О качестве визуальной калибровки

Добро пожаловать в лабораторию цвета — место, где теория подтверждается и опровергается практикой, полигон для тех, кто готов сомневаться и экспериментировать. Цвет — это просто… наука.

Поводом к сегодняшней теме стал популярный вопрос: «Я купил новый (модный/дорогой/профессиональный) монитор. Взять мне заводской профиль или провести калибровку?»

Конечно, если в распоряжении есть аппаратный калибратор, то и думать нечего — калибровать, и никаких проблем. Но, как всегда бывает, денег на устройство не предусмотрено, и вопрос остаётся открытым. Да, визуальной калибровкой пользуются многие, но, уверен, мало кто знает, как проверить её качество! Дальше умения запустить утилиту Adobe Gamma дело не идёт… Попробуем разобраться.

Для начала нам понадобятся:

1. Утилита Adobe Gamma.
2. Утилита для проверки и сброса таблицы соответствия цветов CLUT (Calibration Tester).
3. Специальное изображение, т. н. гамма-тест.
4. Глаза.

Математические основы

Распространённый способ описания тонопередачи устройств (особенно мониторов) в компьютерной графике — степенная функция:

Здесь Iвых и Iвх — уровни выхода и входа, изменяющиеся в диапазоне от 0 до 255. Показатель степени дал название и всему классу зависимостей, которые стали именовать гамма-функциями или гамма-кривыми. Их удобство в том, что одним параметром можно вполне приемлемо охарактеризовать тонопередачу устройства. Конечно, встречаются и более сложные выражения для гамма-кривых, но и в них основной параметр — показатель степени g.

Технология визуальной калибровки была разработана для традиционных ЭЛТ-мониторов, но приёмы, о которых мы поговорим, актуальны и для ЖК. Средний показатель гаммы ЭЛТ-мониторов 1,8–2,5. Со временем кинескоп «садится», и показатель увеличивается. ЖК-мониторы имеют собственную гамму – примерно равную 1, из-за чего изображения на ЭЛТ и ЖК могут сильно отличаться. Для преемственности с традиционными технологиями производители зачастую корректируют показатели ЖК до привычных 2,2. Поэтому определение показателя гамма для ЖК-мониторов — весьма любопытная и поучительная операция. Далее процедуру определения гаммы визуальным способом будем коротко называть гамма-тестом.

Калибровка и характеризация

С помощью утилит визуальной калибровки обычно выполняют две операции: собственно калибровку (calibration), т. е. перепрограммирование таблицы соответствия цветов (CLUT — Color LookUp Table) видеоадаптера, и характеризацию (characterization), т. е. построение профиля монитора. Для системы управления цветом чрезвычайно важно, чтобы после калибровки в цветовом профиле, сопоставленном монитору, содержалась информация об особенностях отображения с учётом проведённых изменений, иначе неизбежны сильные цветовые отклонения.

Идея визуального гамма-теста

Визуальная калибровка основывается на уникальной способности человека с высокой точностью уравнивать зрительные стимулы. В этом качестве выступает поле половинной яркости свечения данного монитора. Оно получается чередованием горизонтальных полос чёрных и белых пикселей. Пользователь подбирает такую яркость серого образца, при которой происходит уравнивание двух полей по светлоте. Для неподготовленного человека это не просто, т. к. нужно абстрагироваться от возможного цветового оттенка, возникающего, например, из-за неточностей сведения. В момент операции выполняется равенство:

Прологарифмировав обе части, получим выражение для определения гаммы:

Создание гамма-теста

Для проверки качества калибровки и определения собственной гаммы монитора подготовим изображение, аналогичное тому, что использует Adobe Gamma — трёхслойный гамма-тест.

Создаём не слишком большой файл теста (обязательно в RGB!), достаточно 400х400 пикселей. Подложку заливаем узором из чередующихся чёрных и белых горизонтальных полос.

Во втором слое рисуем прямоугольник 120х120 с координатами цвета R128, G128, B128. Третий и главный — корректирующий слой — создаём командой Layer l New Adjustment Layer l Levels.

