Amatorska kalibracja monitora
2006-12-22, ostatnia aktualizacja 2008-09-12 21:32
Liczba czytelników: 104223 Komentarzy : 20
Autor :
Trurl (1761) 2. Teoria
Ponieważ
nie lubię "książek kucharskich", które mówią "co" ale nie "dlaczego",
postaram się przybliżyć minimum niezbędnej teorii, dzięki której łatwiej
będzie zrealizować rzecz praktycznie.
Temperatura barwowa
Wymagana temperatura barwowa
i precyzja z jaką musi być ustalona zależy od tego, do czego chcemy
użyć przygotowywanych na monitorze zdjęć.
Publikacja w Sieci:
Jeśli chcemy przygotowywać
zdjęcia tylko do oglądania w Internecie, powinniśmy się trzymać punktu
bieli zdefiniowanego dla standardów sRGB/AdobeRGB, który wynosi 6500K.
Jest to ustawienie domyślne w większości monitorów.
Nie jest przy tym bardzo ważne czy rzeczywista wartość wyniesie 6000K
czy 7000K - dzięki zdolności oka do adaptacji, szybko się przyzwyczaimy
do odchyłek tego rzędu. Podobnie rzecz ma się z widzem, który nie mogąc
porównać zdjęcia z wzorcem w pełni zaakceptuje widziane barwy, nawet
jeśli temperatura barwowa jego monitora będzie nieco inna.
Jako poparcie tej tezy mogą służyć moje zdjęcia opublikowane w galerii:
czy ktokolwiek zauważył, że były one korygowane na monitorze, którego
temperatura barwowa ustawiona jest na 5000K? Nie. Podobnie ja nie mam
uwag odnośnie barw korygowanych przez innych, przy innych nastawach
monitora - tego się po prostu nie zauważa :-)
Druk:
Rzecz ma się inaczej wtedy, gdy chcemy samodzielnie drukować fotografie np. na drukarce atramentowej.
Barwy wydruku nie istnieją w oderwaniu od temperatury barwowej światła, w
którym oglądamy odbitki. Standardy poligraficzne zakładają 5000K i taki
sam punkt bieli jest zapisany w profilach ICC dostarczanych przez
producentów drukarek a także papierów przeznaczonych do druku
fotograficznego.
Rzecz w tym, że podczas drukowania, system zarządzania kolorami przesuwa
punkt bieli przestrzeni źródłowej np. 6500K (monitor) do punktu bieli
przestrzeni docelowej 5000K (drukarka). Przesunięcie punktu bieli
pociąga za sobą zmianę odcieni wszystkich reprodukowanych barw.
O ile w przypadku publikacji w Sieci dokładna wartość temperatury
barwowej nie jest istotna - oko nie ma punktu odniesienia, o tyle
podczas drukowania jest to bardzo istotne, ponieważ ten punkt
odniesienia istnieje: obraz widziany na monitorze porównujemy z odbitką.
Dlatego jeśli poważnie myślimy o drukowaniu zdjęć, powinniśmy możliwie
najdokładniej ustalić temperaturę barwową monitora równą 5000K i oprócz
tej regulacji, koniecznie zaopatrzyć się w stabilne źródło światła o
temperaturze barwowej 5000K. Bez tego jakiekolwiek porównywanie wydruków
z obrazem widocznym na monitorze jest całkowicie pozbawione sensu.
Jako źródło światła mogę polecić świetlówki liniowe Philipsa, np. TL-D
90 De Luxe 950 (CRI > 92%), lub jeszcze lepsze: TL-D 90 Graphica Pro
950 (CRI > 98%) - używam tych pierwszych.
Najlepiej pytać o nie w sklepach ze sprzętem dla akwarystów lub szukać w
sklepach internetowych o podobnym profilu (np. Aqva-Light http://www.aqva-light.pl/). |
Poniżej wpływ jaki ma temperatura barwowa monitora na korektę fotografii:

