Цветовая калибровка монитора вечная проблема профессиональных дизайнеров, верстальщиков, компьютерных художников. Освоить этот сложный процесс непросто, существуют даже специальные курсы, посвященные данному вопросу. Приходят к пониманию необходимости выполнения этой процедуры и менее искушенные пользователи, желающие получить на своем экране максимально правдивый цвет.
Практически у любого владельца монитора возникает вопрос зачем нужна калибровка? Ответ прост: цветовая калибровка (или профилирование) необходима для реализации механизма экранной цветопробы (Soft Proof) как более оперативного и недорогого эквивалента аналоговой или цифровой. Упрощенно это можно интерпретировать как достижение соответствия цветов, отображаемых при печати, цветам на мониторе. Для решения задачи требуются:
Цветовой профиль монитора формируют два независимых компонента:
Сегодня большинство профессионально используемых мониторов базируются на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Их особенность близкая к квадратичной передаточная характеристика, индивидуальная для каждого из цветовых каналов (RGB). Эта характеристика (рис. 1) определяет соотношение между входным сигналом, подаваемым на усилители электронных пушек, и выходным, определяющим интенсивность электронных пучков, направляемых на слой люминофора.
Рис. 1. Графики передаточных характеристик (гамма-функций)
цветовых каналов ЭЛТ-монитора
После выполнения обязательной операции установления оптимальных значений яркости и контрастности, пользователь приступает к так называемой гамма-коррекции (линеаризации монитора). Основная задача привести три указанные зависимости к линейному виду. Предварительно кривые следует «выгибать» с постоянной для всех цветовых каналов гаммой, обычно равной 2,2. Вид результирующей передаточной характеристики будет приближаться к линейной (рис. 2).
Рис. 2. Примерно так должны выглядеть гаммы-функции
трёх цветовых каналов после предварительного «выгибания»
На графиках видны некомпенсированные участки в виде S-образных кривых. На этом этапе для осуществления полной линеаризации используется механизм загрузки в цифро-аналоговый преобразователь (Digital Analog Convertor, DAC) видеокарты дисплея весовых коэффициентов, формируемых в таблице LUT. Их расчет и первичная загрузка в LUT выполняются с помощью специального программного обеспечения для профилирования монитора, например, E-Color Colorific или профессионального Profile Maker от GretagMacbeth. Практически все современные видеоплаты совместимы со спецификацией Video Card Gamma Tag, поддерживающей LUT. Проверить, есть ли в видеокарте эта функция, просто. Если это PC, в окошке свойств видеокарты нужно выбрать закладку «Коррекция цвета» или «Гамма-коррекция» и попробовать подвигать ползунок. Если происходят визуальные изменения изображения на мониторе, все в порядке. На Macintosh этот механизм работает по определению, проверять нет необходимости.
Рис. 3. В правом информационном экране программы DirecDAC
отображается содержимое таблицы LUT.
Правый столбец показывает номер интервала динамического диапазона канала.
Справа - цветовые координаты.
Окончательная линеаризация монитора происходит следующим образом. Программное обеспечение разбивает динамический диапазон входного сигнала от «черной» до «белой» точки на 256 интервалов это сделано из соображений, что глаз обычного человека различает 128 градаций серой шкалы. На каждом из интервалов вычисляются поправочные коэффициенты для трех цветовых каналов, при условии постоянства цветовой температуры в динамическом диапазоне входного сигнала.
Наглядно оценить этот процесс при работе в Windows можно с помощью программы DirectDAC Test компании Sequel Imaging. Она предназначена для анализа возможности загрузки LUT в DAC видеоплаты.
Алгоритм вычислений поправочных коэффициентов представляется в виде матрицы и имеет следующий вид (рис. 4).
X0 | X1 | Xn | = | a00 | a01 | a02 | x | R0 | R1 | Rn | ||||||
Y0 | Y1 | Yn | a10 | a11 | a12 | G0 | G1 | Gn | ||||||||
Z0 | Z1 | Zn | a20 | a21 | a22 | B0 | B1 | Bn |
Рис. 4. Где: Xi, Yi, Zi нормированные координаты цвета; Ri, Gi, Bi цветовые характеристики люминофоров; Aij поправочные коэффициенты.
