CMYK-Farbmodell
Das CMYK-Farbmodell (auch als Prozessfarbe oder Vierfarbmodell bekannt) ist ein subtraktives Farbmodell, das auf dem CMY-Farbmodell basiert und im Farbdruck verwendet wird, und wird auch zur Beschreibung des Druckprozesses selbst verwendet. CMYK bezieht sich auf die vier Farbplatten, die in einigen Farbdrucken verwendet werden: Cyan, Magenta, Gelb und Key (Schwarz). ⓘ
Beim CMYK-Modell werden die Farben teilweise oder vollständig auf einem helleren, in der Regel weißen, Hintergrund maskiert. Die Farbe reduziert das Licht, das sonst reflektiert würde. Ein solches Modell wird subtraktiv genannt, weil die Tinten die Farben Rot, Grün und Blau vom weißen Licht "abziehen". Weißes Licht minus Rot ergibt Cyan, weißes Licht minus Grün ergibt Magenta, und weißes Licht minus Blau ergibt Gelb. ⓘ
In additiven Farbmodellen wie dem RGB-Modell ist Weiß die "additive" Kombination aller Primärfarben, Schwarz ist die Abwesenheit von Licht. Beim CMYK-Modell ist es umgekehrt: Weiß ist die natürliche Farbe des Papiers oder eines anderen Hintergrunds, Schwarz ergibt sich aus einer vollständigen Kombination farbiger Druckfarben. Um Tintenkosten zu sparen und tiefere Schwarztöne zu erzeugen, werden ungesättigte und dunkle Farben durch Verwendung von schwarzer Tinte anstelle der Kombination von Cyan, Magenta und Gelb erzeugt. ⓘ
CMYK-Separation, simuliert mit Bildbearbeitungssoftware:
1. Cyan (C),
2. Magenta (M),
3. Yellow (Y),
4. Key (K),
5. CM,
6. CMY,
7. CMYK ⓘ
Das CMYK-Farbmodell ist ein geräteabhängiges Farbmodell. Es beschreibt vordergründig nur, zu welchen Anteilen ein Ausgabegerät die Farbbestandteile kombinieren soll, um einen bestimmten Farbton herzustellen. Wie ein solcher Farbton im Druck aussieht, hängt von der Drucktechnik, den eingesetzten Grundfarben und sogar von der zu bedruckenden Oberfläche ab. ⓘ
Die Abbildung geräteunabhängiger Farbmodelle (meist der Lab-Farbraum) auf das CMYK-Farbmodell erfolgt über genormte Farbprofile, welche geräteabhängige Eigenschaften berücksichtigen und ausgleichen, um auch über verschiedene Ausgabegeräte hinweg ein möglichst einheitliches Druckbild zu erreichen. ⓘ
Halbtonraster
Beim CMYK-Druck ermöglicht die Rasterung (auch Rasterung genannt) eine geringere als die volle Sättigung der Primärfarben; winzige Punkte jeder Primärfarbe werden in einem Muster gedruckt, das so klein ist, dass der Mensch eine Vollfarbe wahrnimmt. Magenta, gedruckt mit einem 20-prozentigen Raster, erzeugt beispielsweise eine rosa Farbe, weil das Auge die winzigen magentafarbenen Punkte auf dem großen weißen Papier als heller und weniger gesättigt wahrnimmt als die Farbe der reinen magentafarbenen Tinte. ⓘ
Ohne Rasterung könnten die drei primären Prozessfarben nur als Farbblöcke gedruckt werden und daher nur sieben Farben erzeugen: die drei Primärfarben selbst sowie drei Sekundärfarben, die durch Überlagerung von zwei der Primärfarben erzeugt werden: Cyan und Gelb ergeben Grün, Cyan und Magenta ergeben Blau, Gelb und Magenta ergeben Rot (diese subtraktiven Sekundärfarben entsprechen in etwa den additiven Primärfarben), und die Überlagerung aller drei Farben ergibt Schwarz. Mit der Rasterung kann eine vollständige, kontinuierliche Farbpalette erzeugt werden. ⓘ
Rasterwinkel
Um die Druckqualität zu verbessern und Moiré-Muster zu reduzieren, wird das Raster für jede Farbe in einem anderen Winkel eingestellt. Die Winkel hängen von der Anzahl der verwendeten Farben und den Vorlieben des Druckers ab. Beim CMYK-Druck werden in der Regel die folgenden Rasterwinkel verwendet:
| C | 15° | 95° | 105° | 165° |
|---|---|---|---|---|
| M | 75° | 45° | 75° | 85° |
| Y | 0° | 10° | 90° | 90° |
| K | 45° | 75° | 30° | 105° |
Vorteile der Verwendung schwarzer Tinte
Das "Schwarz", das durch das Mischen von handelsüblichen Cyan-, Magenta- und Gelbtinten erzeugt wird, ist nicht zufriedenstellend, daher wird beim Vierfarbdruck zusätzlich zu den subtraktiven Grundfarben schwarze Tinte verwendet. Häufige Gründe für die Verwendung schwarzer Tinte sind:
- Bei der traditionellen Vorbereitung von Farbseparationen wurden die Umrisse von Vollton- oder Abtönungsfarbflächen durch eine rote Keyline auf dem schwarzen Strichmuster markiert. In einigen Fällen wurde eine schwarze Keyline verwendet, wenn sie sowohl als Farbindikator als auch als Umrisslinie diente, die in Schwarz gedruckt werden sollte, da die schwarze Platte normalerweise die Keyline enthielt. Das K in CMYK steht für die Keyline oder die schwarze Platte, die manchmal auch als Key Plate bezeichnet wird.
- Text wird in der Regel in Schwarz gedruckt und enthält feine Details (z. B. Serifen). Um bei der Wiedergabe von Text (oder anderen feinen Umrissen) auch nur leichte Unschärfen zu vermeiden, wäre bei der Verwendung von drei Druckfarben eine unpraktisch genaue Registrierung erforderlich.
- Eine Kombination aus 100 % Cyan-, Magenta- und Gelbtinte tränkt das Papier mit Tinte, so dass es langsamer trocknet, ausblutet oder (vor allem bei minderwertigem Papier wie Zeitungspapier) so stark geschwächt wird, dass es reißt.
- Obwohl eine Kombination aus 100 % cyanfarbener, magentafarbener und gelber Tinte theoretisch das gesamte sichtbare Lichtspektrum vollständig absorbieren und ein perfektes Schwarz ergeben sollte, bleiben die praktischen Tinten hinter ihren idealen Eigenschaften zurück, und das Ergebnis ist eine dunkle, trübe Farbe, die nicht ganz schwarz erscheint. Schwarze Tinte absorbiert mehr Licht und ergibt ein viel besseres Schwarz.
- Schwarze Tinte ist preiswerter als die Kombination von farbigen Tinten, die Schwarz ergibt. ⓘ
Ein Schwarz, das nur mit CMY-Tinten hergestellt wird, wird manchmal als Verbundschwarz bezeichnet. ⓘ
Wenn ein sehr dunkler Bereich gewünscht wird, wird zunächst eine farbige oder graue CMY-"Schicht" aufgetragen, dann eine vollflächige schwarze Schicht, die ein sattes, tiefes Schwarz ergibt; dies wird als sattes Schwarz bezeichnet. ⓘ
Die Menge an Schwarz, die als Ersatz für die anderen Druckfarben verwendet wird, ist variabel und hängt von der Technologie, dem Papier und der verwendeten Druckfarbe ab. Bei der Entscheidung über die endgültige Mischung werden Verfahren zur Entfernung von Unterfarben, zur Hinzufügung von Unterfarben und zur Ersetzung von Graukomponenten eingesetzt; je nach Druckaufgabe werden unterschiedliche CMYK-Rezepte verwendet. ⓘ
Die zusätzliche Druckfarbe Schwarz (Key), für die das CMYK-Farbmodell entworfen wurde, ist für den Zusammendruck der drei Bunttöne nötig, da diese theoretisch, aber nicht praktisch ein ausreichend tiefes Schwarz ergeben. Die Grundfarben des CMY-Farbraumes stehen für das subtraktive Farbmodell, wie dieses das Verhalten von Licht beschreibt. Für die im Druck verwendbaren Cyan-, Magenta- und Gelb-Pigmente gibt es keine Farbmittel, die die nötigen optischen Eigenschaften einer Optimalfarbe haben. Andererseits ist Schwarz für den Unbuntaufbau eines Bildes unbedingt nötig. Es wird bei der Separation des Bildes bestimmt, um zu vermeiden, dass