Bei vielen farbphysikalischen Laien, die sich der korrekten Farbwiedergabe halber mit Farbmanagement auseinandersetzen, ist die Einstellung des Weißpunktes ein Quell maximaler Verwirrung, wie mir gerade wieder in dem Thread MacBook XDR kalibrieren auffiel. Aus diesem Anlass will ich versuchen, etwas zur Entwirrung des Themas beizutragen.


Warum ist Farbphysik so vertrackt?

Die Farbphysik beschäftigt sich physikalisch mit einem Gegenstand, den es in der Physik überhaupt nicht gibt: der Farbe. In der Physik gibt es nur Spektralverteilungen von Lichtwellen; Farbe entsteht daraus erst in unserem Gesichtssinn. Streng genommen ist die Farbphysik also Teil der Psychophysik, einer Kombination aus Physik und Psychologie. Da Psychologie nur statistisch quantifizieren kann und der Präzision der mathematischen Physik unterlegen ist, kommt es in der Farbphysik immer wieder zu Näherungslösungen mit äußerst „schrägen“ Formeln.


Was ist der Weißpunkt?

Der Weißpunkt ist die Lichtfarbe (das heißt die spektrale Zusammensetzung des Lichts) jeder Lichtquelle mit einer breiten spektralen Verteilung (im Gegensatz zu etwa einer monochrom roten Lichtquelle). Eine weiße Körperoberfläche ist definiert als eine Oberfläche, die das gesamte Lichtspektrum gleichmäßig und (fast) vollständig reflektiert. Eine weiße Oberfläche hat also immer die Farbe der sie beleuchtenden Lichtquelle.

Das Tageslicht als natürliche Lichtquelle schlechthin ändert seine Lichtfarbe unentwegt abhängig von Tageszeit und Bewölkung. Dennoch sehen wir einen weißen Gegenstand stets als weiß. Dies geschieht durch die evolutionär erworbene Fähigkeit unseres Gesichtssinns zur chromatischen Adaption, die die Lichtfarbe aus unserer Wahrnehmung herausrechnet. Da eine weiße Oberfläche definitionsgemäß das gesamte Lichtspektrum gleichmäßig und (fast) vollständig reflektiert, ist sie mit Notwendigkeit die hellste Oberfläche – alle anderen Oberflächen absorbieren irgendwelche Teile des Lichtspektrums, sind also zwangsläufig dunkler. Daran orientiert sich unser Gesichtsinn und stellt den Farbeindruck so ein, dass die hellste Stelle weiß wahrgenommen wird. Der automatische Weißabgleich in Kameras funktioniert ähnlich.


Welche Rolle spielt der Weißpunkt im Farbmanagement?

Teil der Verwirrung bezüglich der Rolle des Weißpunkts im Farbmanagement ist, dass er sowohl im Display-Farbmanagement als auch im Drucker-Farbmanagement eine Rolle spielt, aber aus vollkommen unterschiedlichen Gründen. Beide Bereiche müssen daher völlig unabhängig voneinander betrachtet werden.


Die Rolle des Weißpunkts im Display-Farbmanagement

Die Fähigkeit zur chromatischen Adaption hat sich evolutionsbiologisch anhand des Tageslichts herausgebildet, also einer einzelnen Lichtquelle. Daher kann unser Gesichtssinn sich nicht an mehrere Lichtquellen gleichzeitig anpassen beziehungsweise nur, wenn diese alle exakt dieselbe Lichtfarbe haben, also nur eine chromatische Adaption nötig ist. Ein Bild auf einem selbstleuchtenden Display kann also in seiner Farbwirkung nur dann korrekt beurteilt werden, wenn das Display exakt denselben Weißpunkt hat wie das Umgebungslicht. Das – und nur das – ist das Kriterium für die Einstellung des Display-Weißpunktes: Er muss exakt der Lichtfarbe des Umgebungslichts entsprechen. Da sich Tageslicht selbst laufend verändert, kann es sich bei dem erforderlichen Umgebungslicht nur um eine künstliche, aber tageslichtähnliche Lichtquelle handeln.