Korekta przy temperaturze barwowej monitora odpowiednio: 5000K i 6500K.
Zdjęcie po lewej było korygowane przy temperaturze barwowej monitora
wynoszącej 5000K i ma poprawne barwy na monitorze o takiej właśnie
temperaturze barwowej. Z kolei zdjęcie po prawej było korygowane przy
temperaturze barwowej wynoszącej 6500K i wygląda poprawnie przy 6500K.
Korekty robiłem przełączając monitor między 5000K i 6500K, starając się
przy tym aby obydwie wersje wyglądały tak samo przy odpowiadających im
temperaturach barwowych.
Korygując przy 6500K mimowolnie ujmujemy barwy niebieskiej, co uwidoczni
się dopiero na wydruku. Powyższy przykład oddaje przykrą niespodziankę
jakiej doznałem oglądając pierwsze wydruki korygowane przy 6500K:
zabrudzenie błękitów i ogólne zażółcenie obrazu.
Tak jak wspomniałem: punkt bieli zapisany w profilu ICC drukarki to 5000K.
Poziom czerni, punkt odcięcia bieli
Wykresy
widoczne poniżej przedstawiają przebiegi krzywych przenoszenia,
opisujących zależność jaskrawości od liczbowych wartości składowych RGB
zapisywanych do pamięci karty graficznej.
Wykresy po lewej to charakterystyki oczekiwane, które będziemy starali
się uzyskać. Środkowe ilustrują wpływ regulatora "Jaskrawość", podczas
gdy te po prawej - regulatora "Kontrast".
Przyjęta jaskrawość maksymalna (kandele/m2) równa 160cd/m2 jest pewną
średnią jaką charakteryzowały się monitory CRT. Nic nie stoi na
przeszkodzie aby ustawić taką jaskrawość jaka nam najbardziej odpowiada.
Na przykład na monitorze LCD zdolnym wypromieniować 300cd/m2, ustawiam
jaskrawość na 65%, co teoretycznie daje 195cd/m2 - dla mnie to optimum.
Poziom czerni to punkt charakterystyki, przy którym jaskrawość
wyświetlanego obrazu odbieramy w porównaniu do czystej bieli jako czerń.
Wynika on z właściwości percepcyjnych oka: kontrast sceny jaki lokalnie
może zarejestrować oko, obserwując obiekt o stosunkowo małych wymiarach
wynosi około 100:1. Zdolność postrzegania ogromnych kontrastów wynika
wyłącznie z procesów adaptacji, które zostają mocno ograniczone podczas
obserwacji obrazu, na którym blisko sąsiadują jasne i ciemne obiekty. A
tak właśnie jest w przypadku obrazu na monitorze.
Na poniższych wykresach widzimy, że poziom czerni zawiera się w
granicach 0.59 - 1.24 cd/m2, co odpowiada kontrastowi 270:1 (całkowita
czerń) - 120:1 (ciemna szarość ledwie odróżnialna od czerni). Jest to
zakres kontrastu jaki jesteśmy zdolni postrzegać "na raz" w warunkach
ograniczonej adaptacji wzroku.
Pozostaje jeszcze kwestia punktu odcięcia bieli. Najprościej mówiąc
"odcięcie" odpowiada prześwietleniu ("przepaleniu") w fotografii. Może
się zdarzyć, że regulując monitor przesadzimy z kontrastem i na przykład
wartościom RGB w zakresie od (240,240,240) do (255,255,255) będzie
odpowiadać jednolita jaskrawość obrazu.
Widzimy to na wykresach po prawej stronie: pionowa przerywana linia
symbolizuje punkt, poza którym nie następuje już dalszy przyrost
jaskrawości obrazu, mimo zwiększania wartości składowych RGB.
Najważniejsze z praktycznego punktu widzenia jest, w jaki sposób
działają regulatory jaskrawości i kontrastu. Zależy to od typu monitora i
wbrew pozorom efekty nie zawsze odpowiadają określeniom "jaskrawość" i
"kontrast".

