbraum (farbig) abgebildet werden. softproofgeeignet

Ein Softproof ist im Prinzip für jedes beliebige Gerät möglich, vorausgesetzt die zum Gerät gehörige Farbcharakteristik ist in einem Profil hinterlegt. Die Erwartungen an das Verfahren sollten nicht zu hoch seien. Wesentlich Hindernisse für eine endgültige Bewertung am Bildschirm sind:

Ein Bildschirmbild kann nicht unterschrieben werden. vertragsuntauglich
Bildschirme leuchten, Papier reflektiert; Die Abstimmung auf die Umgebungsbedingungen ist aufwendig.
Die Zusendung des Mediums (Bildschirm) ist irrelevant.
Es gibt eventuell Farben, welche auf dem Bildschirm nicht darstellbar sind.

Der Softproof wird gerne hausintern genutzt, da er unvergleichlich schnell ist und vielfach ausreichende Informationen für den im Umgang mit ihm gewohnten Betrachter liefert. Für extern Partner bzw. Kunden wird er noch zögerlich eingesetzt.

Hardproof

Um die unter Softproof genannten Hindernisse zu umgehen und dennoch keine aufwendigen Endausgabe zu veranlassen, gibt es die traditionelle Methode des Simulationsdruckes auf einem farbmetrisch leistungsfähigeren Gerät (Fotodrucker) als dies das Zielgerät (Offsetmaschine) ist.
Foto/ISO Uncoated Yellow

Dargestellt sind hier grau der Farbraum des Fotodruckers, unsere IT8 Testchartfarben, fotografisch übertragen in den "ISO Uncoated Yellowish" Farbraum (farbig). Die vorgesehene Simulations scheint ohne Deformationen des Farbraumes möglich zu seien. Alle Beispielfarben aus dem "ISO Uncoated Yellowish" Farbraum unsererer idealisierten Offsetmaschine passen in den größeren Farbraum des Fotodruckers.
Zum Hardproof wird zunächst das zu druckende Bild in den Farbraum des zu simulierenden Gerätes gebracht. Dazu ist die im endgültigen Verfahren vorgesehene Übertragungsart zu benutzen.
Anschliesend wird das separierte Bild mit dem internen Druck-PlugIn auf dem lokalen Fotodrucker ausgedruckt.

Der Separations Dialog wird erreicht über das Bildmenü: "File" −> "Print". Für die Übertragungsart wählen wir "Relative colorimetric" und belassen alle anderen Einstellungen. Damit sollte unser Bild ohne Farbverschiebungen aus dem Offsetfarbraum in den Farbraum des Fotodruckers durch littleCMS übertragen werden. Es erscheint nach einiger Zeit das neue separierte Bild und anschliesend der Gutenprint Dialog. Dort wählen wir unseren zum Farbprofil passenden Fotodrucker aus, platzieren das schwarze Rechteck auf der Seite und Drucken. Zu beachten ist das jede Veränderung an den farbrelevanten Einstellungen des Gutenprint Dialoges die Kalibrierung des Fotodruckers entwertet. Das erstellte Profil sollte immer mit den Einstellungen benutzt werden, welche während der Kalibration eingestellt waren.
Mit der erwarteten stabilen Gutenprint Version können Sie dann auch Dienstleister zur Profilerstellung in Anspruch nehmen. Gutenprint sollte dann für die bereits unterstützte Modelle keine Veränderungen mehr an der Farbformel vornehmen, so daß Sie beispielsweise von Version 5.0.0 nach Version 5.0.3 ohne Einbuße Ihres Profiles werden wechseln können. Für Druckereien in denen häufiger kalibriert werden muss spielt dies eine geringere Rolle. Eine Linearisierung wird zur Zeit nicht unterstützt. Falls dies erforderlich ist bitte eine email an mich schicken <ku.b at gmx.de>.

Viel Spaß und Erfolg mit CinePaint.

Kai-Uwe Behrmann
Entwickler und Farbmanagementberater

Zur Erstellung dieses Dokumentes und den benutzten Werkzeugen:
Die Bildschirmfotos und Grafiken wurden mit CinePaint's snapshot-PlugIn aufgenommen und bearbeitet. Das IT8 Testchart wurde von einer Canon 300D im RAW Modus fotografiert. Die verwendeten Profile stammen von littleCMS, ECI oder wurden gefördert durch AZP Chemnitz und Gretag. Sie sind zum Teil frei verfügbar und im Rahmen des Oyranos Projektes als RPM Packete von meiner Seite ladbar. Die Farbraumdarstellungen enstanden mit dem Profil- und Farbraumbetrachter "ICC Examin". "ICC Examin" ist ein quelloffenes GPL Projekt und muss zur Verwendung mit CinePaint separat installiert werden. Das Programm ist auf meiner Seite www.behrmann.name erhältlich. Aufgerufen wird der Plug-in Teil in CinePaint über das Bildmenü: "Filter" −> "ICC Color" −> "ICC Watch" oder der Eintrag "ICC Examin" zur Profilbetrachtung.

Das HTML Dokument wurde mit "vim" erstellt und bearbeitet.

Chemnitz/Germani, 08. Juni 2005
(c) Kai-Uwe Behrmann

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[09. November 2005 : Version 1.3en]
[31. Oktober 2005 : Version 1.3]
[06. July 2005 : Version 1.2en]
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