Diese theoretisch so simple wie einsichtige Forderung ließ sich aber praktisch bis vor kurzem kaum umsetzen. Das führte zu so absonderlichen Konstrukten wie Lichtkabinen, wo man versuchte, wenigstens in einem sehr begrenzten Raum solch präzise definiertes Licht zu schaffen (das dann möglicherweise mit Rest-Raumlicht anderer Lichtfarbe kollidierte) oder ohne Umgebungslicht auszukommen und in einem abgedunkelten Raum nur mit Licht des Displays zu arbeiten, was aber die Kontrastwahrnehmung derart massiv verfälscht, dass unter diesen Bedingungen bearbeitete Bilder meist einen deutlich zu hohen Kontrast aufweisen.

Um sich um dieses Problem herumzumogeln, flüchteten sich die Hersteller von Hard- und Software zur Farbprofilerstellung in ihren Anleitungen in solch seltsame Formulierungen wie Den Weißpunkt stellen Sie nach Ihren Wünschen ein, der bei den Anwendern berechtigterweise oft mehr als Stirnrunzeln auslöste: Man soll teure Hard- und Software kaufen, um die Farbwiedergabe objektiv korrekt einstellen zu können, und ausgerechnet bei dem Parameter, der die Farbwiedergabe wie kein zweiter sofort drastisch sichtbar beeinflusste, solle man nach Gusto verfahren? Dann könnte man das Ganze eigentlich genauso gut bleiben lassen.

Eine Alternative waren Konventionen, auf die die Hersteller verwiesen: Wer Bilder für den Druck aufbereitete, sollte D50 als Weißpunkt wählen, Webdesigner D65. Auch wenn nachvollziehbar ist, woher diese Empfehlungen historisch kamen, Sinn ergaben sie keinen. D50 mit 6500K Umgebungslicht führt genauso zu Fehlern wie D65 mit 5000K Umgebungslicht und so weiter. Wie gesagt, das Einzige, worauf es ankommt, ist die exakte Übereinstimmung von Lichtfarbe und Display-Weißpunkt . Ein Display-Weißpunkt von 6500K mit 6500K Umgebungslicht sieht dank chromatischer Adaption für uns exakt genauso aus wie ein Display-Weißpunkt von 5000K mit 5000K Umgebungslicht; nur auf die Übereinstimmung beider Werte kommt es an, nicht auf ihre absolute Größe.

Dank LEDs ist geeignetes Umgebungslicht heute kein Problem mehr. Es gibt LED-Leuchtmittel im Bereich von 5000K bis 6500K und einem hohen CRI (Color Rendering Index, Messwert für die Lichtqualität = Gleichmäßigkeit der Spektralverteilung einer Lichtquelle; der Durchschnittswert Ra sollte ≥ 90 sein, R9 (Rotwiedergabe) ≥ 80). Hat man diese Beleuchtung installiert, misst man ihre exakte Lichtfarbe mit einem Spektralphotometer (Kolorimeter sind dafür ungeeignet) als xy-Wert (Kelvin reicht nicht, da es die Violett-Grün-Achse ignoriert und nur die Gelb-Blau-Achse berücksichtigt). Diesen xy-Wert gibt man dann bei der Display-Profilerstellung als Weißpunkt ein.

Nur mit diesem Vorgehen ist Display-Farbmanagement sinnvoll; ohne Erfassung des Umgebungslichts ist es Selbstbetrug.

Übrigens: Apples True Tone-Technologie versucht eine solche Übereinstimmung von Display-Weißpunkt mit Lichtfarbe des Umgebungslichts durch eine automatische Angleichung des Display-Weißpunkts zu erreichen. Das funktioniert für den Alltag gut genug, aber nicht für farbkritische Arbeiten.


Die Rolle des Weißpunkts im Drucker-Farbmanagement

Mit zwei unterschiedlichen Weißpunkten hat Drucker-Farbmanagement naturgemäß nicht zu kämpfen; schließlich werden Drucke vom Umgebungslicht beleuchtet, sodass die Identität des Weißpunkts auf natürliche Weise gegeben ist.