Regulacja
jaskrawości i kontrastu: monitory CRT i monitory LCD, w których
jaskrawością steruje się przez zmianę przepuszczalności matrycy.
W
powyższym przypadku regulator "Jaskrawość" wpływa przede wszystkim na
poziom czerni. Zwiększanie jaskrawości skutkuje nadmiernym rozjaśnieniem
("rozmydleniem") najciemniejszych partii obrazu (zielony wykres), przy
względnie niewielkiej zmianie jaskrawości.
Równie źle jest wtedy, gdy jaskrawość zmniejszamy: rośnie wtedy "martwa
strefa" (wykres pomarańczowy) wartości RGB straconych na odwzorowanie
czerni - przerywana część krzywej.
W tego typu monitorze, "Jaskrawość" może być ustawiona tylko w jeden
sposób: dobrze. Każde odchylenie prowadzi do niepożądanych rezultatów.
Regulator kontrastu z kolei, w niewielkim tylko stopniu wpływa na
odwzorowanie czerni. Ma za to duży wpływ na maksymalną jaskrawość
obrazu: w rzeczywistości to z jego pomocą ustawiamy ten parametr bez
opisywanych wyżej niekorzystnych efektów ubocznych.

Regulacja
jaskrawości i kontrastu: monitory LCD, w których jaskrawością steruje
się przez zmianę intensywności świecenia lamp podświetlających.
Wszystko byłoby prostsze, gdyby istniał tylko jeden typ monitorów.
Jednak w wielu monitorach LCD sytuacja ma się inaczej. Regulator
jaskrawość rzeczywiście służy w nich do regulacji jaskrawości: zmienia
intensywność świecenia lamp podświetlających.
Poziom czerni (wykres środkowy) zmienia się podczas regulacji
nieznacznie, zaś kontrast pozostaje bez zmian - jest on uwarunkowany
przepuszczalnością matrycy LCD, a ta się nie zmienia. Zarówno dla
jaskrawości 130cd/m2 jak i 200cd/m2 kontrast jest w naszym przykładzie
stały i wynosi około 130:1.
Jak widać po prawej, regulator kontrastu jest w takim monitorze
zbyteczny ponieważ robi praktycznie to samo co regulator jaskrawości -
niektórzy producenci np. Eizo w ogóle go nie udostępniają.
Regulator kontrastu powinniśmy w takim przypadku ustawić na wartość maksymalną, ale taką aby nie dopuścić do "odcinania" bieli.
W tego typu monitorach poziom czerni będziemy korygować za pomocą odpowiedniego oprogramowana.

Wpływ nieprawidłowego poziomu czerni.
Zdjęcie pośrodku jest wyświetlane poprawnie na poprawnie wyregulowanym
monitorze: powinniśmy na przykład widzieć zbliżone do czerni szczegóły w
lewym górnym rogu, wraz z "żarzącym" się w głębi wnętrzem drugiego
kwiatu.
Poprawnie wykonane zdjęcie jest oczywiście zbyt ciemne na monitorze, w
którym poziom czerni jest ustawiony zbyt nisko (po lewej) i "mydlane" na
takim, gdzie ów poziom jest ustawiony zbyt wysoko.
Błędy regulacji wpływają na efekt końcowy po przygotowaniu do prezentacji, w tym na wygląd wydruku.
Jeśli korygujemy fotografię na monitorze z zaniżonym poziomem czerni
tak aby wyglądała poprawnie, to wszyscy inni zobaczą ją "mydlaną".
Wydruk także będzie poszarzały, bez kontrastu, z nadmiernie
rozjaśnionymi cieniami. Odwrotna sytuacja zachodzi gdy monitor jest
ustawiony zbyt jasno - wtedy wszyscy pozostali widzą zdjęcie jako
przeczernione, cienie na wydruku rozlewają się w czarne plamy pozbawione
szczegółów.
Współczynnik gamma
Współczynnik gamma, z którym
musimy się zmagać jest zaszłością czysto technologiczną: jest to
nieliniowa charakterystyka lampy elektronowej jaką jest kineskop,
szczęśliwie dająca się opisać prostą zależnością potęgową.
Jednym z mitów jaki wciąż w światku komputerowym krąży wokół "gammy"
jest to, że służy ona korekcji logarytmicznych charakterystyk oka. Nie
jest to prawdą: ucho ludzkie także ma charakterystykę logarytmiczną a
mimo to producenci sprzętu audio wkładają mnóstwo wysiłku w to, aby
sprzęt miał charakterystyki możliwie jak najbardziej liniowe - inaczej
słyszymy przykre zniekształcenia.
Oko jest dużo bardziej tolerancyjne dla nieliniowości, niemniej jednak w
procesie transmisji obrazu obowiązują te same zasady co w audio:
wypadkowa charakterystyka przenoszenia musi być w przybliżeniu liniowa
jeśli chcemy naturalnie odbierać kontrasty obserwowanej sceny. Zależność
liniowa to wypadkowy współczynnik gamma zbliżony do jedności.
W fotografii tradycyjnej (sensytometrii) obowiązuje ta sama zasada:
iloczyn współczynników kontrastowości dla negatywu i pozytywu także
powinien być w przybliżeniu równy jedności (zależności także opisuje
krzywa gamma). W praktyce przyjmuje się wartość nieco większą: do 1.4,
co kompensuje spadek kontrastu wynikający np. z rozproszenia światła. W
przybliżeniu jednak, wypadkowa charakterystyka w procesie
negatyw-pozytyw (lub diapozytyw) jest liniowa.

