Amatorska kalibracja monitora
2006-12-22, ostatnia aktualizacja 2008-09-12 21:32
Liczba czytelników: 104222 Komentarzy : 20
Autor :
Trurl (1761) 3. Praktyka
Będą nam potrzebne następujące narzędzia:
1. Wzorzec kalibracyjny
http://eat86.internetdsl.tpnet.pl/photo/books/calib/img/220.png (niestety, oryginalna strona AIM DTP
http://www.aim-dtp.net chwilowo, lub już nie działa...).
2. Dowolny program do przeglądania grafiki
nie wyposażony w system zarządzania kolorami, zdolny do wyświetlania plików PNG (np. IrfanView lub PMView).
3. Program Gamma Panel
http://www.snapfiles.com/get/gammapanel.html.
4. Program Quick Monitor Profile
http://quickgamma.de/QuickMonitorProfile/indexen.html.
Kroki przygotowawcze, uwagi
1. Cztery opisywane
w tym rozdziale regulacje (poziom czerni, punkt odcięcia bieli, gamma i
balans szarości) należy kilkakrotnie powtórzyć. Ponieważ regulowane
parametry wpływają na siebie, jednokrotne wykonanie wymienionych kroków
nie doprowadzi do uzyskania rezultatów zgodnych z oczekiwaniami.
2. Wszystkie obrazy wzorców kalibracyjnych widoczne w tym rozdziale to
obrazy uśrednione, ilustrujące błędy kalibracji. Należy użyć wzorca
pełnowymiarowego przeznaczonego dla gamma 2.2.
3. Regulacje można rozpocząć minimum po pół godzinie od włączenia
monitora. Sprzęt musi się rozgrzać do temperatury nominalnej. Przed
upływem tego czasu wszystkie parametry lekko "płyną".
4. Program Gamma Panel może nie działać z kartami ATI Radeon. W tym
przypadku możemy skorzystać z identycznych regulacji, jakich dostarczają
sterowniki: Właściwości Ekranu - Ustawienia - Zaawansowane.
5. Przed rozpoczęciem pracy powinniśmy na wszelki wypadek usunąć profil ICC z windowsowej konfiguracji monitora:
6. Niektórych monitorów nie da się dokładnie wyregulować opisywanymi tu
metodami. Korekta krzywych gamma dla trzech kanałów RGB nie wystarcza,
ponieważ charakterystyki te są zbyt nierównomierne.