Поправочные коэффициенты Aij не могут быть больше 1, то есть два любых RGB-канала будут нормироваться третьим, самым слабым. Поэтому всегда рекомендуется устанавливать контрастность монитора перед линеаризацией по максимуму. Чтобы не уменьшать динамический диапазон сигнала, поступающего в монитор с DAC видеокарты, можно использовать алгоритм загрузки таблицы LUT непосредственно в память видеоусилителей монитора, которые способны «поднять» слабые цветовые каналы до надлежащего уровня. Кстати, именно такой механизм реализован в профессиональных аппаратах Barco здесь за создание таблиц LUT отвечает программный пакет CalibratorTalk. Разумеется, техническая мысль не стоит на месте, и идеологию работы с LUT на уровне видеоусилителей монитора в процессе профилирования, в частности, реализовала немецкая фирма basICColor в продукте display3. Идея состоит в перезаписи коэффициентов усиления RGB-каналов во флэш-память монитора. Однако это возможно только для ряда моделей (в частности, для профессиональных моделей Mitsubishi и Sony с диагональю >= 21 дюйм) и при наличии кабеля управления, поддерживающего стандарт двустороннего обмена DDC 2B.
Загрузка таблицы LUT в видеоплату выполняется по-разному. В Macintosh за это отвечает система управления цветом ColorSync. Причем, начиная с ее третьей версии обеспечена поддержка сразу двух мониторов каждого со своей таблицей.
При работе на PC применяются программные загрузчики известных фирм и механизм автоматического запуска Windows. По такой схеме работают GretagMacbeth ProfileMaker, ColorBlind от ITEC, MonacoEZcolor компании Monaco Systems и т. д. Допускается подключение загрузчиков третьих фирм. Например, при использовании пакета Heidelberg Viewopen рекомендуется Adobe Gamma Loader.
Вторая часть профайла несет в себе спектрометрические характеристики люминофора и цветовую температуру «белой» точки. Несмотря на то, что групп люминофорных триад выпускается не так уж и много, каждый монитор в своем цветовом охвате индивидуален. Это связано с рядом факторов: степенью химической очистки люминофора, динамикой его старения и т. д.
Занесение этой информации в цветовой профиль монитора осуществляется либо программным способом (используются заранее заданные производителем стандартные значения), либо аппаратным путем измерений специальным прибором колориметром / спектрофотометром. Выполнять измерения можно с помощью уже упомянутых специализированных программ.
После завершения линеаризации, загрузки таблицы LUT в видеоплату или непосредственно память монитора и окончательного создания цветового профайла монитора, который хранится в специальной папке операционной системы (/System/Color для Windows и System Folder/ColorSync для Macintosh), можно приступать к работе. Увы, раз и навсегда созданный профиль не гарантирует спокойной жизни со временем меняются характеристики люминофора, нарушается сбалансированность электронных схем, приобретаются новые модели принтеров. Стабильность цветопередачи «требует жертв» процедура профилирования должна стать не исключением, а правилом профессиональной работы.
Юрий Дружинин
(инженер СЦ «Терем»)
19.08.2002
Publish, #06/2002 год
Работу алгоритма цветокалибровки монитора рассмотрим на примере использования пакета Viewopen компании Heidelberg.
Сначала выберем измерительное колориметрическое оборудование (рис. 1) из предложенного программой списка. В нашем случае это спектрофотометр X-Rite DTP92.
Рис. 1
Затем выполним визуальную установку яркости и контрастности по серому клину (рис. 2).
Рис. 2
Измерения спектральных характеристик монитора (после установки на экран измерительного прибора) проводятся из следующего программного окна (рис. 3).
Рис. 3
В его правом верхнем углу даны измеренные значения яркости и цветовой температуры. Значение эмулируемой цветовой температуры выбирается из предложенного списка (рис. 4), в нашем случае 6500 К, дневной свет. Предварительного выбора значения гаммы-функции в Viewopen не предусмотрено.
Рис. 4
По окончании этих действий уже сформирован программой, сохраняем его в системной папке (рис. 5).
Рис. 5
Если сохранять цветовой профиль с установленным флажком small profile, в него войдут только спектральные характеристики люминофора и точки белого без таблицы LUT.
Рис. 6
Оценить цветовой охват монитора можно, нажав кнопку View (рис. 6), а отредактировать полученный профиль, нажав кнопку Edit (рис. 7).
Рис. 7