zu viel Farbe übereinander gedruckt werden muss. Mithin: die realen Absorptionseigenschaften von Pigmenten für Druckfarben lassen keine solche Mischung zu, die mit drei Grundfarben tatsächlich ein tiefes Schwarz ergibt. Pigmente ergeben keine gleichmäßige Auslöschung der Intensitäten, sondern (bestenfalls) ein dunkles Braun. In der Praxis wird für ein reines tiefes Schwarz das Pigment Ruß genutzt. Zusätzlich wird gegen dessen natürlichen Rotstich meist mit Reflexblau geschönt. Zur Verbesserung des Kontrasts in dunklen Bild- oder Zeichnungsteilen wird Schwarz im Vierfarbdruck verwendet. Außerdem lassen sich die farbmetrisch korrekten Buntfarben technisch nicht effektiv nachstellen und der Bedruckstoff (meist ein Papier) ist farbmetrisch nicht neutralweiß. ⓘ
Andere Druckerfarbmodelle
Der CMYK- oder Prozessfarbendruck steht im Gegensatz zum Schmuckfarbendruck, bei dem spezielle Farbtinten verwendet werden, um die auf dem Papier erscheinenden Farben zu erzeugen. Einige Druckmaschinen sind in der Lage, gleichzeitig mit vierfarbigen Prozessfarben und zusätzlichen Schmuckfarben zu drucken. Hochwertige Druckerzeugnisse wie Marketingbroschüren und Bücher enthalten oft Fotos, die mit Prozessfarben gedruckt werden müssen, andere grafische Effekte, die Schmuckfarben erfordern (z. B. Metallic-Farben), und Veredelungen wie Lacke, die das glänzende Aussehen des Druckerzeugnisses verbessern. ⓘ
CMYK sind die Prozessdrucker, die oft einen relativ kleinen Farbraum haben. Verfahren wie das Pantone-eigene sechsfarbige (CMYKOG) Hexachrome erweitern den Farbraum erheblich. Helle, gesättigte Farben können mit CMYK oft nicht erzeugt werden, und helle Farben können im Allgemeinen das Raster sichtbar machen. Mit einem CcMmYK-Verfahren, bei dem dem CMYK helle Cyan- und Magenta-Tinten hinzugefügt werden, können diese Probleme gelöst werden. Ein solches Verfahren wird von vielen Tintenstrahldruckern, einschließlich Desktop-Modellen, verwendet. ⓘ
Vergleich mit RGB-Displays
Vergleiche zwischen RGB-Displays und CMYK-Drucken können schwierig sein, da die Technologien und Eigenschaften der Farbwiedergabe sehr unterschiedlich sind. Ein Computermonitor mischt rote, grüne und blaue Farbtöne, um Farbbilder zu erzeugen. Ein CMYK-Drucker verwendet stattdessen lichtabsorbierende Cyan-, Magenta- und Gelbtinten, deren Farben mit Hilfe von Dithering, Rasterung oder einer anderen optischen Technik gemischt werden. ⓘ
Ähnlich wie bei Monitoren erzeugen die beim Drucken verwendeten Tinten eine Farbskala, die "nur eine Teilmenge des sichtbaren Spektrums" ist, obwohl beide Farbmodi ihre eigenen spezifischen Bereiche haben. Daher kann es vorkommen, dass Gegenstände, die auf einem Computermonitor angezeigt werden, nicht vollständig mit dem Aussehen von gedruckten Gegenständen übereinstimmen, wenn in beiden Medien entgegengesetzte Farbmodi kombiniert werden. Bei der Gestaltung von Drucksachen sehen die Designer die von ihnen ausgewählten Farben in einem RGB-Farbmodus (auf ihrem Computerbildschirm), und es ist daher oft schwierig, sich ein Bild davon zu machen, wie die Farbe nach dem Druck aussehen wird. ⓘ
Spektrum des bedruckten Papiers
Um Farben zu reproduzieren, kodiert das CMYK-Farbmodell die Absorption von Licht und nicht dessen Emission (wie bei RGB). Die "K"-Komponente absorbiert alle Wellenlängen und ist daher achromatisch. Die Komponenten Cyan, Magenta und Gelb werden für die Farbwiedergabe verwendet und können als die Umkehrung von RGB betrachtet werden. Cyan absorbiert Rot, Magenta absorbiert Grün, und Gelb absorbiert Blau (-R,-G,-B). ⓘ