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: ocena jakości monitora.
Jeśli nieskalibrowany monitor wyświetla wzorzec tak jak w przykładzie po lewej, to można go z dużą dokładnością wyregulować.
Jeśli wzorzec jest wyświetlany tak jak po prawej, to znaczy że na takim
monitorze nie osiągniemy satysfakcjonujących rezultatów. Mimo to warto
zrobić co się da: lepsza częściowa korekta niż żadna.
W przykładzie po prawej widzimy na wzorcu dość liczne wąskie, barwne
pasma. Dla porównania, kalibrowalny monitor może wyświetlać co najwyżej
pojedyncze, ciągłe trójkolorowe pasma CMY/RGB i mieć stosunkowo
jednolitą dominantę na całej powierzchni.
Regulacja temperatury barwowej
Wstępnej
regulacji dokonujemy z menu OSD monitora. W zależności od stopnia
zaawansowania sprzętu możemy mieć do dyspozycji następujące opcje:
* Kilka nastaw opisanych jako np.: "Cool" (Zimny), "Neutral" (Neutralny), "Warm" (Ciepły).
* Kilka nastaw opisanych jako np.: 9300K, 6500K, 5500K.
* Możliwość niezależnej regulacji intensywności dla trzech kanałów RGB w zakresie np. od 0-100%.
* Kalibrowane fabrycznie nastawy temperatury barwowej. Np. dla
monitorów LCD Eizo jest to zakres 4000-10000K ze skokiem co 500K, plus
wartości specjalne takie jak np. 9300K.
Bardzo często mamy do dyspozycji jednocześnie predefiniowane nastawy i możliwość regulacji intensywności dla trzech kanałów RGB.
Gdy mamy do dyspozycji odpowiednio zaawansowany sprzęt, ustawiamy po
prostu co trzeba (5000K lub 6500K) i całą regulację mamy już "z głowy".
W pozostałych przypadkach wybieramy odpowiednią wartość z tego co mamy
do dyspozycji w menu OSD: "Neutral" to zazwyczaj 6000K-6500K, "Warm" -
5000K do 5500K.
Jeśli korzystamy z monitora LCD, w którym możemy niezależnie regulować
intensywność dla trzech kanałów RGB, to przy regulacji dla 6500K
ustawiamy taką samą wartość: np. RGB=100%,100%,100%. W ten sposób
otrzymujemy światło najbardziej zbliżone do tego jakie emitują lampy
podświetlające panel: zwykle jest to około 6000K - 7000K.
Uwaga: tego rodzaju ustawienie dla monitorów CRT zazwyczaj oznacza 9300K!
Porównanie z wzorcem:
Dla 6500K, wystarczy że w
słoneczny dzień około południa (światło słońca powinno wpadać do pokoju)
ocenimy czy biały kolor (RGB=255,255,255) wyświetlany przez monitor nie
ma wyraźnych przebarwień: np. purpurowej, zielonej, niebieskawej lub
innej dominanty.
Dla 5000K musimy mieć lepiej określone źródło światła: może to być
oprawa z wspomnianymi w części teoretycznej świetlówkami przysłonięta
kawałkiem kalki technicznej, lub podświetlarka do slajdów. CRT MAG
Innovision regulowałem z użyciem walizkowej podświetlarki do slajdów.
Jak wyżej: biały kolor wyświetlany przez monitor nie powinien wykazywać
przebarwień w porównaniu do wzorca.
Jeśli widzimy przebarwienia:
Oko dostrzega nawet
drobne różnice barw wtedy gdy możemy je z sobą porównywać. Z dużym
prawdopodobieństwem będą więc konieczne drobne korekty nastaw RGB po to
aby wyeliminować podbarwienie widoczne względem oświetlenia wzorcowego.
Na przykład monitory LCD Dell 1901FP wykazują w świetle dziennym lekką
domieszkę zieleni, w przypadku gdy wzmocnienie dla kanałów RGB jest
ustawione na 100%. Stare monitory CRT lubią z kolei wpadać w purpurę
(najszybciej traci emisję kanał zielony), tym intensywniejszą im niższą
temperaturę barwową ustawimy w menu OSD.
Poniższe zestawienie zawiera wskazówki jak regulować wzmocnienie dla
kanałów RGB w przypadku występowania dominant dla trzech kolorów
podstawowych (RGB) i trzech pochodnych (CMY):
Dla przykładu: aby skompensować zielonkawe zabarwienie (środkowy w
górnym rzędzie) musimy albo zmniejszyć natężenie kanału zielonego (G-)
albo zwiększyć natężenie jednocześnie dla kanałów niebieskiego i
czerwonego (B+,R+)
Podobnie jest dla kolorów pochodnych: aby na przykład skompensować
purpurowe zabarwienie (środkowy w dolnym rzędzie), musimy albo
jednocześnie zmniejszyć natężenie dla kanałów niebieskiego i czerwonego
(B-,R-) lub zwiększyć natężenie dla kanału zielonego (G+).
Korekta charakterystyk przenoszenia
Celem naszych działań będzie taka regulacja jaskrawości, kontrastu i
współczynników gamma aby wzorzec kalibracyjny dla gamma 2.2 wyglądał
możliwie jednolicie szaro:

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: monitor skalibrowany poprawnie.
Wszelkie przebarwienia świadczą o tym, że monitor odchyla się od normy:
ma nieprawidłowy współczynnik gamma, źle ustawiony poziom czerni,
ograniczoną dynamikę w zakresie bieli lub zaburzony balans bieli.
Dwa pionowe paski wycięte z wzorca widoczne po prawej stronie przedstawiają fragment używany do regulacji poziomu czerni:
* Na górnym pasku powinniśmy móc dostrzec ledwo widoczne ciemnoszare kwadraty na czarnym tle.
* Dolny pasek powinniśmy widzieć jako całkowicie czarny.
Różnice te zostały sztucznie uwypuklone: w rzeczywistości pasek górny ledwo się różni od dolnego.
Regulacja poziomu czerni
Monitor CRT
Regulatorem "jaskrawość" staramy się doprowadzić dwa pionowe prostokąty
widoczne po prawej stronie wzorca do stanu, w którym na górnym
prostokącie powinniśmy móc z ledwością rozróżnić ciemnoszare kwadraty na
czarnym tle. Dolny prostokąt powinien być przy tym całkowicie czarny:

