Farbverbindlich? Aktuelle Displaytechnologien und Color Management auf Smartphones

29. Oktober 2013, 11:02 Uhr | Archiv

Im Rahmen der Veranstaltung „Vertiefung Color Management“ im Master-Studiengang Druck- und Medientechnologie an der Bergischen Universität Wuppertal untersuchten zwei Studenten die genutzten Displaytechnologien in iPhone 5, Nexus 4, Galaxy S4 und Experia Z. Auch auf das Thema Color Management warfen sie einen Blick. Den Fokus legten die beiden Master-Studenten im Juli diesen Jahres auf damals aktuelle Smartphones, namentlich das iPhone 5, das Nexus 4 von LG, Samsungs Galaxy S4 und das Experia Z von Sony.

Displaytechnologien

LCD-Panel-Technologien im Vergleich: TN, VA und IPS (von links nach rechts). Bild: Präsentation Mazur/Meier

LCD-Panel-Technologien im Vergleich: TN, VA und IPS (von links nach rechts). Bild: Präsentation Mazur/Meier

Wie die Untersuchung zeigt, sind klassiches Flüssigkristall-Displays nach wie vor die beliebteste Displaytechnologie. Sowohl im iPhone 5 als auch in den anderen Smartphones, mit Ausnahme des S4, ist dabei die IPS-LCD-Technologie eingesetzt.

Hierbei wird durch eine besondere Anordnung der Flüssigkristallschicht und eine entsprechende Drehung der einzelnen Elemente eine besonders geringe Blickwinkelabhängigkeit des Displays erreicht. Bei vergleichsweise geringer Betrachtungsdistanz und häufiger Bewegung des Displays ist dies ein wichtiger Faktor für die Qualität einer Anzeige. IPS-LCDs sind weiterhin unempfindlicher gegen Berührungen, das „Verschmieren“ der Anzeige tritt kaum auf. Eine geringe Reaktionszeit spricht ebenfalls für diese Technologie.

Moderne LED-Hintergrundbeleuchtung ist mittlerweile Standard bei mobilen Endgeräten mit LCD-Displays. Vor allem der geringe Energieverbrauch kommt hier einer längeren Akkulaufzeit der Geräte zugute. Aber auch die Möglichkeit eines hohen Kontrastes zwischen ein- und ausgeschalteten Flächen dank lichtstarker LEDs trägt zu einer möglichst guten Anzeige bei. Zum Einsatz kommen hier „Edge-LED-Backlight“ oder „Direct-LED“-Technologie. Während bei Edge-LED-Backlight das Display von der Seite beleuchtet wird, sind bei der Direct-LED-Technik die LEDs direkt hinter dem Display angebracht. Das bringt zusätzlich die Möglichkeit des „Local Dimming“ mit sich. Dabei wird die Hintergrundbeleuchtung in einzelnen Bereich gedimmt oder ganz abgeschaltet, so dass der Kontrast des Displays nochmals verstärkt werden kann.

OLED-Displays

Schematischer Aufbau eines AMOLED-Panels. Bild: Präsentation Mazur/Meier

Schematischer Aufbau eines AMOLED-Panels. Bild: Präsentation Mazur/Meier

Als relativ neue Displaytechnologie setzt sich langsam aber sicher auch OLED („Organic light-emitting diode“) durch. Hierbei kommen keine Farbfilter und Flüssigkristalle mehr zum Einsatz, stattdessen organische Materialien, die durch die Zuführung von Elektronen Licht emittieren.

Der Verzicht auf die technisch komplizierte Flüssigkristallschicht erlaubt die Fertigung deutlich dünnerer Displays, die zudem noch deutlich günstiger hergestellt werden können. Die Ansteuerung erfolgt dabei wahlweise über eine passive Matrix oder über eine aktive Matrix. Aktive Matrizen erlauben einen abermals einfacheren Aufbau des Displays und schalten zudem noch schneller, Samsung hält dafür den Markennamen „AMOLED“ („Active Matrix Organic light-emitting diode“).

Gerade im Bereich der OLED-Displays wird noch rege geforscht. So werden vollkommen flexible Displays unter dem Namen FOLED („Flexible organic light-emitting diode“) erforscht. Unter dem Namen PHOLED („Phosphorescent organic light-emitting diode“) untersucht man Materialien, die bei gleichem Energieaufwand mehr Licht emittieren. Basis dafür ist die Phosphoreszenz der Materialien. Obwohl diese weniger warm werden, haben sie aktuell noch eine kürze Lebensdauer als normale (AM)OLED-Displays. Dank des geringeren Energieverbrauchs werden damit in Zukunft aber deutlich größere Displays möglich sein.

Auch wenn OLED-Displays mit geringem Energieverbrauch, höherer Leuchtstärke und einfacherer Herstellung eine Menge Vorteile aufweisen, gibt es auch einige Nachteile. Sie sind zum Beispiel deutlich kurzlebiger als LCD-Displays und zudem anfällig für Verunreinigungen. Werden OLED-Displays nicht luftdicht verkapselt, so können die enthaltenen Materialien oxidieren, was zu einem Defekt des Displays führt.

