CMYK (Farbmodell) bzw. CMY (Farbraum)

Das CMYK-Farbmodell ist ein subtraktives Farbmodell, das die technische Grundlage für den modernen Vierfarbdruck bildet. Die englischsprachige Abkürzung CMYK, steht für die drei Grundfarben Cyan (Übergang von Grün zu Blau), Magenta (helles Purpur), Yellow (dt. »Gelb«) und den Schwarzanteil, der traditionell als Key¹⁾ (dt. »Schlüssel«) bezeichnet wird.

Das CMYK-Farbmodell ist ein geräteabhängiges Farbmodell. Es beschreibt nur, zu welchen Anteilen ein Ausgabegerät (i.d.R. ein Drucker bzw. eine Druckmaschine) die vier Grundfarben kombinieren soll, um einen bestimmten Farbton herzustellen. Wie eine sogenannte Prozessfarbe²⁾ im Druck dann tatsächlich aussieht, hängt von der Drucktechnik, den Umwelteinflüssen und von den zu bedruckenden Oberflächen (Bedruckstoff) ab.
Die Abbildung geräteunabhängiger Farbmodelle (z.B. RGB) aus dem Lab-Farbraum im CMYK-Farbmodell erfolgt über genormte Farbprofile, welche die geräteabhängigen Eigenschaften berücksichtigen und ausgleichen, um ein möglichst einheitliches Druckbild zu erreichen.

Die Buchstabenreihenfolge »CMYK« gibt nicht vor, in welcher Reihenfolge – beispielsweise im Offsetdruck – die vier Farben gedruckt werden oder wie sie zueinander ausgerichtet werden. Dafür wäre die korrekte Schreibweise KCMY, da diese üblicherweise den Farbbelegungen in Vierfarbdruckmaschinen entspricht, wenn man sie entlang des Papierlaufes betrachtet: Zuerst weißes Papier, darauf wird K, dann C, dann M und am Ende Y gedruckt. Als Industriestandard wird im grafischen Gewerbe international jedoch meist CMYK verwendet.

Subtraktive Farbmischung

Die subtraktive Farbmischung kann nicht einfach durch Umkehrung der additiven Farbmischung erklärt werden. Im Gegensatz zu dieser (einer physiologischen Farbmischung) handelt es sich hierbei um einen reinen physikalischen Vorgang, bei dem von einer Lichtquelle bestimmte Anteile ihres Farbspektrums entfernt bzw. absorbiert werden (subtraktiv = entfernend). Der für uns Menschen resultierende Farbreiz ist das von der Körperoberfläche (z.B. bedrucktes Papier) nicht-absorbierte, also das reflektierte oder durchgelassene Licht. Daher wird der Vorgang auch physikalische Farbmischung genannt.

Funktionsweise

Oberflächen erscheinen in bestimmten Farben – sogenannten Körperfarben – da sie einen Teil des auf sie auftreffenden Lichtspektrums absorbieren (= subtrahieren) und nur bestimmte Lichtwellen reflektieren (siehe auch Farbwahrnehmung).
BEISPIEL: Ein mit weißem Licht beleuchteter Körper erscheint rot, da seine Oberfläche nur den roten Anteil des Lichtes reflektiert, die übrigen Anteile des Farbspektrums aber absorbiert. Er würde aber auch rot aussehen, wenn er nur mit rotem Licht bestrahlt werden würde, da seine Oberfläche ja nur rotes Licht reflektiert. Er würde aber schwarz aussehen, wenn er nur mit blauem Licht bestrahlt werden würde, da das blaue Licht von seiner Oberfläche absorbiert wird.
Eine Körperfarbe erscheint allerdings immer schwarz, wenn sie weißes Licht vollständig absorbiert.

Im engeren Sinne versteht man unter subtraktiver Farbmischung auch die Reproduktion des Farbraumes durch geeignete Farbfilter. Die Erklärung beruht auf der Dreifarbentheorie, die besagt, dass sich jede Farbe durch Mischung dreier geeigneter Primärfarben reproduzieren lässt. Werden die drei Farbfilter Gelb, Magenta und Cyan mit neutralweißem Licht durchleuchtet, werden durch Absorption³⁾ (= Subtraktion) komplementärfarbige Spektralfarben herausgefiltert. Beim gelben Filter wird beispielsweise der blaue Farbbereich absorbiert. Die passierenden Lichtwellen können die blauempfindlichen Zapfen im Auge wenig oder kaum anregen und deshalb wird die Farbe Gelb (Mischung aus Rot und Grün) wahrgenommen. Außerhalb der Filter gelangt das unbeeinflusste ursprüngliche Licht in unser Auge und verursacht eine Wahrnehmung höchster Helligkeit, das heißt den Farbeindruck Weiß.
Die Farben Gelb, Magenta und Cyan werden als Primärfarben der subtraktiven Farbmischung bezeichnet.

