Руководство пользователя ArgyllCMS

Дисплей с технологией, поддерживающий обновление (развертку), отображает участки изображения в разное время, делая это с достаточно высокой частотой. Эта изменяющаяся во времени характеристика может мешать измерению цвета дисплея, если прибор не учитывает развертку (как правило, при этом период измерения кратный периоду обновления дисплея).

К типам дисплеев с обновлением относятся ЭЛТ (мониторы с электронно‐лучевыми трубками), одночиповые DLP и плазменные дисплеи.

Примером технологии дисплея без развертки является ЖК‐дисплей (жидкокристаллический).

Приборы, в которых выбор типа дисплея изменяет только режим измерения обычно имеют какой‐либо дополнительный независимый параметр для установки типа калибровки. Более простые приборы сочетают режим измерения с выбором калибровки, обычно это режим обновления (ЭЛТ) и режим без обновления (ЖК).

Некоторые измерительные приборы работают в гибридном режиме (например, колориметр Spyder4), где тип дисплея выбирается как с обновлением или без него, а затем применяется файл .CCSS для установки режима калибровки.

*** Частота обновления ЭЛТ‐монитора (электронно‐лучевой трубки) — это число, за которое электронный луч полностью отрисовывает в секунду изображение, проходя по экрану сверху вниз. Измеряется в герцах (Гц). В отличие от ЖК‐панелей, ЭЛТ мерцает, поэтому частота критически влияет на утомляемость глаз: чем она выше (оптимально 85+ Гц), тем стабильнее картинка и меньше нагрузка на зрение.

*** Одночиповые DLP‐проекторы — устройства отображения, использующие один микрочип с множеством крошечных зеркал (DMD) для создания изображения, обеспечивая высокий контраст, компактность и хорошую цветопередачу. Формируют цвет последовательно, чередуя красный, зеленый и синий свет через цветовое колесо.

Измерение частоты обновления

Большинство колориметров с возможностью выбора типа отображения частоты обновления также поддерживают функцию измерения частоты обновления дисплея. (Некоторые спектрометры делают это в режиме эмиссионного измерения.)

Измерение частоты обновления дисплея также можно выполнить в режиме точечного чтения с помощью клавиши «F» (см. программа spotread). Точность измерения может варьироваться в зависимости от конкретного прибора.

*** Фотометрические эмиссионные измерения — метод анализа, при котором прибор оценивает свет, самостоятельно излучаемый или испускаемый источником (например, дисплеем), а не отраженный от него.

Типы дисплеев

После установки файлов .edr производителя и эталонных файлов .ccss ArgyllCMS в программах типа dispcal и dispread, spotread доступны, если колориметр поддерживает их, следующие типы дисплея:

~ n, дисплей без обновления [по умолчанию, CB1];

~ r, дисплей с функцией обновления — измеряется период обновления, время интеграции корректируется соответствующим образом [CB2];

~ c, монитор ЭЛТ (например, Hitachi CM2112MET, Diamond View 1772ie и т.д.);

~ i, GB LED, ЖК‐дисплей с люминофорной светодиодной подсветкой GB‐R;

~ l, ЖК‐дисплей CCFL IPS (CCFL AC, EIZO, HP с коррекцией);

~ L, ЖК‐дисплей CCFL Wide Gamut IPS (WG CCFL NEC241, 271);

~ b, ЖК‐дисплей RGB LED IPS, светодиоды с широким цветовым охватом (RGBLED HP, SOYO);

~ e, ЖК‐дисплей White LED IPS, стандартные светодиоды (WLED AC, LG, Samsung);

~ o, OLED, т.е. органические светодиоды;

~ m, Mini‐LED, т.е. ЖК‐дисплей с RGB‐светодиодной подсветкой более высокой плотности;

~ p, проектор (Marantz, HP, Panasonic и т.д.);

~ R, необработанные данные (для калибровки заводской матрицы) [CB2];

~ h, ЖК‐дисплей с высокой максимальной яркостью;

~ F, заводская матрица (для калибровки) [CB1].

По умолчанию время интеграции адаптивное, увеличивается при низком уровне освещенности. Эту функцию можно отключить и использовать фиксированное время интеграции для достижения максимальной скорости за счет значительного снижения точности при низкой освещенности, используя флаг ‐YA.

*** RGB LED (Micro/Mini): новое поколение подсветки, где используются RGB‐светодиоды, обеспечивая лучшую цветопередачу и контрастность, чем обычные белые светодиоды.

*** WLED‐монитор (White Light Emitting Diode) — это ЖК‐дисплей, использующий белые светодиоды для подсветки матрицы. Это стандартная, энергоэффективная и доступная технология. WLED — самый распространенный тип LED‐подсветки.

*** Монитор с подсветкой GB LED (Green‐Blue LED) — тип жидкокристаллического дисплея, использующий светодиоды зеленого и синего цветов для получения белого света подсветки. Это обеспечивает более широкий цветовой охват (в частности, расширенный охват sRGB и Adobe RGB) и лучшую цветопередачу по сравнению с обычными WLED‐мониторами.

*** WCG‐CCFL (Wide Color Gamut, Cold Cathode Fluorescent Lamp) — технология подсветки ЖК‐мониторов и телевизоров, использующая люминесцентные лампы с «холодным» катодом, обеспечивающая расширенный цветовой охват.