Bei Drucken ist vielmehr die Metamerie ein Problem. Metamerie verdankt sich der Tatsache, dass ein- und derselbe Mischfarbton auf unterschiedliche Weise aus verschiedenen Einzelfarbkomponenten zusammengesetzt werden kann, wobei die verschiedenen Mixturen bei einem bestimmten Licht, zum Beispiel D50, exakt gleich aussehen, bei einem anderen Licht aber unterschiedlich. Das liegt dann daran, dass es in diesem anderen Licht eine Delle in der Spektralverteilung an genau der Stelle gibt, in der die eine Farbmixtur eine Farbkomponente hat, die somit „unterbelichtet“ wird, die andere aber nicht. Die eine Farbmixtur ändert ihr Aussehen damit stärker als die andere und beide, die bei D50 gleich aussahen, sehen nun unterschiedlich aus.

Metamerie von Druckfarben lässt sich farbphysikalisch nicht vermeiden und selbstverständlich werden Druckerzeugnisse unter den unterschiedlichsten Lichtquellen betrachtet. Dass man sich in der Druckindustrie auf D50 auf Umgebungslicht für die Abmusterung von Druckerzeugnissen geeinigt hat, hat also keinerlei physikalische, sondern nur rein kontraktuelle Ursachen: Das Druckerzeugnis mag unter anderem Umgebungslicht anders aussehen, solange es aber unter D50 betrachtet so aussieht wie vom Auftraggeber gewünscht, hat der Auftragnehmer seine vertraglichen Verpflichtungen erfüllt.


tl;dr

Der Weißpunkt ist beim Display-Farbmanagement eine entscheidende Größe; er muss mit der Lichtfarbe des Umgebungslichts übereinstimmen, sonst ist eine genaue farbliche Beurteilung von Bildern auf dem Display nicht möglich. Mit den heutigen LED-Leuchtmitteln ist das vergleichsweise einfach zu erreichen; nach ihrer Installation wird ihre Lichtfarbe mit einem Spektralphotometer gemessen und der entsprechende xy-Wert wird dann als Zielvorgabe für den Weißpunkt des Display-Farbprofils verwendet.

Der Weißpunkt beim Drucker-Farbmanagement hat keine physikalische, sondern eine vertragliche Bedeutung: Sieht das Druckergebnis unter D50-Normlicht aus wie vom Auftraggeber gewünscht, ist der Vertrag erfüllt. De facto wird das Druckergebnis unter anderem Licht betrachtet aufgrund der Metamerie der Druckfarben physikalisch zwingend mehr oder weniger stark abweichen.

Ich erinnere mich gut an die damalige Aufregung um das i1Display 2, weil der Test, der das Ganze losgetreten hat, von mir war.
Das Erstere ist halt ein Kolorimeter und das Letztere ein Spektralphotometer. Siehe oben den Beitrag um 3:27 Uhr.
Das DTP94 war ein wirklich gutes Kolorimeter für sRGB-Displays. Für Displays mit anderen Farbräumen halt nur für einige wenige, für die iColor Display (die zugehörige Quato-Software) die Transformationsfunktionen kannte – siehe wiederum den Beitrag oben.
Die GUI von iColor Display war furchtbar, aber die erstellten Profile die besten.
Praktisch dieselbe Technologie (vom gleichen Ingenieurbüro) steckte auch in basICCcolor display, basICCcolor gab es dann auch nicht mehr, aber jetzt gibt es zumindest die Software wieder. Einige heftige Bugs, wieder schauderhafte GUI, aber ebenfalls wieder: die besten Display-Profile.

Und wie bestimmen die Geräte den Weißpunkt des Umgebungslichts?

Ich habe, um den Rahmen nicht völlig zu sprengen, hier vereinfacht und geschlampt und muss das gerechterweise jetzt prompt büßen.