Einsatzgebiete

Farbdruck und Fotos auf Papier: Beim Drucken werden Cyan, Magenta und Gelb als transparente Farbschichten auf einen weißen Untergrund (Papier) übereinandergelegt und wirken dabei als Farbfilter. Die Filterung findet zweimal statt: Das erste Mal, wenn das Licht von außen her die Farbschicht durchdringt, und das zweite Mal, nachdem es von dem weißen Untergrund reflektiert wurde und dann die Farbschicht durch die Reflexion⁴⁾ erneut durchdringt, um wieder nach außen zu gelangen. Diese Technik wird im CMYK-Druck und bei Tintenstrahldruckern angewendet.

Farbfilm: Bei den Farbfilmen liegen auf einem glasklaren Trägerfilm durchsichtige Farbschichten übereinander. Sie verändern das Farbspektrum des durchscheinenden Lichtes. Das Prinzip ist sowohl beim Negativfilm als auch beim Diafilm die subtraktive Farbmischung. Auf dem Negativfilm befinden sich die »negativen« Farben, das sind die Komplementärfarben der im Entwicklungsprozess auf dem Papierbild erzeugten »richtigen« Bildfarben. Auf dem Diafilm werden bereits die »richtigen« Bildfarben gemischt.

Drucktechnik: CMYK ist das Standardfarbmodell der Drucktechnik und die subtraktive Farbmischung die Basis für den Vierfarbdruck. Tintenstrahldrucker und Tintendrucker arbeiten ebenfalls mit CMYK-Farben. Viele Geräte, wie beispielsweise hochwertige Fotodrucker, verwenden jedoch zusätzlich noch weitere Tinten, um das Druckergebnis zu verbessern. So wird durch eine oder mehrere hellere Abstufungen von Magenta und Cyan oder auch durch mehrere Grautöne das Streuraster des Druckers bei hellen Farbmischungen weniger wahrgenommen. Zusätzliche Tinten in Grün, Rot, Orange oder Blau erweitern den Farbumfang des Druckers.
Auch Farblaserdrucker und die heutzutage seltenen Farbnadeldrucker arbeiten meist mit CMYK-Farben.

Anwendung

Das CMYK-Farbmodell ist ein generatives Farbmodell und es beschreibt das technische Mischverhältnis seiner vier Grundfarben. Die möglichen Werte für jede der vier einzelnen Farben liegen zwischen 0 und 100 Prozent. Dabei steht 0 für unbedruckt (kein Farbauftrag) und 100 für eine Volltonfarbfläche.

Im CMY-Farbraum ohne Schwarz (K) können die theoretisch möglichen Farbmischung durch die drei Grundfarben dargestellt werden (Buntaufbau). Man verwendet dafür die genormten Farbtöne mit den Bezeichnungen Prozesscyan, Prozessmagenta und Prozessgelb (auch Eurogelb).
Für die Mediengestaltung stehen dafür Farbkataloge der verschiedensten Hersteller zur Verfügung. Diese zeigen in Abstufungen von 5, 10 oder 20 Prozent, die möglichen Farbmischungen auf unterschiedlichen Papiersorten. Die Farbtreue der Druckergebnisse ist durch ISO-Standards genormt und die digitale Darstellung erfolgt im PDF/X-3-Format (Minimal-Standard). In der nebenstehenden Abbildung sind die CMY-Farben in 10-prozentigen Gradierungssprüngen dargestellt.
Für farbverbindliche Drucke muss jede einzelne Komponente, die am Produktionsprozess beteiligt ist (z.B. Digitalkamera, Scanner, Monitor, Druckertreiber, Tinte, Papier etc.), profiliert werden.

Schwarzaufbau: Die zusätzliche Druckfarbe Prozessschwarz (K) ist für den Zusammendruck der drei Bunttöne nötig, da diese zwar theoretisch, aber nicht praktisch ein ausreichend tiefes Schwarz ergeben. Die Grundfarben des CMY-Farbraumes allein stehen nur für das subtraktive Farbmodell, wie dieses das Verhalten von Licht beschreibt (siehe oben). Die realen Absorptionseigenschaften von Pigmenten in Druckfarben lassen keine Mischung zu, die mit drei Grundfarben tatsächlich ein tiefes Schwarz ergibt. Pigmente ergeben in der Praxis bestenfalls ein dunkles Braun.
Zur Verbesserung des Kontrasts in dunklen Bildstellen wird daher Schwarz im Vierfarbdruck verwendet. Darüber hinaus ist Schwarz für den Unbuntaufbau eines Bildes unbedingt nötig. Als Methode hierfür dient die Unterfarbenreduktion. Sie kommt bei der Separation⁵⁾ des Bildes zur Anwendung, um zu vermeiden, dass zu viel Farbe übereinander gedruckt werden muss. Die Art und Stärke ist in den CMYK ICC-Profilen definiert.

