Farben mit dem Kanalmixer anpassen – ein Rezept

Inhalt

1 Allgemeines
2 Die Theorie des Kanalmixers
3 Das RGB-Modell
4 Die Praxis mit dem Kanalmixer
5 Das Rezept für den Kanalmixer
6 Noch ein Beispiel
7 Weiterführende Links (auf externe Webseiten)

Ein Kanalmixer dient in einer Bildverarbeitung dazu, Farben zu anzupassen. Oder besser gesagt: er verändert die Farbbalance. Es handelt sich um eines der ältesten und grundlegendsten Werkzeuge der Bildverarbeitung, so dass er in fast jeder Software zu finden ist. Aber er ist schwer zu beherrschen, weshalb ihn viele (wie auch ich selbst) nach anfänglichen gescheiterten Versuchen nicht mehr benutzen. Schließlich gibt es ja viele neuere Werkzeuge, um die Farben anzupassen.

Dann gibt es aber auch Menschen, die Videos über das Verändern von Farben zeigen und dazu den Kanalmixer statt eines der neueren Werkzeuge verwenden. Man denkt (oder zumindest ich dachte es): Das geht nicht gut, warum macht er das? Warum verwendet er diesen altertümlichen Kanalmixer? Aber ein paar Minuten später ist dann das Gegenteil zu sehen. Das Ergebnis ist gut – sehr gut. Aber ich habe nicht verstanden, wie welcher Regler warum eingestellt werden muss. Dabei ist die Logik der Regler doch ganz simpel. Das Geheimnis liegt in dem Verstehen des RGB Modells, das dem Kanalmixer zu Grunde liegt. In den Videos wird das auch erklärt, aber ich habe es nicht verstanden.

Also habe ich mir Zeit genommen, viel Zeit genommen, und versucht den Kanalmixer zu verstehen. Ich habe an Farbtafeln getestet, wie sich die Farben verändern, mich an Bildern versucht, viele weitere Videos dazu angeschaut, bis es dann irgendwann “Klick” gemacht hat. Die Erkenntnisse möchte ich in diesem Artikel beschreiben, so dass eine weitere Quelle zur Verfügung steht, die dieses (aus meiner Sicht) schwer verständliche Werkzeug beschreibt und hilft es zu verstehen. Der Nebeneffekt der ganzen Aktion war, dass ich ein besseres Verständnis von Farben bekommen habe.

Allgemeines

Ich beziehe mich in diesem Artikel auf die Software Darktable. Aber die Erkenntnisse sollten auf jede andere Software übertragbar sein, die einen Kanalmixer zur Verfügung stellt.

In Darktable ist der Kanalmixer Teil des Moduls Farbkalibrierung. Dieses Modul wird/kann auch zum Anpassen des Weißabgleichs verwendet werden. Dazu besitzt es einen separaten Reiter mit eigenen Reglern. Aber auch ohne diesen Reiter ist mit einem Kanalmixer alleine ein Weißabgleich möglich.

Für die Farbkanäle wird ein bestimmter Wertebereich verwendet. Ich beziehe mich hier auf 8-Bit Werte, also den Bereich von 0..255. Im Kanalmixer wird bei den Reglern mit Zahlen gearbeitet, die einen Faktor darstellen. Andere Programme arbeiten hier mit Prozentwerten. 1,000 in Darktable entspricht dabei 100%.

Die Theorie des Kanalmixers

Der Kanalmixer verändert die Pixel eines Bildes. Ein Pixel besteht im RGB-Modell aus den Grundfarben Rot, Grün, Blau. Der Kanalmixer mischt diese Grundfarben (Kanäle) in veränderter Weise, so dass ein Pixel eine andere Farbe bekommt. Das bedeutet es gibt einmal das Eingangspixel mit den Werten für Rot, Grün, Blau und dann das Ausgangspixel, bei dem diese Werte für Rot, Grün, Blau mit Hilfe der Regler verändert wurden. Diese Veränderung wird für alle Pixel mit den gleichen im Kanalmixer eingestellten Werten durchgeführt.

Es gibt also drei Eingangswerte und drei Ausgangswerte und da alles gemischt wird – also jeder mit jedem – gibt es 3×3=9 Regler im Kanalmixer, die typischerweise auf 3 “Seiten” (in Darktable auf Reiter, in anderer Software auf entsprechende andere GUI-Elemente) verteilt werden. Eine Seite besitzt drei Regler und dient zum Verändern eines Ausgabekanals.