Also, hier das uv-Chrominanz-Diagramm (wie das xy-Chrominanz-Diagramm, nur anders skaliert und in der Beleuchtungstechnik bevorzugt verwendet) mit Schwarzkörperkurve (der, die angibt, „in welcher Lichtfarbe Metall glüht“):



Und hier noch der für Beleuchtung wichtige Ausschnitt:



Ich finde in der Schwarzkörperkurve Rot (Infrarot gehört nicht zum sichtbaren Licht, um das es hier geht), Orange, Gelb, Weiß und (leichtes) Violett/Ultraviolett. Mit Letzterem hast Du natürlich völlig recht, UV-Strahlung kennt als Begriff jedes Kind, aber ich verwechsle, sorry, chronisch Violett und Purpur, das man statt Violett für gesättigtere Violett-Töne verwenden sollte. Subjektiv würde ich in der Ausschnitts-Grafik ohne Kontextwissen die Farbe links unten aber vermutlich auch eher (hell)blau als violett nennen.

Also: streiche Grün-Violett-Achse, verwende Grün-Purpur-Achse.

Dann stimmt meine Aussage aber: ich sehe keinen Punkt, wo die Schwarzkörperkurve in den Grün-Bereich gelangen würde. Und gesättigtes Blau streng genommen auch nicht, das käme ja erst nach Violett/Hellblau und existiert als Lichtfarbe nicht.

Präzisierter Satz:
Mit steigender Temperatur verschiebt sich diese Lichtfarbe bekanntlich von Rot nach Violett, aber nicht von Grün nach Purpur.

Ohne Grafik und umgangssprachlich finde ich meinen ursprünglichen Satz aber immer noch anschaulicher.
Die dominante Änderung ist halt Rot/Gelb → Blau/Violett. Jeder sagt ggf., er will Licht mit einem höheren Rot- oder Blauanteil; niemand sagt, er will Licht mit einem höheren Grün- oder Purpuranteil. Sowohl für schwarze Körper („glühendes Metall“) als auch Tageslicht und Tageslicht in Innenräumen ist nur die Angabe eines Parameters erforderlich, weil der andere (der mit den Grün/Purpur-Anteilen) sich zwar auch verändert, sich aufgrund der definierten Kurven für schwarze Körper, Tageslicht und Tageslicht in Innenräumen aber stets rein rechnerisch ergibt. Das ist der springende Punkt. Und die Notation in CCT und Δuv zeigt (im Gegensatz zu uv oder xy) dabei auch deutlich, welcher Parameter als der primäre wahrgenommen wird (CCT) und welcher als der abhängige sekundäre (Δuv). Und die Farbtemperatur (CCT) wird immer mit rötlicher/gelblicher und bläulicher beschrieben.
Das verstehe ich jetzt nicht. In einem bestimmten Farbraum ist der Weißpunkt doch fix (er ist ja gerade Teil der Definition des Farbraums) und verändert sich überhaupt nicht?

Weia at his best - das ist großartig. Bei der Plankverteilung und der Sache mit dem Metall (weil es je für jedes Metall anders ist) bin ich dann ausgestiegen.

Ich gratuliere zu diesem Beitrag.

Diesei ihm verziehen. Eigentlich muss es Schwarzkörperstrahler heißen, aber das weiß er selbst am besten.

Auf jeden Fall einmal Danke an Weia für die ausführlichen und kompetenten Kommentare, gerade im Bereich Farbmanagement und der Farbwahrnehmung kann man fast immer was dazulernen.

Die letzten Neuerungen hatte ich nicht mehr so genau verfolgt. Da war doch auch etwas mit einem neueren Standard in der Messung der Lichtspektren, TLCI oder ähnlich, welches die Schwächen des CRI (weswegen ja z. B. R9 eine gewisse Bekanntheit erreicht hat) ausgleichen, bzw. damit in einem umfassenderen System zusammenbringen sollte? Einer der Lichtmesser von Sekonic hat das doch schon mit an Board, soweit ich mich an ein Review (aus der YouTube-Universität) errinern kann.