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: monitor skalibrowany poprawnie.
Monitor LCD
Wszystko
zależy od tego, czy regulacja jaskrawości odbywa się przez zmianę
natężenia światła emitowanego przez lampy podświetlające (większość
monitorów), czy też przez zmianę przepuszczalności matrycy LCD (zwykle
najtańszy sprzęt).
Aby to sprawdzić, zmniejszamy jaskrawość obserwując przy tym wzorzec
kalibracyjny. Jeśli widoczne na wzorcu proporcje barw nie zmieniają się,
to jaskrawość jest regulowana przez zmianę intensywności świecenia lamp
podświetlających.
Jeżeli barwy zmieniają się tak jak na rysunku poniżej, to znaczy w
dolnej części wzorca pojawiają się pasma w trzech barwach podstawowych
RGB i w miarę zmniejszania jaskrawości zwiększają swoje nasycenie, to
znaczy, że regulacja odbywa się przez zmianę przepuszczalności matrycy
LCD.

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: zmiana poziomu czerni pod wpływem regulacji jaskrawości.
W tym drugim przypadku regulujemy poziom czerni monitora LCD tak samo jak monitora CRT.
W monitorach LCD należących do pierwszej grupy musimy posłużyć się programem Gamma Panel:

Program Gamma Panel: wartości domyślne.
Stan początkowy: w tablicach LUT karty graficznej jest zapisana zależność liniowa (wykres w czarnym okienku po prawej).

Program Gamma Panel: pierwszy krok regulacji poziomu czerni - korekta jaskrawości.
Za pomocą suwaka "Brightness" ustawiamy wyświetlany obraz w taki
sposób, aby dwa pionowe prostokąty wzorca kalibracyjnego służące do
regulacji poziomu czerni były odwzorowane prawidłowo. Zielony znaczek
symbolizuje satysfakcjonującą wartość.
Niestety nie wykorzystujemy teraz dynamiki monitora, co symbolizuje
czerwony znaczek. Maksymalna wielkość składowych RGB wysyłanych do
monitora wtedy, gdy w pamięci karty graficznej zapisane jest
RGB=255,255,255, zostaje zmniejszona o wartość zaznaczoną na czerwono.

Program Gamma Panel: korekta dynamiki (kontrast).
Korygujemy więc spadek dynamiki z pomocą suwaka "Contrast".
RGB=(255,255,255) w pamięci karty graficznej będzie teraz odpowiadać
wartościom maksymalnym, przekazywanym do monitora. Niestety zmienia się
poziom czerni (czerwony pasek u dołu).
Musimy to skorygować z pomocą suwaka "Brightness". Ponieważ spowoduje to
lekką zmianę dynamiki - znów korygujemy suwakiem "Contrast".
Operacje te musimy powtórzyć kilkakrotnie aż do skutku.

Program Gamma Panel: regulacja poziomu czerni - rezultat końcowy.
Stan końcowy: właściwa korekta poziomu czerni (zielona kreska u dołu) i
w pełni wykorzystana dynamika (zielony znaczek u góry).
Korekta poziomu odcięcia bieli
Efekt
odcięcia bieli występuje stosunkowo rzadko, niemniej powinniśmy być na
niego przygotowani. W szczególności może się pojawić wtedy gdy nieco
przesadzimy z kontrastem w programie Gamma Panel podczas regulacji
poziomu czerni.

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: odcięcie najwyższych odcieni bieli.
Obraz wzorca kalibracyjnego widoczny powyżej powstanie wtedy, gdy
wartościom od 240,240,240 - 255,255,255 będzie odpowiadać maksymalne
natężenie światła emitowanego przez monitor, czyli jednolita biel
zamiast stopniowanych odcieni szarości.
Korekta jest prosta: regulatorem monitora zmniejszamy kontrast tak, aby znikły pasma CMY widoczne w górnej części wzorca.
Jeśli przebarwienie powstało jako rezultat wcześniejszej korekty poziomu
czerni z użyciem programu Gamma Panel, to wtedy minimalnie zmniejszamy
kontrast suwakiem "Contrast" aż przebarwienia znikną.
Regulacja współczynnika gamma

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: gamma monitora równa 2.5.
Powyższy obraz będzie widoczny na monitorze, którego współczynnik gamma
wynosi 2.5. Na wzorcu będziemy widzieć trzy pasma w kolorach pochodnych
CMY, tym intensywniejsze im bardziej współczynnik gamma monitora
przekracza wartość 2.2.