Konvertierung
Da sowohl der RGB- als auch der CMYK-Farbraum geräteabhängig sind, gibt es keine einfache oder allgemeine Konvertierungsformel für die Umrechnung zwischen den beiden Räumen. Die Konvertierung erfolgt in der Regel über Farbmanagementsysteme unter Verwendung von Farbprofilen, die die zu konvertierenden Räume beschreiben. Ein ICC-Profil definiert die bidirektionale Konvertierung zwischen einem neutralen "Profilverbindungs"-Farbraum (CIE XYZ oder Lab) und einem Farbraum, an dem wir interessiert sind, in diesem Fall sowohl RGB als auch CMYK. Die Genauigkeit der Konvertierung hängt vom Profil selbst, von der genauen Methodik und, da die Farbräume im Allgemeinen nicht übereinstimmen, von der Rendering-Absicht und von Beschränkungen wie z. B. der Farbmenge ab. ⓘ
ICC-Profile, die intern aus Nachschlagetabellen und anderen Transformationsfunktionen aufgebaut sind, sind in der Lage, viele Effekte der Farbmischung zu verarbeiten. Ein Beispiel ist die Tonwertzunahme, die sich als nichtlineare Komponente in der Farb-Dichte-Zuordnung zeigt. Komplexere Wechselwirkungen wie die Neugebauer-Mischung können in höherdimensionalen Lookup-Tabellen modelliert werden. ⓘ
Das Problem der Berechnung einer kolorimetrischen Schätzung der Farbe, die sich aus dem Druck verschiedener Farbkombinationen ergibt, wurde von vielen Wissenschaftlern behandelt. Eine allgemeine Methode, die sich für den Fall des Rasterdrucks herauskristallisiert hat, besteht darin, jede winzige Überlappung von Farbpunkten als eine von 8 (CMY-Kombinationen) oder 16 (CMYK-Kombinationen) Farben zu behandeln, die in diesem Zusammenhang als Neugebauer-Primärfarben bezeichnet werden. Die resultierende Farbe wäre eine flächengewichtete kolorimetrische Kombination dieser Primärfarben, außer dass der Yule-Nielsen-Effekt des Streulichts zwischen und innerhalb der Flächen die Physik und die Analyse verkompliziert; es wurden empirische Formeln für eine solche Analyse in Form von detaillierten Farbstoffkombination-Absorptionsspektren und empirischen Parametern entwickelt. ⓘ
Durch die Standardisierung der Druckverfahren können einige Profile vordefiniert werden. Eines davon sind die US-Spezifikationen für Rollenoffset-Publikationen (SWOP), deren ICC-Farbprofil in viele Software, einschließlich Microsoft Office, integriert ist (als Agfa RSWOP.icm). ⓘ
Grundlagen
Etymologie
Der Ursprung der Benennung des Schwarzanteils mit „K“ ist nicht eindeutig etymologisch herzuleiten. Standardwerke des Vierfarbdrucks halten fest, dass das „K“ in der Abkürzung CMYK von der Verwendung einer „Schlüsselplatte“ (Key plate) im Druck stammt. Dies ist die schwarz druckende Platte, an der die drei farbigen Druckplatten im Passer ausgerichtet werden. Für die Bezeichnung des Ausrichtens der Druckplatten in diesem Kontext ist jedoch der Begriff des Registers gesetzt. Die Bezeichnung „Key“ stammt folgerichtig auch nicht aus dem Plattendruck, sondern ist erheblich älter: Bereits 1843 wurde sie bei Rotationsdruckmaschinen verwendet, um mit Schlüsselschrauben (screw keys) die Farbmenge zu regulieren – ein dem Offsetdruck ähnlicher Mechanismus. Der Bezug zur schwarzen Farbe fehlt hierbei. Ein alternativer Erklärungsansatz führt zum Erfinder des Dreifarb- und Vierfarbdrucks, Jakob Christoph Le Blon. Bei ihm nahm im Dreifarbverfahren die blaue Farbe eine vergleichbare Position im Verfahren ein wie Schwarz im Vierfarbdruck, nämlich die Farbe, an der sich die anderen ausrichten. Dennoch kürzte Le Blon Blau im Dreifarbdruck nicht mit „K“, sondern mit „B“ ab. Ein letzter Herkunftsdeutungsversuch stellt fest, dass durch die Verwendung des „K“s anstelle des Buchstabens „B“ („Black“) die Wahrscheinlichkeit einer Verwechslung mit der Farbe Blau (blue) vorgebeugt wird, sodass das „K“ traditionell-pragmatische Gründe hat. ⓘ