Als ehem. Farbmanager Printmedien (RheinMain) bin ich ja richtig begeistert, mal etwas darüber hier zu lesen.
Weia's ursprüngl. Ausführung war im Kern sehr gut und richtig - daran sollte/kann man sich halten.
Alles weitere ist (un-)fachspezifisches Popelziehen.
Wenn man sich einen Überblick über die "Reichweite" - auch Gammut genannt- eines Profils verschaffen möchte, ist Colorsync ein sehr nettes Hilfsmittel. (Handhabung bitte googeln).
Aufgabe eines Farbprofils ist die farbmetrische Deffinition eines Mediums wie Monitore, Scannern, Kamerachips, Druckpapiere und deren Darstellungseigenschaften von Farbe. Kurz: alles was mit Farbe zu tun hat und am Gesamtprozess beteiligt ist.
Hat man zwei verschiedene "Teilnehmer" inkl deren farbmetrischer Deffinition (Profil), geht es um die "Übersetzung" einer Farbe (Sinneseindruck anfgrund unserer drei Farbrezeptoren/ Zapfen) von einem Gammut in ein anderes. Zum Beispiel RGB zu CMYK im Printbereich.
BTW: Vermittler im Hintergrund ist immer ein LookUpTable (LUT) in dem künstlichen Farbraum Lab.

Es macht Sinn ein Medium zu deffinieren (zB Monitor) um ein allgemein verlässlichen Eindruck einer Farbe zu bekommen.
Irrglaube 1: zwei kalibrierte Monitore zeigen das gleiche Bild/ Farbe.
Irrglaube 2: ein neuer Monitor ist gut kalibriert.
Die meisten Hersteller möchten Hardware verkaufen, sprich: Brilliant kreischende Farben, Weißpunkte um die 90 ( Bläulich kalt) und hell was das Zeug hergibt.
Teure Produkte sind da schon seriöser in Farbe und Gammut (eine billige Büromöhre ist mit sRGB gut für Zahlen und Buchstaben).

Ich möchte auch abschließend darauf verweisen, das es zwar Sinn macht, einen Laptop zu kalibrieren; man erhält anschl. eine "homogenen" Farbverteilung, doch durch zwangsläufig unterschiedlichen Betrachtungswinkel ändert sich der Farbeindruck aber deutlich und eine verlässliche Beurteilung ist schlicht unmöglich.

Lasst die Kirche im Dorf

Ich verstehe nicht ganz, was Du damit meinst. Alles weitere war die Beantwortung von Fragen, die doch legitim und nachvollziehbar waren und wo ich auch nicht sehe, wo ich sie nicht fachgemäß beantwortet hätte (von bewusst vereinfachenden Darstellungen wie „glühendes Metall“ statt Schwarzkörper mal abgesehen).
Auch Deine weiteren Ausführungen widersprechen meinen doch in keiner Weise, mit einer Ausnahme:
Wenn sie auf dieselben Zielvorgaben (Weißpunkt, Farbraum, …) kalibriert sind und von vergleichbarer Qualität, tun sie das im Rahmen ihrer technischen Möglichkeiten* natürlich, sonst wäre der ganze Aufwand ja sinnlos.

*) dass ein Billigdisplay nicht plötzlich einem Pro Display XDR gleicht, nur weil man es mit denselben Zielvorgaben kalibriert und profiliert, dürfte sich von selbst verstehen.

Weia
ich las das so, das eher andere gemeint waren

Naja, neu liegt im Auge des Betrachters – TLCI wurde vor rund 50 Jahren entwickelt 😂 (2012 allerdings aktualisiert) und ist speziell an die Bedürfnisse von Film und Fernsehen angepasst.

Aktuell, aber noch wenig verbreitet, ist TM-30, der weit genauer ist, da er auf 99 statt wie der CRI auf 14 Farbproben beruht. Es bleibt zu hoffen, dass das dereinst die Standardangabe für Lichtqualität wird, aber im Augenblick kann man froh sein, wenn der Hersteller eines Leuchtmittels den CRI angibt.

Freut mich, dass es dich erheitert. Na ja, Zeit ist eben relativ:

TLCI (The Television Lighting Consistency Index ) was developed by the EBU (European Broadcasting Union) Technical Committee in November 2012.

Ich fand nach kurzer Suche jedenfalls keine Quelle dass es den Begriff TLCI schon seit 50 Jahren gibt, auch wenn die Grundlagen und Ideen dafür soweit zurückliegen.

