Digitale farger er ikke så enkelt som du tror

Dette må du vite om sRGB, AdobeRGB, og hvordan tall blir til farger

Håkon V Treider

12. april 2014, 08:00

Lagre artikkel

I denne guiden vil vi ta for oss fargerom, hva det er og hvorfor det er et viktig tema å vite litt om når man tar digitale bilder.

Konseptet fargerom trenger vi når vi skal forstå fargemulighetene til et digitalt bilde. Fargene i motivene vi fotograferer ønsker vi naturligvis å reprodusere på en god måte; først på pc-skjermen, og deretter på trykk. Skal fotografiet rammes inn og henges opp midt i stua, er det greit at det faktisk ligner på det originale motivet – i hvert fall til en viss grad.

Da er vi nødt til å ha et fargerom som kan vise oss hvilke nyanser som går tapt, for eksempel hvilke sterke farger vi ikke klarer å gjengi med blekk.

En god analogi er som følger: En maler kan ikke benytte seg av andre farger enn de han eller hun har klart å blande sammen på paletten. Da er alle fargene på paletten det som utgjør fargerommet, fordi den innehar alle mulige blandinger og variasjoner som er mulig å gjenskape på lerretet.

Størrelsen på fargerommet er altså av stor betydning, og hovedregelen sier at det må være stort nok, da det kan bli komplikasjoner med både for små, og for store fargerom. Dette skal vi komme tilbake til litt senere.

I bildet nedenfor sammenligner vi tre forskjellige fargerom, det største: ProPhoto RGB (hvitt trådnett), mellomste: Adobe RGB (rødt trådnett) og minste: sRGB (heldekkende varierende farge):

Fargerom visualisert. Brukt med tillatelse fra drycreekphoto.com

Av bildet ser vi at ProPhoto RGB har flere fargenyanser enn Adobe RGB som igjen har flere enn sRGB, rett og slett fordi de(t) er større. Det viktige å få med seg nå, er at vi kan visualisere størrelsen i tre dimensjoner for å få et inntrykk av hva og hvor stort et fargerom er.

Det som er gjort over er å plotte fargerommene i det såkalte LAB-fargerommet. Det beskriver farger ved tre verdier: L, A og B, der L står for lysstyrke og representeres vertikalt fra 0 til 100, mens A og B henholdsvis står for grønn/magenta og blå/gul. Totalt sett kan det representere alle tenkelige fargenyanser.

Hvis vi begynner nederst, altså der "Lightness" er lik null, gjengir fargerommet det som skal være helt svart.

Når vi så beveger oss oppover i vilkårlig retning vil vi møte på alle mulige kombinasjoner av farger – helt til vi kommer til kanten av fargerommet, eller overflaten som på figuren over.

På denne grensen ligger de sterkeste fargene dette bestemte fargerommet kan vise. Det vil derfor ikke være mulig å gjenskape alle fargene som ligger utenfor.

Alle disse fargene, om noen, må derfor forskyves innover til de kommer innenfor fargerommets grenser. Denne forskyvningen kan gjøres på forskjellige måter, og inngår i fargestyring (engelsk: "color management") som er knyttet tett opp til fargerom.

Dette gjøres vanligvis ved å enten forskyve alle fargene (også de inni fargerommet) innover slik at ingen havner utenfor området, eller kun forskyve de som har havnet utenfor til de mest nærliggende innenfor. Når vi bruker fargerom på denne måten har vi kontroll på resultatet og får ingen ekle overraskelser, eller bortkastede utskrifter.

Det nøyaktig et fargerom gjør, er å knytte sammen tallverdiene (som beskriver pikslene) med de faktiske fargene. Det er altså en lettere abstrakt matematisk modell.
Med denne informasjonen er vi klare til å hoppe videre til neste side, der vi dykker dypere inn teorien bak, og nødvendigheten av fargerom»

Dette er en gjenpublisering, til glede for nye lesere.

Vi tar noen skritt tilbake, og tar det hele grundig fra begynnelsen.

Kameraet ditt må registrere lyset fra motivet og lagre det på en hensiktsmessig måte slik at vi i etterkant kan finne ut av hva som var rosa, mørkeblått og hvitt.

Primærfargene, som du sikkert lærte om på barneskolen, altså rødt, grønt og blått, er svært velegnet til dette formål fordi man ved hjelp av disse tre fargene kan gjenskape alle andre farger, på lik måte som øyet ditt gjør det.

Siden et bilde er sammensatt av en mengde punkter, eller piksler, må derfor kameraet lagre informasjonen om hvor sterkt det røde, grønne og blå lyset er i hver piksel, og disse verdiene kan vi kalle for bildeinformasjonen. Nå gjør ikke de fleste kamera dette helt nøyaktig, men det er uvesentlig for denne guiden.