Рис. 1. Схема трёхслойного гамма-теста

Если теперь двигать средний (серый) ползунок в диалоговом окне уровней, в момент уравнивания яркости в среднем поле Input Levels получим фактический показатель гамма-отображения (рис. 2). Как видите, никаких вычислений не требуется. Сохранять гамма-тест нужно обязательно без внедрения профиля рабочего цветового пространства.

Рис. 2. Определение показателя гамма

Рекомендация

Перед измерением гаммы визуально рекомендуется понизить рабочее разрешение монитора. При высоком разрешении ширина полос тестового образца может оказаться ниже разрешающей способности зёрен люминофора экрана, тогда яркости белого и чёрного не будут достигать максимального и минимального уровней, соответственно. Это исказит результаты измерений. Часто рекомендуют понизить и частоту вертикальной развёртки, чтобы видеосистема не работала в предельном частотном режиме (хотя обычно реальной необходимости в этом нет).

Измерение собственной гаммы монитора

Определим собственную гамму нашего монитора (native gamma), но, прежде чем воспользоваться тестом, убедимся, что никакая коррекция к отображению не применяется.

Для работы с таблицей соответствия цветов (CLUT) видеоадаптера нам понадобится специальная утилита, например, calibration_tester с сайта www.gretag-maсbeth.com. Программа позволяет напрямую контролировать тонопередачу, а также сбросить таблицу видеокарты в исходное состояние.

Итак, запускаем Calibration Tester. Когда таблица сброшена, кривые тонопередачи должны быть прямыми. Если это не так, нажатием кнопки Reset сделаем это принудительно (рис. 3).

Рис. 3. Сброс CLUT видеоадаптера

Заходим в Photoshop и применяем гамма-тест. Измеренное значение и есть собственная гамма монитора. Эта характеристика интересна нам пока только теоретически, но позднее мы воспользуемся ею, чтобы создать более точный цветовой профиль.

Использование гамма-теста для проверки качества калибровки

Выполните калибровку монитора с помощью Adobe Gamma. Обязательно перезагрузите Photoshop, если он был открыт во время этой операции! Если в диалоговом окне Edit l Color Settings при выборе строки Monitor RGB показывается комментарий из профиля, то калибровка прошла успешно.

Процедура проверки

Идея проверки в том, что при верном цветовом профиле монитора отображение RGB-файлов в Photoshop должно быть наиболее близко к их рабочему цветовому пространству. Это значит, что при измерении гаммы должна всегда получаться гамма рабочего цветового пространства!

Теперь открываем наш гамма-тест. Для трёх вариантов рабочих цветовых RGB-пространств (Monitor RGB, AppleRGB, sRGB) с помощью гамма-теста измеряем фактическую гамму отображения. В первом случае должна получиться собственная гамма монитора (при калибровке с помощью Adobe Gamma — это значение, введённое в поле Desired gamma), для Apple RGB — 1,8, для sRGB — 2,2. В среднем, отклонения должны быть около 0,1 от идеальных значений, иначе нужно выполнять перекалибровку и повторную характеризацию.

Заключение

Наш очень простой и наглядный гамма-тест можно использовать для контроля визуальной калибровки. В следующий раз мы научимся уточнять заводской профиль под тонопередачу конкретного экземпляра и обходиться без программ калибровки. Ссылки на программы и дополнительную литературу по теме можно найти на сайте автора www.milovsky.ru.

Александр Миловский (alexm@avalon.ru), эксперт по вопросам цветокоррекции и цветовоспроизведения, преподаватель СПб политехнического университета, сертифицированный эксперт Adobe.

Не путать: Gamma и gamut

На заре становления компьютерных технологий допечатной подготовки в переводной литературе возникла путаница, продолжающаяся и по сей день. В английском языке есть слова «gamut» (цветовой охват) и «gamma» (буква греческого алфавита, показатель степенной функции). Но оба нередко переводят бессмысленным термином «гамма устройства», по-видимому, имея в виду всё-таки цветовой охват. Во избежание путаницы следует использовать русские эквиваленты «цветовой охват» для «gamut» и «показатель гамма» для «gamma».