Der Reiter R dient zum Verändern des Rotanteils im Ausgabewert. Zu jedem Eingangswert gibt es einen Regler, also Input R, Input G, Input B. Alle Regler in diesem Reiter verändern nur den Rotanteil. Wenn also der Wert für Input G erhöht wird, dann bedeutet das nicht, dass Rot mehr Grün wird, sondern dass der Rotanteil (genauso wie beim Regler Input R) erhöht wird. Das bedeutet oft, dass das Pixel an Rot zunimmt. Aber es kann auch bedeuten, dass es weiß wird. Das ist einer der Punkte, die das Verständnis des Kanalmixers so schwierig machen: Rot wird erhöht und daraus wird Weiß? Nein. Doch. Vielleicht.

Der Begriff Rot (und auch Rotanteil in gewissem Maße) ist nicht gut gewählt. Hier geht es nicht um die Farbe Rot, sondern um die Komponente Rot im RGB-Modell. Diese Komponente besitzt bei Weiß den Wert 255 ebenso wie bei Rot, Orange, Gelb, Magenta, Pink. Um diese Verwirrung zu vermeiden, werde ich in Zukunft für den Farbkanal Rot den das Kürzel R verwenden, so wie es Darktable auch schon im Modul macht. Also:

Die Regler des Reiters R dienen zum Verändern des Wertes für den Farbkanal R.

Dem Ganzen liegt folgende Formel zugrunde:

R(neu) = R*<Input R> + G*<Input G> + B*<Input B>

wobei mit <Input R|G|B> die Werte der Regler gemeint sind.

Standardmäßig steht Input R auf 1 und die anderen auf 0. Damit erhält man:

R(neu) = R*1 +G*0 +B*0 = R*1 = R -> R(neu) = R

Es findet also keine Veränderung statt.

Entsprechendes gilt für die anderen beiden Reiter analog:

Die Regler des Reiters G dienen zum Verändern des Wertes für den Farbkanal G.

G(neu) = R*<Input R> + G*<Input G> + B*<Input B>

Natürlich sind hier mit <Input R|G|B> nicht die gleichen Regler wie oben gemeint, sondern eben die des Reiters G, die völlig andere Werte haben können. Aber es werden die gleichen Eingabewerte des Eingangspixels verwendet.

Die Regler des Reiters B dienen zum Verändern des Wertes für den Farbkanal B.

B(neu) = R*<Input R> + G*<Input G> + B*<Input B>

Somit ist die Theorie des Kanalmixers eigentlich doch ganz einfach und das einheitliche Verhalten der Reiter trägt dazu bei.

Die Schwierigkeit besteht in der Praxis, weil es uns schwer fällt, anhand einer Farbe auf die RGB-Komponenten zu schließen und umgekehrt. Also besteht der nächste Schritt darin, sich das RGB-Modell anzuschauen und in der Praxis immer wieder zur Rate zu ziehen.

Das RGB-Modell

Jede Farbe setzt sich aus den Komponenten R G B zusammen.

Innerer Punkt
- Weiß besteht aus allen Komponenten (255,255,255)
Innerer Kreis
- Rot besteht aus 100%R (255,0,0)
- Grün besteht aus 100%G (0,255,0)
- Blau besteht aus 100%B (0,0,255)
Mittlerer Kreis
- Gelb entsteht aus Rot+Grün -> 100%R, 100%G (255,255,0)
- Cyan entsteht aus Grün+Blau -> 100%G, 100%B (0,255,255)
- Magenta entsteht aus Rot+Blau -> 100%R, 100%B (255,0,255)
Äußerer Kreis
- Orange entsteht aus Rot+Gelb -> 100%R, 50%G (255,128,0)
- Gelbgrün entsteht aus Gelb+Grün -> 50%R, 100%G, (128,255,0)
- Blaugrün entsteht aus Cyan+Grün -> 100%G, 50%B (0,255,128)
- Hellblau entsteht aus Cyan+Blau -> 50%G, 100%B (0,128,255)
- Lila entsteht aus Blau+Magenta -> 50%R, 100%B (128,0,255)
- Pink entsteht aus Maganta+Rot -> 100%R, 50%Blau (255,0,128)

Dann hätten wir noch die Farbe Schwarz und die Graustufen zwischen Schwarz und Weiß. Wie auch bei Weiß, sind hier alle Werte gleich. Bei den Graustufen verringern sich die Werte in allen Kanälen gleichmäßig, bis sie bei Schwarz auf 0 ankommen.

Auch bei den anderen Farben gibt es Abstufungen mit denen die Farben heller oder dunkler werden. Hier werden alle Komponenten ebenfalls um einen festen Betrag erhöht (heller) oder erniedrigt (dunkler), mit der Ausnahme, dass keine Komponente größer als 255 oder kleiner als 0 werden kann.