Kompensacja gamma.
Obraz po lewej to skan ze slajdu wykonany w trybie 16bit-linear, czyli
takim w którym sterownik skanera nie wprowadza absolutnie żadnych
korekt: można to porównać do trybu RAW - co zeszło z przetwornika to
zostało zapisane do pliku.
Obraz po prawej przedstawia to co rzeczywiście widać wtedy, gdy ogląda
się ten slajd. Przeczernienie po lewej bierze się właśnie z nieliniowej
charakterystyki monitora opisywanej krzywą gamma.
Aby uzyskać właściwy obraz na monitorze z gamma 2.2, musimy wprowadzić
kompensację o współczynnik 1/2.2. Zrobiłem to w photoshopie z pomocą
"Levels", uzyskując w ten sposób wypadkową charakterystykę zbliżoną do
liniowej.
Uwaga: wartości gamma
wyświetlane w okienku "Levels" to w rzeczywistości kompensacje, czyli
wartości 2.2 odpowiada krzywa o współczynniku 1/2.2 = 0.45.
Cyfrowe aparaty fotograficzne (zapis w JPG/TIFF), sterowniki skanerów,
oprogramowanie do wywoływania RAW, itp. wprowadzają niezbędną korektę
niejako "za plecami", przez co nawet nie zdajemy sobie sprawy z
istniejących zależności. Obraz jest od razu widoczny jako wymagający
niewielkich tylko korekt.
Zgodnie ze standardami ustalonymi dla Windows/PC, gamma monitora powinna
wynosić 2.2. Niestety, rzeczywiste wartości potrafią się bardzo różnić
od wartości pożądanej, zależnie od typu a nawet konkretnego egzemplarza:
MAG Innovision 786FD | 2.5 |
CTX 1265UA Futura | 2.8 |
Dell 1901FP (LCD) | 1.9 |
Eizo FlexScan L768 (LCD) | 1.9 (w OSD ustawione 2.2) |
Daewoo HL711S (LCD) | Około 2.0 (w OSD ustawione 50%).
Dokładna wartość nie do określenia z powodu nierównomierności
przebiegu charakterystyk. |
Dla monitorów CRT wartości gamma wahają się typowo w przedziale 2.5 - 3.0, dla monitorów LCD - typowo w przedziale 1.8 - 2.6.
Wykresy przedstawiają prawidłową i "życzeniową" korektę gamma monitora:

Korekta gamma.
Po lewej korekta prawidłowa: aby doprowadzić monitor do zgodności ze
standardem (w przykładzie współczynnik gamma jest równy 2.8), musimy
zaaplikować korektę wynoszącą 1/1.27. Pamiętajmy, że 1.27 wprowadzane w
Photoshopie lub programie Gamma Panel to w rzeczywistości kompensacja o
wartość 1/27. Otrzymujemy wypadkową równą 2.2.
Po prawej korekta "życzeniowa", czyli co by się stało, gdybyśmy w
programie Gamma Panel ustawili 2.2, sądząc że da nam to prawidłową
kalibrację. Wypadkowa dla monitora 2.8 wyniesie w tym przypadku 1.27, co
jest wartością nie odpowiadającą żadnym standardom.