Neste steget er selvsagt hvordan disse dataene, eller bildeinformasjonen skal lagres. Velger du et råformat, gjøres ingenting med bildeinformasjonen før du skal fremkalle, eller konvertere råfilen i et bildebehandlingsprogram.

Sagt med andre ord, tar du bilde i råformat trenger du ikke tenke på valg av fargerom under fotograferingen, da dette ikke har noen som helst innvirkning (se bildet under).

Har du derimot bedt kamera lagre bildet i JPG-format, har det allerede sendt bildeinformasjonen gjennom en rekke forvandlinger og valgt det fargerommet du har satt i menyen. (Ikke alle kamera har denne muligheten.) Hva betyr så dette for bildet?

For å svare på dette, må vi dykke enda litt dypere ned i teknikken. Lysintensitetene for rødt, grønt og blått for hver piksel er ganske meningsløse inntil vi bestemmer oss for hvilke farger de skal representere, hvor sterke de må være før de skal gå helt over i hvitt, - og det er her fargerom spiller inn.

Vi trenger et system som kan ta oss fra de potensielt uendelig mange fargevariasjonene i RGB og over i et fornuftig standarisert system som ivaretar fargene på en god nok måte der en gitt verdi av rødt, grønt og blått tilsvarer en bestemt farge og lysstyrke som kan gjengis på de medium som bruker dette fargerommet.

Lysstyrken ligger innebygd i RGB, og fargen er gitt av forholdet mellom dem. Dette er lettere å forstå om du tenker deg at du har samme verdi for rødt, grønt og blått. Da ender du nødvendigvis opp med en eller annen gråtone, og desto større de tre sammenfallende verdiene er, desto kraftigere er lysstyrken, og vil hvis omgjort til et absolutt fargerom, være lysere og nærmere hvitt.

Det er absolutte fargerom som er interessante, og det er de vi skal forholde oss videre, da det ikke gir særlig mening å ha et bilde der det ikke finnes noen øvre grenser for intensitet, med mindre vi eksperimenterer med HDR-teknikker.

Skjermbilde som viser muligheten for valg av fargerom og bit-dybde under konvertering med Adobe Camera Raw. Klikk for større format

For å hjelpe på forståelsen, skal vi ta for oss en (veldig) forenklet idé om såkalt ”mapping”, der vi kun ser på lysstyrken. For et tenkt kamera er for eksempel en lysintensitet på 100 det høyeste det klarer å måle, og da kan 95 være et godt sted å legge det som på bildet skal være helt hvitt.

Vi må så kjøre verdiene igjennom en algoritme eller oppskrift, som gjør dem om etter gitte parametre slik at de endelige verdiene for bildet har størrelser som er direkte sammenlignbare med alle andre bilder omgjort til samme format.

Les gjerne forrige setning to ganger før du går videre.

Denne oppskriften bestemmer også andre ting som hvor kraftig kontrastkurve bildet skal få, og kalles for gammakorreksjon. Uansett - for å gjøre dette enklere å forstå kan vi tenke oss et annet kamera som kan fange opp en lysintensitet helt opp til en verdi av 200.

For å kunne sammenligne bilder fra disse to kameraene kan vi selvsagt si at 95 fremdeles er taket – hvitpunktet. Men det ville jo vært å kaste bort hele fordelen med dette bedre kameraet, så i stedet kan vi sette 190 som tak, og så kjøre den igjennom en annerledes algoritme som gjør om verdiene til samme felles standard, for eksempel JPG med sRGB fargerom der hver piksel har 24 bit med informasjon, som tilsvarer 8 bit til hver fargekanal.

Ikke fortvil over uttrykkene, de spiller ingen rolle for å forstå idéen bak. Med 8 bit er ”helt hvitt” definert som den høyeste verdien, 255, og vi må da skalere alle verdiene deretter. Bildet under forklarer konseptet:

"Mapping" til en standard gjør sammenligning av bilder fra forskjellige kameraer mulig!

Hva har så dette med fargerom å gjøre? Vel, på samme måte som som vi nå har ”mappet” verdiene fra begge kameraene til en felles standard må vi ha noe som kan si oss nøyaktig hvilke verdier som tilhører hvilke farger.

Altså mapper et fargerom alle verdiene, eller tallsettene til spesifikke farger. Nå begynner kanskje brikkene å falle på plass.

Som allerede sagt er et fargerom en matematisk modell som bruker sett bestående av tall for å beskrive farger. De tallene den bruker er ikke de verdiene som sensorene på bildebrikken målte, men de vi fikk etter å ha omgjort dem til et standardformat med et visst antall bit, eksempelvis 8, eller 16, som er uavhengig av kamera.

