Alphakanal

Ein Alphakanal (engl. Alpha Channel), auch α-Kanal genannt, liefert als vierter Kanal Informationen über die Transparenz (Durchsichtigkeit) bzw. Opazität (Deckkraft) der drei Farbkanäle Rot, Grün und Blau (RGB). Während ein RGB-Bild zunächst gänzlich undurchsichtig ist, ermöglicht ein addierter Alphakanal die Regulierung der Pixeltransparenz bzw. -opazität. Bei RGB-Bildern mit einem zusätzlichen Alphakanal spricht man auch von RGBA-Bildern (Rot, Grün, Blau, Alpha), deren Darstellung Alpha Blending oder Alpha Compositing lautet.

Textildruck-Kontext:

Alphakanäle finden oftmals im digitalen Direktdruck (DTG) Anwendung. Während ein Alphakanal im Webdesign die Gestaltung vielfältiger Effekte erlaubt, lassen sich diese im Druck auf farbigen Textilien nur mit Einschränkungen realisieren. Transparenzeffekte wie Halbtransparenzen sind beispielsweise nicht direkt, sondern nur mit einigen Kunstgriffen umsetzbar. Um im Siebdruck Halbtöne oder Farbverläufe zu erzeugen, nimmt ein Grafiker eine Rasterung vor.

Funktionsweise

Hochauflösende Bilder setzen sich in einer Pixelgrafik üblicherweise aus RGB-Farben mit jeweils einem 8-Bit-Kanal zusammen, die in der Summe eine Farbtiefe von 256 Bit ergeben. Abhängig vom Format, wird mit einem Alphakanal ein weiteres Byte je Pixel addiert, der hierdurch die gleiche Farbtiefe wie ein Farbkanal aufweist. Bei einem 8-Bit-Bild stellt er 256 Stufen bereit. Der Wert wird dabei als Prozentsatz, Ganzzahl oder realer Wert dargestellt. Beispielsweise wird eine vollständige Transparenz als 0 % (Prozentsatz), 0 (Ganzzahl) oder 0,0 (realer Wert) dargestellt und die gänzliche Opazität als 100 %, 255 oder 1,0.¹

Die Grafikformate PNG- und TIFF unterstützen 8-Bit-Alpha-Kanäle, GIF-Formate hingegen lediglich minimale bzw. binäre Alphakanäle mit 1 Bit. Diese sind entweder transparent oder nicht-transparent und können keine Zwischenwerte umsetzen. Des Weiteren eignen sie sich weniger zur Darstellung von Farbtönen.

Alphakanal-Arten

Es bestehen drei Möglichkeiten, Alphakanäle abzuspeichern:

Separater Alphakanal

Speichert man einen Alphakanal in einer Graustufendatei extern ab, spricht man von einem separaten oder externen Alphakanal. Beim Öffnen der Bilddatei ist zusätzlich die Alphakanal-Datei zu importieren (Interpretation des Alphakanals), um die Transparenz vollständig und korrekt darzustellen.

Integrierter Alphakanal

Wird ein Alphakanal nicht in einer externen Datei abgespeichert und bereits in der Bilddatei in Form eines eigenen Kanals integriert, handelt es sich um einen integrierten Alphakanal (engl. Premultiplied Alpha). Hierbei werden die Farbwerte mit der Hintergrundfarbe in Relation zum Alphakanal abgemischt.

Direkter Alphakanal

Der direkte Alphakanal (engl. Straight Alpha) ist ebenfalls ein separater Kanal mitsamt Transparenzinformationen, der zusätzlich zu den Farbkanälen abgespeichert wird. Anders als beim integrierten Alphakanal werden die Informationen der Farbkanäle nicht durch den direkten Alphakanal beeinflusst.²

Umgang mit Halbtransparenzen im DTG

Wird eine Farbe im Vordergrund (Quellfarbe) mit der Hintergrundfarbe kombiniert, verwendet man den Alphawert der ersteren. Ist der Alphawert opak (undurchsichtig), überschreibt die Quellfarbe die Hintergrundfarbe. Soll der Wert transparent sein, ist die Quellfarbe nicht sichtbar und die Hintergrundfarbe scheint durch. Liegt der Wert etwa mittig, entsteht ein transluzenter Effekt.³

Im DTG-Druckverfahren sind Transparenzeffekte (engl. Fade-Out-Effects) wie Halbtransparenzen zum Teil nur schwer realisierbar. Während der Druck auf weißen Textilien unproblematisch ist, stellt der Druck auf farbigen Bedruckstoffen eine Herausforderung dar. Nachfolgend werden drei typische Fälle aufgeführt.

1) Der Alphakanal deckt zu 100 % bei transparentem Hintergrund.

Dieser Fall ist unproblematisch, da der Hintergrund nicht gedruckt wird.

2) Die Deckkraft des Alphakanals beträgt 5-99 % über den geschlossenen Bereichen des Motivs.

Da die Druckmaschine die Textilfarbe nicht kennt, kommt es zu starken Abweichungen zwischen Druckvorlage und -ergebnis. Aus diesem Grund ist die Druckdatei mit der gewünschten Hintergrundfarbe zu rastern.

3) Zwischen geschlossenem Motivbereich und transparentem Hintergrund fungiert der Alphakanal als Übergang.

Im DTG-Druck werden farbige Textilien vor der Bedruckung der Zielfarben mit einer weißen Grundierung unterlegt, um die Druckfarben kräftiger erscheinen zu lassen. Daher entsteht anstelle des gewünschten Transparenzeffekts ein grauer Schleier. Die Bereiche sollten daher manuell gerastert und nur durch die RGB-Kanäle dargestellt werden.

Hintergrund: Entstehung der Alphakanäle

Alphakanäle stellen eine Weiterentwicklung sogenannter Matte Paintings oder Mattes aus der analogen Filmtechnik dar. Dabei handelt es sich um gemalte Kulissenelemente, die auf Glas – beispielsweise in Form von Wolken – oder auf Leinwand als Rückprojektion oder Hintergrundbild aufgebracht sind. Im Zuge der Digitalisierung von Filmtechniken entstanden digitale Matte Paintings.

1977 entwickelten die Informatiker und Gründer der Pixar Animation Studios Alvy Ray Smith und Edwin Catmull die Idee der Alpha Channel und des RGBA-Modells. Smith wählte als Bezeichnung die mathematische Variable α im Zusammenhang mit der linearen Interpolation. Die Alphakanäle lösten im Laufe der Zeit den Gebrauch digitaler Matte Paintings ab.⁴