Farbräume von Smartphones

Die ermittelten Farbräume von iPhone 5 (schwarz), Nexus 4 (rot), Experia Z (blau) und Galaxy S4 (schwarz) im Vergleich zu sRGB. Bild: Präsentation Mazur/Meier

Die ermittelten Farbräume von iPhone 5 (schwarz), Nexus 4 (rot), Experia Z (blau) und Galaxy S4 (schwarz) im Vergleich zu sRGB. Bild: Präsentation Mazur/Meier

Mithilfe eines i1-Messgerätes, und von einem anderen Studenten entwickelter Software, wurden Farbprofile von den getesten Geräten erstellt, um Aussagen über die Farbräume der Smartphones und damit die Qualität des Displays treffen zu können. Die Messung von 100 Patches erfolgte bei voller Displayhelligkeit, abgeschalteten Energiesparoptionen und unter weitestgehender Abschottung vor dem Umgebungslicht. Neben einem Farbprofil konnte so auch die Leuchtdichte des Displays ermittelt werden.

Wie sich zeigt, haben die IPS-LCD-Displays alle einen vergleichsweise ähnlichen Farbraum. Er orientiert sich mehr oder minder stark am sRGB-Farbraum. Einzig das OLED-Display des Samsung Galaxy S4 bricht deutlich aus diesem Rahmen aus. Dies zeígt sich besonders im Bereich der Grüntöne, wo das Display deutlich mehr Farben darstellen kann.

Color Management auf Smartphones (und Tablets)

Bisher existieren sowohl in iOS, als auch in Android keine betriebssystem-seitigen Möglichkeiten, echtes Color Management durchzuführen. Vereinzelt existieren Anwendungen, die entsprechende Funktionalitäten „nachrüsten“, dann allerdings nicht für das ganze System sondern nur für die jeweilige Anwendung.

Dies führt dazu, dass die Gerätehersteller momentan offensichtlich zwei Wege gehen.

Der erste Weg ist, dass man die Displays möglichst nah an den sRGB-Farbraum heran führt. Selbst ohne Color Management erhalten sie so notgedrungen eine Profilierung auf den sRGB-Farbraum, den sie nicht überschreiten können. Bilder im Internet, die oftmals auch mit dem sRGB-Farbraum versehen werden, werden damit automatisch korrekt und wie gewünscht angezeigt. Besonders gut macht dies Apple mit seinen Geräten, die fast 1 zu 1 den sRGB-Farbraum abdecken und eine farblich entsprechend gute Anzeige ermöglichen.

Historisch gesehen ist dieses Vorgehen durchaus sinnvoll. Der sRGB-Farbraum entstand als „Kompromiss“, um alle verfügbaren Geräte auf dem Markt mit einem Farbprofil beschreiben zu können. Die Abdeckung seiner Farben galt damit als Mindestanforderung für die Hersteller von Displays jeglicher Art.

Das Samsung Galaxy S4 überragt mit seinem Farbraum deutlich den sRGB-Farbraum. Bild: Präsentation Mazur/Meier

Das Samsung Galaxy S4 überragt mit seinem Farbraum deutlich den sRGB-Farbraum. Bild: Präsentation Mazur/Meier

Der zweite Weg, den Samsung anscheinend geht, ist es, Color Management und die korrekte Anzeige von Farben bis auf Weiteres außen vor zu lassen. So kann zwar die Leistungsfähigkeit der eigenen Displays gut demonstriert werden, für die Anzeige von Videos oder Spielen mag dies von Interesse sein, eine farblich korrekte Darstellung von Bildern ist so allerdings nicht möglich. Während des Tests der Geräte äußerten sich Nutzer des S4 stark negativ über das „übertrieben stark grün-leuchtende Gras“, welches das Display auf Fotos anzeigte.

Dieser Weg des „Color Managements“ führt dazu, dass gerade im Bereich des mobilen Shoppings Kunden auch weiterhin die Katze im Sack kaufen, weil ihr Gerät die Farben stark verfälscht darstellt. Dies ist sowohl für Kunden als auch für Anbieter eine unbefriedigende Situation, die weiterhin zu Reklamationen und Rücksendungen führen wird, weil die Farbe in der Realität ganz anders als gedacht ist.

Fazit

Um echten Nutzen von den immer besser werdenden Displays machen zu können, ist die Integration von Color Management in Mobilgeräte dringend erforderlich.

Ohne eine, wie auch immer durchgeführte, Profilierung der Displays werden diese zwar „immer bunter“, spiegeln damit aber auch immer weniger die Realität von Produktabbildungen oder Fotos wieder.

Durchgeführt wurde die Untersuchung von Patrick Mazur und Florian Meier (Redakteur bei beyond-print.de). Die Veranstaltung „Vertiefung Color Management“ gehört zum Modul „Medientechnologie“ des auf vier Semester angelegten Master-Studiengangs „Druck- und Medientechnologie“ an der Bergischen Universität Wuppertal. Durchgeführt wird sie von Prof. Dr. rer. nat. Stefan Brües und M.Sc. Stefan Lahme. Weitere Informationen über den Studiengang erhalten Sie auf der Internetseite des Fachbereichs E, Informationen über die Veranstaltung an sich hier.

Über den Autor

Florian Meier

1 Kommentar

  1. Antworten

    austria

    8. November 2014

    Dass man bei Samsung-Telefonen den Bildschirm-Farbraum aber auch schon im Jahr 2013 anpassen kann, wird hier nicht erwähnt?
    Mit "Video" an sRGB, mit "Professional Photo" an AdobeRGB, "Dynamisch" ist knallbunt, also gar nicht angepasst, "Standard" irgendwo dazwischen.
    Und mit "Adapt Display" bezieht Samsung zumindest bei den Topmodellen ab dem Galaxy S3 auch die Umgebungslichtbedingungen in die Farbdarstellung mit ein, nicht unwesentlich, denn was nützt mir ein topkalibrierter Schirm in einer nichtstandardisierten Umgebung.

    Nicht nur dieser Bericht bestätigt halt wieder den Ansatz der anderen Hersteller, vom DAU auszugehen.


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