I vårt eksempel trengte hver piksel tre tall, R+G+B, og dette settet som fullstendig beskriver en piksel kalles for et tuppel. Det kan se slik ut (65,150,235) og det vil i såfall beskrive en lys og ganske mettet blåfarge. I Photoshop kan vi med en gang se hvilken farge det gjelder:

Problemet med farger, og også årsaken til at vi har fargerom, kommer fra det faktum at mange av fargene er vanskelige å gjengi på skjermer og på trykk (papir). Vi trenger derfor å finne ut hvilke farger vi kan vise, og dermed definere et område, der vi setter en grense som skiller hva vi kan, og ikke kan reprodusere.

Dette området kalles gamut, eller fargeomfang og vil variere på forskjellige skjermer og printere, og det er derfor vi trenger en standard som de aller fleste visningsmedium kan dekke slik at farger gjengis likt hvorhen de vises.

Et lite område har større sannsynlighet for å passe mange forskjellige enheter enn et større et, og det er derfor sRGB, et ikke så altfor stort fargerom utformet av hovedsaklig HP og Microsoft i samarbeid, er det gjeldene fargerommet som er så godt som universelt støttet av alt fra nettlesere til vanlige pc-skjermer.

Å ta bilder med sRGB som fargerom er derfor det tryggeste valget, men dessverre også det snevreste, som vi nå skal se.

Et større fargerom er Adobe RGB 1998, heretter kalt aRGB. Det dekker ca. 50% av de synlige fargene (mer korrekt: Av et referansefargerom kalt CIE XYZ), mot kun 35% hos sRGB.

Hvis du sammenligner to identiske JPG-bilder rett fra kamera med hvert sitt fargerom vil aRGB gjengi flere farger mer korrekt, ettersom den har flere å velge fra, men ikke ha flere farger enn sRGB.

Dette kan være vanskelig å forstå siden vi startet med å konstatere at aRGB var et større fargerom enn sRGB.

Svaret ligger i at begge bildene har 8 bit per fargekanal. Hvis vi ikke hadde noen begrensning på datamengden tilgjengelig for beskrivelsen av farger ville aRGB gjengitt flere farger enn sRGB, men så lenge begge har samme antall bit, vil aRGB kun gjengi enkelte farger mer korrekt.

Her går vi selvsagt utifra at vi har en skjerm som kan gjengi aRGB riktig. En direkte følge av dette er paradoksalt nok at gradvise overganger i et bilde raskere vil sprekke opp ved bruk aRGB enn sRGB, hvis vi begynner å dra litt i spakene.

Dette løses enkelt ved å bruke råfilen og under konverteringen velge 16 bit framfor 8 bit (Se bildet ovenfor). De fleste speilreflekskameraer lagrer råinformasjonen med 12 eller 14 bit.

På neste side skal vi ta for oss de viktigste fargerommene, og sammenligne dem fra et litt mer praktisk ståsted»

Til slutt skal vi nå ta en rask titt på om det er noen særlige praktiske forskjeller mellom bruken av sRGB og aRGB.

Begge inneholder flere fargenyanser i midttoner og høylys enn skygger, og aRGB favner også bredere gjevnt over spesielt mot sterke grønn og gulfarger, men har også en klar fordel i gjengivelsen av blåfarger i midtoner og høylys.

I lyse områder er aRGB overlegen på antallet nyanser for alle farger med unntak av overgangen mellom blå og lilla. Dette er godt synlig på sammenligningen under, som rett og slett er snitt av den 3D-modellen vi har brukt underveis ved bestemte verdier av "Luminance" (lysstyrke).

Fargegjengivelse ved hhv. 25, 50, og 75 prosent lysstyrke. Brukt med tillatelse fra "Cambridge in Colour"

”På papiret” har aRGB en ganske klar fordel, men hvis vi går et hakk videre og tar den gjennomsnittlige skjerm, projektor eller fargeutskrift med i betraktningen, så faller fordelen fort helt bort da ingen av de ekstra tonene klarer å gjengis skikkelig.

Ofte er feilen at den medfølgende fargeprofilen som bestemmer fargerom, tolkes eller blir sett helt bort fra.

En typisk feil er å laste opp bilder til nett i aRGB, før man etterpå oppdager hvordan fargene har mistet litt av piffen. Dette skyldes da nettleseren din, som rett og slett går utifra at bildet er i sRGB fargerom, og viser fargene på gal måte ved at den mapper fargene til det litt mindre fargerommet sRGB enn helt ut til de noe sterkere fargene slik de skulle sett ut i aRGB.

Den første nettleseren som var ute med støtte for aRGB var såvidt oss bekjent Safari. På bildet under har vi fremprovosert feilen, ved å bevist feiltolke fargerommet til bildet. (Du kan i Photoshop påtvinge fargerom etter ønske ved funksjonen "Edit --> Assign Profile"):

Joda, effekten er litt overdrevet.. men faktisk bare litt.