Die Buchstabenreihenfolge „CMYK“ gibt nicht vor, in welcher Reihenfolge die Farben gedruckt werden oder wie sie zueinander ausgerichtet werden. Meist wird die alphabetische Reihenfolge für die drei Farbkomponenten bevorzugt. Weitere Schreibweisen sind verbreitet wie das umgekehrt alphabetische YMCK. Diese Schreibweise entspricht üblicherweise den Farbbelegungen in Vierfarbdruckmaschinen, wenn man sie entlang des Papierlaufes betrachtet: weißes Papier, darauf wird K, dann C, dann M und zum Schluss Y gedruckt, dann ist das Motiv abgeschlossen. Grundsätzlich sind zwar alle Schreibweisen möglich, als Industriestandard wird in der grafischen Industrie international meist CMYK verwendet. ⓘ
ISO-Skala (Euroskala)
Industrieller Farbdruck mit CMYK-Farben wird Druck nach Euroskala genannt, weil er sich farblich an der ehemaligen Europaskala orientiert. Diese Bezeichnung wird umgangssprachlich (vor allem in den USA als Euroscale) für den europäischen Offsetdruck gebraucht. Die Euroskala ist keine korrekte Norm; die korrekte Bezeichnung dafür ist ISO-Skala. Die zugehörige Normierung ISO 2846 definiert für Farblieferanten die Eigenschaften dieser Farben. In der ISO 12647-2 ist die Farbwirkung dieser Druckfarben auf unterschiedlichen Druckpapieren beschrieben. Zur praktischen Anwendung dieser Norm existieren ICC-Profile, beispielsweise „ISO Coated sb“ für den Druck auf gestrichenen Papieren. ⓘ
Farbtheorie
CMY-Farbraum und CMYK-Farbmodell
Das CMYK-Farbmodell ist ein generatives Farbmodell, es beschreibt die technischen Mischverhältnisse seiner vier Grundfarben unabhängig davon, welche Grundfarben (Farbvalenzen) letztlich verwendet werden. Die möglichen Werte für jede der vier einzelnen Farben liegen zwischen 0 % und 100 %. 0 % steht für unbedruckt und 100 % für eine Volltonfläche. ⓘ
Um farbtreue Druckergebnisse zu erzeugen, wurden diese mit den ISO-Standards 15929 und 15930 genormt. Dabei hat sich in der europäischen Druckindustrie PDF/X-3 als (Minimal)-Standard durchgesetzt. In Nordamerika ist das etwas weniger restriktive PDF/X-1a-Format Standard. Für farbverbindliche Drucke muss jede einzelne Komponente (beispielsweise Digicam, Scanner, Monitor, Druckertreiber, Tinte, Papier) profiliert werden. ⓘ
Auf der Abbildung „CMY-Farben“ sind die CMY-Farben in 20-prozentigen Gradierungssprüngen dargestellt. Die Grafik liegt im PDF/X-3-Format vor. Man verwendet für das CMYK-Farbmodell vier genormte Farbtöne, die Prozesscyan, Prozessmagenta, Prozessgelb (auch Eurogelb) und Prozessschwarz genannt werden. ⓘ
Anwendung
Drucktechnik
CMYK ist das Standardfarbmodell der Drucktechnik für den Vierfarbdruck. Das Farbmanagement innerhalb der digitalen Druckvorbereitung erfolgt über ICC-Farbprofile. ⓘ
Lichttechnik
Das CMYK-System wie auch RGB(W) kann als Farbmischsystem in der Veranstaltungstechnik verwendet werden. Hierbei werden mit elf dichroitischen Filtern die verschiedenen Farben erzeugt. In der Lichttechnik wird direkt mit Lichtern gearbeitet, wodurch die für Druckfarben beschriebenen beschränkten Eigenschaften entfallen, vielmehr wird Schwarz durch „Ausschalten“ erreicht. ⓘ