Beispiel: Gelb (255,255,0), Pastell gelb (255,255,153), Dunkelgelb/Olive(102,102,0)

Natürlich sind das nicht alle Farben. Es können noch viele weitere entstehen, indem die Farben im äußeren Kreis wieder gemischt werden und diese wiederum gemischt werden, so dass unendlich viele weitere Kreise entstehen. Aber schon beim vierten Kreis gehen einem die Namen für die Farben aus und die Unterschiede zwischen den Farben werden immer geringer. Ich denke für das Verständnis des Kanalmixers reicht der dritte Kreis aus.

Die Praxis mit dem Kanalmixer

.. besteht in einigen Regeln, die ich herausgearbeitet habe, um mit dem Kanalmixer umzugehen. Es ist sozusagen ein Rezept für den Kanalmixer.

Weißabgleich erhalten

Mit dem Kanalmixer kann man auch einen Weißabgleich vornehmen, indem man die Regler so einstellt, dass die Farbe, die weiß/grau sein soll in allen Komponenten des gleichen Wert erhält. Das soll hier jedoch nicht geschehen. Der Weißabgleich soll über das entsprechende Modul (Weißabgleich oder der Reiter CAT bei Darktable) eingestellt werden. Hier kann dann auch der Abgleich etwas wärmer oder kühler eingestellt werden, je nachdem wie man es gerne hätte.

Der Kanalmixer soll nur dazu dienen, die übrigen Farben zu verändern. Aber, er soll auch nicht den eingestellten Weißabgleich zerstören, sondern ihn so erhalten, wie er von dem entsprechenden Modul eingestellt wurde. Das ist dann der Fall, wenn die Summe der Regler in jedem Tab 1 ergibt.

Das bedeutet also, wenn der Regler Input R um 0,2 erhöht wird, dann müssen die Regler Input G und Input B um insgesamt 0,2 erniedrigt werden.

Schritt 1: Welche Farbe soll verändert werden?

In diesem Schritt schaue man sich das Bild an und überlegt, welche Farbe verändert werden soll.

Beispiel:

Hier soll das Gelb der Sonnenblume mehr in ein Orange übergehen.

Also schaut man sich mit der Pipette den RGB Wert der Farbe an:

247, 200, 0.

Schritt 2: Wie wird die Veränderung erreicht?

Bei diesem Beispiel soll aus Gelb ein Orange-Ton werden. Orange hat

255, 128, 000

Hier geht es jetzt nicht darum, genau den gleichen Ton zu treffen. Oft würde das auch gar nicht gut aussehen. Es geht eher um die Richtung. Vergleicht man den Gelb-Ton aus dem Bild mit Orange:

247, 200, 000
255, 128, 000

erkennt man, dass der Kanal G verringert werden muss um in den Bereich Orange zu kommen.

Also ist der Reiter G der richtige um diese Änderung zu erreichen, denn nur mit diesem kann der Kanal G verändert werden.

Schritt 3: Wodurch wird die Änderung (am besten) erreicht?

Der Reiter G besitzt drei Regler. Mit jedem kann der G-Kanal verändert werden. Frage wäre also, welcher Regler kommt in Frage. Hier sollte man sich nochmal die Ausgangsfarbe anschauen:

247, 200, 000

Wird der Regler Input B verwendet, dann hat das auf diese Farbe keine Auswirkungen, weil der B-Anteil 0 ist und durch Multiplikation nicht geändert werden kann. Anderes ist es bei den anderen beiden Reglern. Hier sind bei schon bei kleinen Werten hohe Veränderungen zu erwarten, weil die Komponenten hohe Werte besitzen. Also nimmt man hier den Regler R, weil dies der höchste Wert ist.

Aber es gibt noch einen anderen Grund, sich für diesen Regler zu entscheiden. Das Bild enthält viele Grüntöne, bei denen die Komponente G ebenfalls sehr hoch ist. Diese sollen so wenig wie möglich geändert werden.

Also wird der Wert für den Regler Input R im Reiter G erniedrigt und führt so zu einem Orange für die Blüte. An der Pipette kann man sehen, dass der Kanal G abgenommen hat

268, 164, 019

Das sich hier auch die Werte für die Kanäle R und B geändert haben und sogar über 255 gehen, hängt mit den Farbräumen, dem szenenbezogenen Workflow und dem Monitor-Profil zusammen. Dies sollte man ignorieren. Auch dass der Wert 128 für G nicht erreicht wird, ist nicht von Belang.

Bei der Entscheidung, welche Regler zu verändern sind, sind die RGB-Werte sehr nützlich.