Wpływ nieprawidłowej korekty gamma.
Zdjęcie (miniaturka) pośrodku jest wyświetlane poprawnie, na poprawnie
wyregulowanym monitorze: powinniśmy np. widzieć prawidłowo nasycone
barwy i szczegóły w cieniach.
Poprawnie wykonane zdjęcie jest z kolei zbyt jasne ("mydlane") na
monitorze, w którym "życzeniowo" skorygowaliśmy gamma aplikując korektę
2.2.
Jeśli przygotujemy fotografię na źle skorygowanym monitorze tak aby
wyglądała na nim poprawnie, to wszyscy inni zobaczą zdjęcie jako zbyt
ciemne i przesycone. Podobnie będzie na wydruku.
Balans szarości
Nawet jeśli ustawimy temperaturę
barwową monitora równą 6500K, to wcale nie znaczy jeszcze, że np.
szarość o 50% intensywności zachowa tą samą temperaturę barwową. Bardzo
często jest tak, że biel ma 6500K a szare półtony już np. 9000K, albo
np. 4000K, przy czym zmienia się to dla poszczególnych poziomów
szarości.
A może być jeszcze gorzej: szarości mogą mieć na przykład silną
purpurową dominantę w ogóle poza jakimkolwiek zakresem pomiaru
temperatury barwowej.

Klin "szary".
Po prawej widzimy to co się dzieje w sytuacji, gdy kanał zielony
utracił nieco emisję (monitor CRT). Z czymś takim miałem do czynienia w
starym monitorze MAG Innovision, któremu z wolna przez lata pogarszały
się parametry. Długi czas zielone zabarwienie swoich zdjęć widoczne na
innych monitorach przypisywałem wadom tych monitorów...

Balans szarości.
Błędy w odwzorowaniu szarości mają bardzo wyraźny wpływ także na
kolorowe zdjęcie. Jeśli to co widzimy pośrodku przyjmiemy za wzór, to na
monitorze "rozjechanym" w sposób opisany wyżej (słaby kanał zielony),
zobaczymy nadmiar purpury.
Pracując na takim monitorze będziemy mimowolnie korygować ten nadmiar,
przez co zarówno na wydruku jak i na lepszych monitorach zobaczymy
zieloną dominantę, najwyraźniejszą w cieniach.
Profile ICC
Podstawowym
zadaniem profilu ICC jest opis (charakteryzacja) własności spektralnych
monitora, odpowiedzialnych za odwzorowanie barw. Informacje
kolorymetryczne dostarczane przez profil monitora umożliwiają systemowi
zarządzania kolorami poprawne odwzorowanie barw wyświetlanych na
monitorze, niezależnie od użytej przestrzeni roboczej: AdobeRGB, sRGB
czy innej.
Oczywiście jeśli np. AdobeRGB jest naszą przestrzenią roboczą, to typowy
monitor jest zdolny wyświetlić tylko jej fragment. Jest to wycinek
palety barw wynikający z ograniczeń konstrukcyjnych, na które nie mamy
żadnego wpływu: jakich luminoforów użyto w kineskopie monitora CRT,
jakich filtrów RGB i źródła światła w monitorze LCD - o tym zdecydował
za nas producent.
W Photoshopie, w menu "Color Settings" znajduje się opcja "Desaturate
Monitor Colors by N%", która domyślnie powoduje zmniejszenie nasycenia
wyświetlanych barw o 20%.
Zmniejszenie nasycenia umożliwia zmieszczenie większego w mniejszym,
czyli bardziej nasyconej (szerszej) palety AdobeRGB w mniej nasyconej
(węższej) palecie sRGB. Umożliwia to wyświetlenie symulowanych barw z
przestrzeni AdobeRGB na typowym monitorze w celu np. przybliżonej oceny
przejść tonalnych.

Barwy z przestrzeni sRGB (L=50%).