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: gamma monitora równa 2.0.
Na monitorze, którego współczynnik gamma wynosi 2.0 będziemy widzieć
trzy pasma w kolorach podstawowych RGB, tym intensywniejsze im bardziej
współczynnik gamma monitora będzie mniejszy niż wartość 2.2.
Monitor CRT
Korzystając
z programu Gamma Panel regulujemy współczynnik gamma dla trzech kanałów
jednocześnie ("Linked"), tak ustawiając suwak "Gamma" aby wzorzec
kalibracyjny był możliwie jak najbardziej wolny od przebarwień CMY/RGB.
Monitor LCD
Musimy pamiętać o wąskim gardle, jaki stanowi 8-bitowy interfejs DVI lub wejściowy przetwornik analogowo-cyfrowy.
Pierwszym krokiem jest ustawienie współczynnika gamma z menu OSD
monitora w taki sposób, aby wzorzec kalibracyjny wykazywał najmniejsze
odchylenia od normy. Podczas takiej zgrubnej regulacji korzystamy z
wewnętrznych tablic LUT monitora, które mogą pracować z większą
precyzją: np. 10-bitową (patrz teoria).
Regulacji końcowej dokonujemy tak jak dla monitorów CRT - z pomocą programu Gamma Panel
Jeśli monitor nie posiada regulacji współczynnika gamma w menu OSD, to
wtedy musimy się niestety zadowolić tylko tym co oferuje program Gamma
Panel i przeprowadzić regulację tak jak dla monitora CRT. Z powodu
ograniczonej do 8-bitów/kanał głębi kolorów na łączu karta-monitor,
musimy się liczyć ze zwiększonym prawdopodobieństwem występowania pasm
przy wyświetlaniu łagodnych przejść tonalnych (gradientów).
Korekta balansu szarości
Omówimy ją na dwóch
przykładach: monitora, w którym współczynnik gamma dla kanału zielonego
jest większy niż dla pozostałych dwóch, oraz dla monitora w którym
współczynnik ten jest większy dla kanału niebieskiego. W obydwu
przypadkach oznacza to zmniejszenie intensywności odpowiednio: kanału G
lub B, spowodowane np. utratą emisji (monitor CRT) lub nieliniowościami
panelu LCD.
W pierwszym przypadku, charakterystyka dla kanału zielonego odpowiada gamma 2.5, podczas gdy dla pozostałych jest poprawna:

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: zaburzony balans szarości - gamma kanału zielonego równa 2.5, pozostałych 2.2.
Na wzorcu kalibracyjnym widzimy purpurowe przebarwienie spowodowane
niedostatkiem koloru zielonego. W programie Gamma Panel musimy zwiększyć
współczynnik gamma dla kanału zielonego do wartości 1.13, co
skompensuje wartość 2.5, zgodnie z zależnością 2.5/1.13 = 2.2:

Program Gamma Panel: balans szarości - korekta gamma dla kanału zielonego.
W drugim przypadku, charakterystyka dla kanału niebieskiego odpowiada gamma 2.8, podczas gdy dla pozostałych jest poprawna:

Wzorzec kalibracyjny gamma=2.2: zaburzony balans szarości - gamma kanału niebieskiego równa 2.8, pozostałych 2.2.
Na wzorcu kalibracyjnym widzimy żółtawe przebarwienie spowodowane
niedostatkiem koloru niebieskiego. W programie Gamma Panel musimy
zwiększyć współczynnik gamma dla kanału niebieskiego do wartości 1.27,
co skompensuje wartość 2.8, zgodnie z zależnością 2.8/1.27 = 2.2:

Program Gamma Panel: balans szarości - korekta gamma dla kanału niebieskiego.
W praktyce niczego nie obliczamy: odpowiednie korekty ustalamy
eksperymentalnie, obserwując wzorzec kalibracyjny i jednocześnie
regulując parametry "Gamma", "Brightness" oraz "Contrast", niezależnie
dla trzech kanałów RGB.
Zapis parametrów, katalog autostart
Regulacje
jakich dokonaliśmy za pomocą programu Gamma Panel należy zapisać
korzystając z przycisku "Save as". Po umieszczeniu skrótu do programu w
katalogu "Autostart", zapisane korekty będą automatycznie ładowane do
tablic LUT karty graficznej po każdym uruchomieniu komputera.
Przygotowanie profilu ICC
Jak już wiemy z
rozdziału poświęconego teorii, zadaniem profilu ICC jest dostarczenie
systemowi zarządzania kolorami jak najdokładniejszych informacji o
parametrach spektralnych monitora.
Praktycznie wszystkie monitory dostępne na rynku, zarówno LCD jak i CRT z
lepszą lub gorszą zgodnością odwzorowują przestrzeń barw sRGB. Poniższa
tabela zawiera współrzędne chromatyczne (CIE xy) składowych RGB dla
kilku wybranych monitorów, oraz dla dwóch standardowych przestrzeni
barw: sRGB i AdobeRGB:
Monitor lub przestrzeń barw: | R: x/y | G: x/y | B: x/y |
sRGB | 0.64/0.33 | 0.30/0.60 | 0.15/0.06 |
Eizo FlexScan L768 | 0.64/0.33 | 0.30/0.60 | 0.15/0.06 |
NEC Multisync C400 | 0.62/0.34 | 0.27/0.60 | 0.15/0.06 |
MAG Innovision 786FD | 0.61/0.34 | 0.26/0.61 | 0.14/0.06 |
AdobeRGB | 0.64/0.33 | 0.21/0.71 | 0.15/0.06 |
Można zauważyć wyraźną zgodność typowych monitorów z przestrzenią barw sRGB.
Do wyjątków należą np. NEC Spectra View i Eizo ColorEdge CG220 zdolne
wyświetlić paletę AdobeRGB, oraz Iiyama H1900, H2010 i H2130, zdolne
według zapewnień producenta odwzorować "75% przestrzeni NTSC" (czyli
pośrednio między sRGB i AdobeRGB).
My postaramy się utworzyć profil monitora korzystając z współrzędnych
chromatycznych CIE xy składowych RGB, zapisywanych w pamięci EDID przez
producentów sprzętu. Dane te dostępne są za pośrednictwem kanału DDC i
wykorzystywane przez program Quick Monitor Profile:

Program Quick Monitor Profile.
Aby wygenerować profil należy wykonać następujące kroki:
1. Wybrać monitor w przypadku gdy pracujemy w konfiguracji
dwumonitorowej (okienko "Monitor"). W standardowej konfiguracji jest tam
tylko jeden: "Monitor Plug and Play".
2. Należy wybrać "Chromaticity coordinates":
"Installed monitor" oznacza, że program użyje współrzędnych chromatycznych odczytanych z pamięci EDID monitora.
Jeżeli dane te nie są dostępne (program wyświetli ostrzeżenie podczas
uruchamiania), wybieramy "Custom values" i w okienkach "Red", "Green",
"Blue" wpisujemy wartości CIE xy odpowiadające przestrzeni sRGB.
3. Wybieramy "Media white point" odpowiadający temu co wcześniej ustawiliśmy dla monitora: D65 dla 6500K lub D50 dla 5000K
4. W okienku "Target gamma" wybieramy wartość odpowiadającą standardowi Windows/PC: będzie to 2.2.
5. W okienku "Profil name" możemy teraz wpisać nazwę profilu, która
zostanie zapisana w pliku icc. Może to być na przykład typ monitora.
6. Decydujemy czy od razu zainstalować profil: "Install Profile" i czy ma to być profil domyślny: "Make default profile".
Teraz wystarczy już tylko nacisnąć przycisk "Create" - profil ICC dla
monitora zostanie utworzony i zależnie od wybranych opcji -
zainstalowany.
Przed zainstalowaniem mamy jeszcze możność zapisania kopii tworzonego
profilu w dowolnie wybranym katalogu, pod dowolnie wybraną nazwą.
W windows XP, profil zostanie zainstalowany w katalogu (skopiowany do): C:\Windows\System32\Spool\Drivers\Color.
W Windows 2000 będzie to C:\WINNT\System32\Spool\Drivers\Color |