Wenn es aber um den Betrag der Änderung geht, sollte man sich auf sein Auge verlassen und etwas mit den Werten spielen.

Schritt 4: Den Weißabgleich wieder herstellen

Durch die Erniedrigung der Werte im Kanal G hat sich der Weißabgleich verändert. Der G-Kanal wurde ja nicht nur in den Gelbtönen geändert, sondern in allen Farben, die im Kanal R einen Wert > 0 besitzen, weil die Änderung über den Regler Input R vorgenommen wurde. Grautöne und weiß besitzen in allen Kanälen den gleichen Wert und sind somit immer betroffen. Um diese Änderung wieder rückgängig zu machen, ohne den Orange-Ton wieder zu entfernen, sind deshalb die anderen Regler des Reiters zu ändern.

Der Weißabgleich ist dann wieder hergestellt, wenn die Summe der Regler 1 ergibt.

Das hatte ich ja schon oben so beschrieben. Frage wäre jetzt nur, welcher Regler zu verwenden wäre. Auch hier hilft der RGB Wert weiter (der ursprüngliche, so wie der neue)

247, 200, 000
268, 164, 019

Würde man Input G verwenden, dann wäre das Gelb/Orange der Blume ebenfalls betroffen, weil auch hier ein relativ hoher Wert für den G-Kanal vorliegt. Also verwendet man den Kanal mit dem niedrigsten Wert: Input B.

Der Wert -0,250 ergibt sich relativ einfach aus der Formel:

Input R + Input G + Input G = 1

Das mag nicht immer so gut funktionieren, wie in diesem Beispiel. Hätte es jetzt Bereiche mit Cyan gegeben, dann würden auch diese im Kanal G geändert. Das eine andere Farbe durch die Anpassung geändert wird, ist meistens so. Welche Farbe (Farbbereich) “geopfert” wird, wird durch die Entscheidung für die Regler zur Wiederherstellung des Weißabgleichs bestimmt. Aber nicht selten ist eine solche Änderung der Bildwirkung sogar zuträglich und/oder sie macht den Reiz des Ganzen aus. Bei diesem Beispiel wären es die Blautöne gewesen, wenn das Bild welche enthalten hätte.

Und es ist natürlich nicht immer so, dass nur ein Regler geändert werden kann/soll. Der Wert von -0,250 kann auch auf die anderen beiden Regler verteilt werden. Welches das beste Verhältnis ist, kann am besten am Bild selbst beurteilt werden.

Wenn andere Farben geändert werden sollen, kommt es auch vor, dass statt einer zwei Komponenten geändert werden müssen. Hier sind dann bei den Schritten beide Komponenten zu betrachten und die Regler in zwei der drei Reiter anzupassen.

Das Rezept für den Kanalmixer

besteht somit aus folgenden Schritten:

Was soll verändert werden? Auswahl der Farbe, des Farbbereichs.
Wie kann das erreicht werden? Bestimmen des Zielkanal und somit der Reiter.
Womit kann das (am besten) erreicht werden? Bestimmen des Quellkanals und somit der Regler.
Wiederherstellen des Weißabgleichs. Anpassen der übrigen Regler.

oder zum Merken: Was, Wie, Womit, Wiederherstellen: WWWW.

Noch ein Beispiel

Was soll verändert werden?

Die Farbe des Gradierwerks soll von Braun mehr ins Orange gehen und so etwas mehr leuchten. Die Pipette zeigt einen Braunton an mit

080, 057, 030

Wie kann das erreicht werden?

Orange hat den RGB-Wert

255, 128, 000

Also wäre hier der R zu erhöhen, weil hier die größten Unterschiede bestehen. Vielleicht ist auch noch G zu erhöhen, weil dort auch große Unterschiede bestehen. Aber mal sehen, es soll ja kein reines Orange werden, sondern nur in die Richtung gehen. Also wäre erstmal der Reiter R die erste Wahl.

Womit kann das erreicht werden?

Auch wenn die Unterschiede in den RGB-Werten des Brautons nicht so groß sind, ist R mit 80 der größte Wert. Also wird es der Regler Input R.

Weißabgleich wiederherstellen

Hier stellt sich die Frage Input G, Input B oder eine Mischung aus beiden. Das der Rest des Bildes viel Blau enthält und Blau wenig bis gar keine Werte im R-Kanal hat, entscheide ich mich den Regler Input B.

Das Ergebnis

.. belohnt einen dann mit dem gewünschten Orange-Ton und einem ins türkis gehenden Himmel. Für die Darkable-Kenner: Am Vectorscope- Histogramm kann man schön sehen, wie die Werte von Gelb mehr Richtung Rot gehen und von Blau mehr in Richtung Cyan.