Hva kan vi se på bildet ovenfor, bortsett fra at århundrets regnskur er i ferd med å treffe Paris?

Hvis du leser på mobil, eller en annen liten sak kan det være vanskelig å se noen forskjell her, men det er nokså tydelig at mange mørke og lyse farger regelrett har gått tapt - rosa bygård i midten og oransj-gul gate nederst har mistet mesteparten av gløden, og er mer grå og kjedelige.

Her kommer lærdommen, hvis vi hadde konvertert bildet til høyre fra aRGB til sRGB før publisering, ville vi måtte granske bildene inngående for å finne noen forskjeller.

Det finnes selvsagt enda større fargerom enn aRGB, og faktisk noen mindre enn sRGB også.

To viktige å trekke fram her, er CMYK og ProPhoto RGB. Nå er ikke CMYK et absolutt fargerom, men vi kan ha fargerom som baserer seg på CMYK, slik alle våre fargerom hittil har hatt basis i RGB.

Det står for "Cyan, Magenta, Yellow og Key Color (Svart)" og er et fargerom der blandingen av to farger gjør resultatet mørkere, snarere enn lysere slik RGB fungerer, fordi det ikke er additivt, men subtraktivt.

Fargerom som baserer seg på CMYK er godt egnet til utskrift fordi blekk fungerer på samme måte - subtraktivt. Teoretisk sett trengs ikke "Key color", men fordi det er svært vanskelig å fremstille hele rene pigmenter til blekket, gir ikke lik blanding av cyan/magenta/gul, gråtoner og svart, men snarere en brun farge - og derfor trengs den svarte justerende kanalen. Det er også fordelaktig ved utskrift av tekst - noe som jo er meget vanlig.

Da papir sliter enda mer med fargegjengivelsen enn halvgode sRGB-skjermer, er CMYK-fargerom ofte mindre enn sRGB. Et vanlig fargerom her er SWOP v2 som er en amerikansk standardutgave beregnet for profesjonell trykk og utskrift. Sammenlignet med sRGB virker den stusselig liten:

U.S. Web Coated (SWOP) v2 CMYK mot det tidligere så lille sRGB.

ProPhoto RGB er et usedvanlig stort fargerom, og inneholder 90% av de teoretisk mulige fargene, og 100% av de som er sannsynlig å støte på ute i naturen. Det er utviklet av Kodak og er fint å bruke til redigering dersom du benytter eksempelvis mellomformat.

Fargerommet de trenger for å utnytte sitt fulle potensial er enormt, og derfor leverer de også typisk 16 bit per fargekanal. Under ser vi enda en størrelsessammenligning mellom ProPhoto RGB, Adobe RGB og sRGB; fra størst til minst:

Enorm forskjell? Ja!

Det er derfor viktig å være sikker på fargerom før du skal skrive ut, eller sende noe til utskrift. En annen ting å tenke på er hvorvidt printeren eller Photoshop skal ta seg av konverteringen.

Dette velger du helt selv, men det kan være å lurt å la printeren ta seg av dette hvis du ikke ønsker å eksperimentere, eller ikke har en særlig dyr printer.

Er bildet i sRGB, før konverteringen til CMYK (av enten deg eller printeren) kan du stole på at resultatet blir korrekt og godt nok, selvom omfanget og de finere forskjellene i fargenyanser ikke er der i like stor grad som de kunne.

For de av oss som har en profesjonell printer som typisk bruker sju eller flere blekkpatroner, vil nok aRGB gi en merkbar forbedring - hvis sammenlignet mot sRGB. Dette gjelder spesielt for cyan/grønne skyggeområder og midttoner og gule høylys, da det er her aRGB skinner - MEN - det har antageligvis mindre å si enn mange andre faktorer som påvirker inntrykket ditt av hvordan utskriften ble, som mengden lys i rommet og betraktningsavstand.

Med tanke på hvor bred støtten for sRGB er for bilder på web, så er dette et enkelt valg for de av oss som ikke skal skrive ut bildene, eller levere svært nøyaktige hudtoner kommersielt. Husk også på at så lenge du har råfilen, vil du alltid kunne gå tilbake til den og konvertere på nytt om du ønsker og trenger det en gang i fremtiden – og det er iallfall godt nok for mitt vedkommende.

Les mer: RAW eller JPG, hva er best?

Les mer: Guide: 10 kjappe fototips

Les mer: Guide: 10 tips for bryllupsfotografering

Les også

Utrolig bok demonstrerer fargelære anno 1600-tallet

13. mai 2014

Slik kan du enkelt overføre bilder til tre

5. mai 2014