Barwy z przestrzeni Adobe RGB (L=50%), wyświetlane na monitorze sRGB.
Obydwa rysunki powstały na podstawie
tej samej
mapy bitowej. Są to przejścia od czystych składowych R=(255,0,0),
G=(0,255,0) B=(0,0,255) aż do neutralnej szarości RGB=(128,128,128).
Tym co te rysunki różni jest przypisana im robocza przestrzeń barw: w pierwszym przypadku sRGB w drugim AdobeRGB.
Górny rysunek to oryginał, który może być odwzorowany 1:1. Ponieważ na
zwykłym monitorze możemy z dobrym przybliżeniem wyświetlić nawet czyste
składowe należące do przestrzeni sRGB (wyjątkiem są kineskopy Trinitron i
pochodne, oraz tanie monitory LCD) to wszystkie barwy i przejścia
tonalne widzimy bez zniekształceń.
Dolny rysunek to symulacja działania systemu zarządzania kolorami:
przedstawia on podzbiór barw z przestrzeni Adobe RGB, który możemy
zobaczyć na zwykłym monitorze. Wszystko to co widzimy pod kropkowaną
linią to barwy AdobeRGB, które da się wyświetlić poprawnie.
To co jest widoczne ponad linią jest efektem działania systemu
zarządzania kolorami, który dla każdej barwy spoza zakresu stara się
dobrać barwę możliwie najbardziej zbliżoną do tej, jaka jest dostępna w
przestrzeni barw monitora.
Wprawne oko dostrzeże lekkie zakłócenia w przejściach tonalnych w
porównaniu do górnego obrazka. W rzeczywistości barwy widoczne przy
górnej krawędzi, zwłaszcza zieleń i cyjan powinny być dużo bardziej
nasycone: można by to zobaczyć tylko na monitorze zdolnym do
wyświetlania wszystkich barw z palety AdobeRGB.

Poprawny profil monitora: sRGB. W przykładzie charakteryzuje typowy monitor.
Powyższy przykład ilustruje proces konwersji między roboczą
przestrzenią AdobeRGB a przestrzenią monitora (w przykładzie sRGB)
jakiej dokonuje system zarządzania kolorami.
Dwie wybrane barwy obecne na fotografii mają konkretne współrzędne CIE
Lab, które reprezentują konkretne, mierzalne charakterystyki spektralne.
Współrzędne CIE Lab jednoznacznie charakteryzują więc wybrany kolor: z
tego powodu przestrzeń CIE Lab określana jest mianem "przestrzeni
absolutnej".
Zwróćmy uwagę na to jak zmieniają się wartości składowych RGB w wyniku
transformacji z przestrzeni AdobeRGB do przestrzeni sRGB. Przyczyna jest
prosta: charakterystyki spektralne barw podstawowych RGB są
inne
dla przestrzeni AdobeRGB a inne dla przestrzeni sRGB. Czyli mówiąc
wprost: barwy podstawowe RGB definiujące te dwie przestrzenie różnią się
odcieniami. Z tego powodu system zarządzania kolorami musi zastosować
różne proporcje składowych RGB jeśli chce uzyskać ten sam kolor CIE Lab.
Co się stanie jeśli profil monitora nie odpowiada jego charakterystykom?
Rozpatrzmy przypadek drastyczny: użyjemy profilu opisującego przestrzeń
AdobeRGB, zamiast odpowiadającego prawdzie profilu sRGB.

Niepoprawny
profil monitora: AdobeRGB. Fotografia poprawnie skorygowana w AdobeRGB,
wyświetlana przez błędnie skonfigurowany system
Ważne są dwie
rzeczy: po pierwsze, system zarządzania kolorami przekształca wartości
RGB z przestrzeni AdobeRGB z powrotem do przestrzeni AdobeRGB, co nie
powoduje żadnych zmian. A zatem składowe RGB należące do przestrzeni
AdobeRGB są teraz wyświetlane bez jakiejkolwiek korekcji na monitorze
sRGB.
Prowadzi to oczywiście do zafałszowania barw: wypadkowe współrzędne CIE Lab są
różne od oczekiwanych, ponieważ system zarządzania kolorami został "oszukany" przez nie odpowiadający rzeczywistości profil monitora.
Po drugie: ponieważ składowe RGB są wyświetlane na monitorze bez żadnych zmian (korekt), to w rzeczywistości
pracujemy w przestrzeni barw monitora zbliżonej do sRGB, sądząc przy tym że korzystamy z przestrzeni AdobeRGB.
Błąd ten pozostanie niezauważony aż do chwili, w której spróbujemy coś
wydrukować lub otworzymy zdjęcie w poprawnie skonfigurowanym systemie -
czyli do momentu w którym użyjemy informacji kolorymetrycznej zawartej w
profilu AdobeRGB. Zreprodukujemy po prostu barwy z przestrzeni sRGB
używając profilu opisującego przestrzeń AdobeRGB:

Niepoprawny
profil monitora: AdobeRGB. Fotografia skorygowana w błędnie
skonfigurowanym systemie, wyświetlana przez poprawnie skonfigurowany
system lub wydrukowana z użyciem informacji kolorymetrycznej AdobeRGB.
Możemy zauważyć ogólny wzrost nasycenia oraz przesunięcia barw. Błękit
nieba stał się "cukierkowy", podobnie jak uschnięte trawy na wydmach.
Tor wizyjny komputera
Aby
działać skutecznie, musimy wiedzieć co regulować, gdzie najlepiej tego
dokonać i dlaczego. Poniższe trzy schematy przedstawiają tor wideo
komputera z uwzględnieniem elementów, które mają wpływ na przebieg
charakterystyk tonalnych.
Monitor CRT:

Tor wideo: monitor CRT.
Dane RGB zapisane w pamięci RAM komputera są najpierw przetwarzane
przez oprogramowanie graficzne z użyciem profilu ICC monitora. Następnie
są one ładowane do pamięci karty graficznej.
Krzywa widoczna pod symbolem profilu oznacza, że może tam być zapisana
dodatkowa informacja: zależność między wejściowymi i wyjściowymi
wartościami składowych RGB. Informacja ta jest zazwyczaj generowana
przez oprogramowanie kalibratora i określa korekty przebiegu
charakterystyk dla trzech kanałów RGB. Zadaniem tej korekty jest
uzyskanie poprawnego zbalansowania szarości oraz dopasowanie
współczynnika gamma do wartości standardowej.
W naszym amatorskim przypadku wygenerujemy profil, który będzie zawierał
informacje o przestrzeni barw monitora, ale nie będzie zawierał
informacji umożliwiającej korektę charakterystyk - to skorygujemy
bezpośrednio programując tablice LUT karty graficznej z pomocą programu
Gamma Panel.
Dane pobierane z pamięci graficznej trafiają do tablicy LUT (Look Up
Table). Tablica ta, każdej 8-bitowej wartości RGB, dla każdego z trzech
kanałów RGB, przyporządkowuje wartość o większej rozdzielczości: od 10
do 12 bitów. Dzięki temu jest możliwe bardzo precyzyjne zaprogramowanie
krzywych korekcyjnych. Unikamy w ten sposób "pasm", które inaczej
mogłyby pojawiać się podczas wyświetlania łagodnych przejść tonalnych.
Sterowniki kart graficznych domyślnie programują tam zależność liniową.
Programy dostarczane wraz ze sprzętem do kalibracji pobierają krzywe
korekcyjne zapisane w profilu ICC, a następnie ładują je do tablic LUT
karty graficznej. Dzięki temu korekta charakterystyk odbywa się ze
zwiększoną rozdzielczością: 10-12 bitową zamiast 8-bitowej gdybyśmy
chcieli to zrobić jeszcze przed zapisaniem informacji do pamięci karty
graficznej.
Dane o zwiększonej rozdzielczości trafiają do przetwornika
analogowo-cyfrowego (DAC), który wytwarza sygnał analogowy dla monitora
CRT.
Podsumowując:
Charakterystyki toru wizyjnego (w tym gamma) wynikają wprost z
własności kineskopu. Współczynnik gamma może się zawierać w granicach
(typowo) od 2.5 do 3.0. Naszym zadaniem będzie doprowadzenie tej
wartości do standardu wynoszącego 2.2:
* Poziom czerni będziemy dobierać za pomocą regulatora "Jaskrawość" w monitorze.
* Ogólną jasność i punkt bieli będziemy dobierać za pomocą regulatora "Kontrast" w monitorze.
* Współczynnik gamma i balans szarości będziemy regulować programując
krzywe korekcyjne w tablicy LUT karty graficznej (program Gamma Panel).
Monitor LCD:

Tor wideo: monitor LCD z wejściem analogowym.
W przypadku monitora LCD z wejściem analogowym, wszystko wygląda tak
samo jak dla monitora CRT, aż do miejsca w którym sygnał analogowy
trafia do monitora. Sygnał ten jest przetwarzany przez (zazwyczaj)
8-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC).
Odtworzony sygnał cyfrowy trafia teraz do kolejnej tablicy LUT, której
działanie jest analogiczne do tej na karcie graficznej. Jest ona
konieczna w celu zapewnienia przybliżonej zgodności monitora LCD z
monitorami CRT: nieliniowa charakterystyka, która jest naturalną
własnością kineskopu musi być w przypadku panelu LCD symulowana. Do tego
celu służy ten właśnie dodatkowy układ. Bez niego obraz na monitorze
LCD byłby przejaskrawiony i wyblakły w porównaniu do obrazu widocznego
na monitorze CRT.
Tablica ta przetwarza 8-bitowe dane uzyskane z przetwornika
analogowo-cyfrowego na dane 8-bitowe (monitory niskiej klasy), 10-12
bitowe (średnia i wysoka klasa), aż do 14-bitów (high-end), symulując
krzywą gamma o współczynniku w zakresie 1.8 - 2.6.
Monitory LCD najwyższej klasy wspierają tzw. sprzętową kalibrację, która
z grubsza polega na bezpośrednim programowaniu tablic LUT monitora LCD:
możemy w ten sposób nie tylko skorygować współczynnik gamma, ale także
zbalansować szarości i uzyskać pożądaną temperaturę barwową, nic nie
tracąc z pełnego 8-bitowego zakresu składowych RGB dostępnego na
wejściu.
Skorygowane w ten sposób dane trafiają do wyjściowego przetwornika
cyfrowo-analogowego, zaś uzyskany sygnał analogowy steruje matrycą LCD,
której charakterystyka jest liniowa.

Tor wideo: monitor LCD z wejściem cyfrowym.
W przypadku monitora LCD z wejściem cyfrowym, odpadają dodatkowe
przetworniki: cyfrowo-analogowy po stronie karty graficznej i
analogowo-cyfrowy po stronie monitora - cała reszta odbywa się tak samo
jak w monitorze LCD z wejściem analogowym.
Podsumowując:
Charakterystyki toru wizyjnego (w tym gamma) zależą praktycznie
wyłącznie od precyzji z jaką została fabrycznie przygotowana tablica LUT
w monitorze LCD. Współczynnik gamma monitorów LCD może się zawierać w
granicach (typowo) od 1.8 do 2.6. Naszym zadaniem będzie doprowadzenie
tej wartości do standardu wynoszącego 2.2:
* Poziom czerni będziemy dobierać za pomocą regulatora "Jaskrawość" w
monitorze. Dla monitorów, w których jaskrawość jest regulowana przez
zmianę intensywności świecenia lamp, będziemy musieli użyć programu
Gamma Panel wprowadzając korekty do tablic LUT karty graficznej.
* Punkt odcięcia bieli będziemy dobierać za pomocą regulatora "Kontrast" w monitorze.
* Współczynnik gamma będziemy regulować w pierwszym kroku zgrubnie: za
pomocą menu OSD monitora - przeprogramowanie zawartości tablicy LUT w
monitorze może się odbywać z rozdzielczością lepszą niż 8-bitowa.
* Precyzyjnych korekt współczynnika gamma, jak również korekty balansu
szarości dokonamy programując krzywe korekcyjne w tablicy LUT karty
graficznej (program Gamma Panel).
W tej dwuetapowej korekcji chodzi o zmniejszenie wpływu wąskiego gardła
jakim jest 8-bitów/kanał transmisja danych między kartą graficzną a
panelem LCD.
cd. na następnej stronie.