Aber vielleicht hätte ich besser schreiben sollen, dass meiner Wenigkeit der Begriff recht neu war. Scheint man muss hier wirklich gut aufpassen aus seine Wortwahl.

Habe nun doch noch einen Report der BBC-Research-Abteilung zu dem "The Television Lighting Consistency Index" gefunden, der tatsächlich schon 1971 veröffentlicht wurde.

Die aktuelle Fassung, ja …
In dem verlinkten Wikipedia-Artikel steht das unter Geschichte.
Tut mir leid, das Letzte, was ich wollte, war, Dir auf die Füße zu treten. Ich fand’s in einem ganz harmlosen Sinne einfach lustig.

Ok, ja in der schriftlichen Kommunikation ist es nicht immer ganz leicht Stimmungen und Befindlichkeiten richtig einzuordnen. Bleibt ja noch die vage Hoffnung, dass das mit VR Headset OS v3.5 dann vielleicht einfacher wird.

Passend zum anderen Thema: Ich stell mir grade vor, wie wir uns alle die Kommentare hier per KI mit mehr oder weniger passenden Stimmungen und Emotionen vorlesen lassen

@MikeMuc
<<ich las das so, das eher andere gemeint waren>>
Exakt

@Weia
<<Alles weitere ist (un-)fachspezifisches Popelziehen.>>
Ich weiß nicht was es daran nicht zu verstehen gibt.
Viele Normalverbraucher möchten sich hier einfach informieren um eine Vorstellung zu bekommen; das Thema ist ja nicht ganz einfach.
Da ist eine einfache Darstellung hilfreicher als die Debatte um x-, y-Werte eines Weißpunktes oder Schwarzkörpers. Kann man natürlich machen.

Ich zitiere: "Warum ist Farbphysik so vertrackt?"
Ich denke, weil so einige eben Popelziehen anstatt auf dem Boden zu bleiben.

<<Wenn sie auf dieselben Zielvorgaben (Weißpunkt, Farbraum, …) kalibriert sind und von vergleichbarer Qualität, tun sie das im Rahmen ihrer technischen Möglichkeiten* natürlich, sonst wäre der ganze Aufwand ja sinnlos.>>
Wir hatten ca 25 Hightech-Monitore, annähernd gleiche Charge. Die Darstellung war nie gleich. Kommt halt auf den Anspruch an.

Weia, versteh mich bitte nicht falsch. Deine Beiträge weiß ich schon sehr zu schätzen (wie so mancher hier).
Ich habe lediglich versucht, das Thema einfach rüber zu bringen, sodaß jeder was davon hat.
Das Problem liegt ja in der Praxis, wo eine Farbabstimmung mit unkalibriertem Material getätigt wird und anschließend die Gesichter lang und länger werden. Da kann man natürlich mit Spezifikationen eines Weißpunktes kommen - die Rechnung wird trotzdem nicht bezahlt.
Ein gesunde Übersicht ist da schon hilfreicher.

Genau dem habe ich mit meinem Ausgangsbeitrag ja versucht Rechnung zu tragen.
Jein. Ich gebe zu, das der theoretische Teil, der der xy-Tabelle vorgeschaltet war, eher knifflig ist, aber ich will halt auch nicht einfach xy-Werte servieren, ohne dass der Hintergrund auch nur annäherungsweise verstanden und alles nur blind befolgt wird. Die xy-Werte-Tabelle selbst ist aber hands-on, wenn man für Alltagssituationen ein paar Tageslichtprofile für verschiedene Weißpunkte haben will. Die xy-Werte sind nämlich gar nicht so einfach zu finden.

Allgemein finde ich, dass es in der Diskussion zu einem Artikel ruhig auch mal vertieft zugehen darf für diejenigen, die fragen und mehr wissen möchten, solange der Artikel selbst leicht verständlich ist
Hmm, normalerweise bin ich nicht sehr anspruchslos, aber das Problem ist mir so nie begegnet. (Ich hatte freilich auch noch nie 25 Monitore. 🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥🖥 )