CMYK-Farbmischung

Beispiele zur subtraktiven Farbmischung anhand der einzelnen CMYK-Werte

Schrift besteht in der Regel aus Vektoren und wird daher sehr randscharf abgebildet. Bei einem bunten Schwarz für die Schrift ist das aber nicht immer der Fall, da bei kleinem Schriftgrad und feinen Linien (z.B. Serifen) ein passgenauer Überdruck aller Farben im Offsetdruck nicht gewährleistet werden kann. Dieser Umstand wird als »Passerungenauigkeit« bezeichnet – die Schriften wirken »verwaschen«. Ein Effekt, der insbesondere beim Lesen von längeren Texten sehr störend und anstrengend ist und auch immer etwas vom Schriftschnitt und dem Papier abhängig ist. Gestrichene Papiere erlauben etwa kleinere Schriftgrößen als offenporige Papiere.

Gleiches gilt auch für negativ gesetzte Schriften, d.h. wenn Schriften von einer schwarzen Fläche umrahmt sind und diese Fläche bunt aufgebaut sein muss. Generell sollte der Schriftgrad einer negativen Schrift nicht weniger als 6 Punkt betragen.
Bei Linien verhält es sich wie bei Schriften. Je dünner die Linienstärke, desto eher sollte das Schwarz unbunt definiert sein.

Bei bestimmten Bedruckstoffen wie beispielweise durchsichtigem Kunststoff für CD- oder DVD-Rohlinge, luftdurchlässigem Material wie Mesh-Banner, aber auch bei großen Plakatschriften ist es zu empfehlen, schwarze Flächen oder Texte in buntem Schwarz (Tiefschwarz) zu setzen, da hier ein unbuntes Schwarz flach und kontrastarm wirkt.
Im Digitaldruck stellen Passerungenauigkeiten im Buntaufbau weniger ein Problem dar als im Offsetdruck.

ISO-Skala (Euroskala)

Der industrielle Farbdruck mit CMYK-Farben wird auch »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 die umgangssprachliche Bezeichnung, die korrekte Norm ist aber die 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 für den Druck auf unterschiedlichen Papieren.

• ¹⁾ Der Ursprung der Benennung des Schwarzanteils mit »K« ist nicht eindeutig herzuleiten und es gibt dazu einige Theorien – unter anderem von der »Schlüsselplatte« (eng. »key plate«) zum Ausrichten im Passer der farbigen Platten. Dafür steht aber richtigerweise der Begriff »Register« im Kontext.
  Ein weiterer Herkunftsdeutungsversuch besagt, dass durch die Verwendung des Buchstabens »K“ anstelle des »B« (eng. für »Black«) die Wahrscheinlichkeit einer Verwechslung mit der Farbe Blau (eng. »Blue«) vorgebeugt wird, sodass die Bezeichnung mit »K« eigentlich nur einen pragmatischen Grund hat.

  ²⁾ Eine Prozessfarbe ist die Farbe, die entsteht, wenn beim Druckvorgang mehrere Farben gleichzeitig (meist im Rasterverfahren) gedruckt werden. Beim Vierfarbdruck wird die Prozessfarbe aus den Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz zusammengesetzt. Der Farbeindruck ergibt sich durch Farbmischung, wobei beim Rasterverfahren die Grundarben mit unterschiedlichem Rasterwinkel gedruckt werden. Unterschiedliche Farbtöne werden durch unterschiedliche Anteile der Grundfarben erreicht. Der weiße Farbton ergibt sich aus der Farbe des Papiers.

  ³⁾ In der Physik bedeutet Absorption (von lat. »absorptio« zu dt. »aufsaugen«), wenn eine Lichtwelle oder eine elektromagnetische Welle seine Energie an Materie abgibt.

  ⁴⁾ In der Physik bedeutet Reflexion (von lat. »reflectere« zu dt. »zurückbeugen«), wenn ein Lichtstrahl, eine elektromagnetische Welle – oder ganz allgemein – eine Welle von einer Oberfläche zurückgeworfen wird. Wenn (fast) das gesamte auf einen Gegenstand oder Körper fallende Licht reflektiert wird, spricht man von einer Spiegelung.

  ⁵⁾ Die Farbseparation (wörtlich Farbtrennung) bezeichnet das Errechnen einzelner (separierter) Druckfarben in der Druckvorstufe. Sie ist notwendig, weil Farbinformationen meist nicht in der Form vorliegen, wie sie für den Druck benötigt werden. Der Vierfarbdruck erfolgt meist im CMYK-Farbmodell und die Farbseparation ergibt somit vier Farbauszüge in den Grundfarben Cyan, Magenta, Yellow und Schwarz(K).

Texte: Eigeninterpretationen des Autors, sowie auszugsweise aus typolexikon.de, Wikipedia und dem Schulbuch »Medien verstehen – gestalten – produzieren«, vereinfacht formuliert und für Berufsschüler·innen aufbereitet.
Grafiken: © Christian Jungmeier