Широкоформатные дисплеи и колориметры

*** Дисплей с широким цветовым охватом (Wide Color Gamut) способен отображать больше оттенков, чем стандартный дисплей sRGB, покрывая пространства DCI‐P3 или Adobe RGB. Это обеспечивает насыщенные, реалистичные цвета (особенно в красных/зеленых тонах) и критично для профессиональной работы с фотографией или видео, а также для HDR‐контента.

С появлением дисплеев с широким цветовым охватом многие пользователи заметили, что колориметры плохо работают с ними, в отличие от спектрометров.

Почему так происходит, и что с этим можно сделать?

Колориметры и спектрометры преследуют одну и ту же цель: измерение трехкомпонентных цветовых значений. Но они делают это разными способами. Спектрометр разбивает свет на ряд длин волн, измеряет отклик на каждой, а затем взвешивает и суммирует отклики с помощью весовых кривых стандартного наблюдателя, чтобы получить трехкомпонентные значения CIE XYZ. Поскольку спектрометр вычисляет весовые коэффициенты с помощью программного обеспечения, точность кривых практически идеальна, а основные ошибки обусловлены характером дискретных полос длин волн.

*** Весовые коэффициенты — это числовые множители, отражающие относительную значимость, «вес» или приоритет конкретного показателя в сравнении с другими факторами в общей оценке или модели.

В конструкции колориметра применяются оптические фильтры, аппроксимирующие весовые кривые стандартного наблюдателя, значения датчиков измеряются и умножаются на калибровочную матрицу 3x3 для получения трехкомпонентных значений CIE XYZ. Главное преимущество колориметра — его простота, что обеспечивает низкую стоимость прибора.

Кроме того, из‐за ограничений по стоимости, оптические фильтры, используемые в этих приборах, могут не очень хорошо соответствовать весовым коэффициентам стандартного наблюдателя CIE. Неточные матрицы колориметров созданы для «типичных» ЭЛТ или ЖК‐дисплеев. Дисплей с широким цветовым охватом по своей природе имеет основные цвета с более узкими спектральными характеристиками, чем типичные дисплеи, и это спектральное различие усугубляет аппроксимации и ошибки в фильтрах колориметра.

Как было указано выше, спектрометры имеют математически (программно) вычисленные весовые кривые, они менее чувствительны к спектральным характеристикам основных цветов дисплея, чем колориметры, как правило, лучше работают с дисплеями с широким цветовым охватом.

Существует три подхода к решению проблемы неточности измерений дисплеев с широким цветовым охватом.

Во‐первых, можно использовать спектрометр для измерения характеристик дисплеев с широким цветовым охватом. Поскольку сейчас доступны дешевые спектрометры (например, ColorMunki Design/Photo), это может оказаться хорошим универсальным решением.

Второй подход — предварительная коррекция колориметра для конкретного типа дисплея с помощью точного прибора. Это делается производителем, когда колориметр поставляется вместе с дисплеем с широким цветовым охватом: калибровочная матрица 3x3 внутри колориметра «настраивается» под дисплей, или драйвер колориметра или программное обеспечение для управления цветом включает дополнительную корректирующую матрицу 3x3 для данной комбинации колориметр/дисплей.

Третий подход заключается в создании колориметра с фильтрами, близкими к стандартным кривым наблюдателя, что уменьшает необходимость калибровки прибора и снижает его зависимость от типа технологии отображения. Колориметры типа X‐Rite i1 DisplayPro, Pantone ColorMunki Display и, возможно, Spyder 4 могут иметь такую конструкцию.

Argyll V1.3.0 поддерживает функции создания и применения корректирующей матрицы к измерениям колориметра. Для создания собственной корректирующей матрицы необходимы дисплей, колориметр и эталонный спектрометр (см. программу ccxxmake). Затем созданная корректирующая матрицу может использоваться с обычными утилитами для измерения дисплея (программы dispcal, dispread и spotread). Программа ccxxmake также позволяет создавать файлы образцов калибровочных спектров для колориметров.

Некоторые современные колориметры предполагают несколько иной подход к калибровке, и вместо предопределенных калибровочных матриц 3x3, они включают кривые спектральной чувствительности для каждого конкретного колориметра (например, i1 DisplayPro и ColorMunki Display, Spyder 4). Таким образом, становится возможным автоматически создавать калибровочные матрицы 3x3 для любого дисплея, спектральные характеристики которого известны.

Это позволяет легко адаптировать измерения колориметра к конкретному типу дисплея без необходимости учитывать каждую комбинацию колориметра и дисплея.

*** Кривые спектральной чувствительности — графики зависимости отклика рецептора, глаза или прибора от длины волны падающего света. Показывают, насколько сильно система реагирует на разные цвета и энергии излучения.

Файлы спектральной коррекции

Сегодня существует множество типов дисплеев с разными технологиями вывода изображений. Это могут быть мониторы LCD CCFL (подсветка люминесцентными лампами холодного катода), LCD WGCCFL (подсветка CCFL с широким цветовым охватом), LCD RGBLED (светодиодная подсветка RGB), LCD WLED и т.д.

Это означает, что вам потребуется или очень точный прибор для профилирования, или уже упомянутые файлы коррекции, созданные производителем колориметров. Так, для работы с ArgyllCMS следует скопировать файлы с установочного диска, идущего в комплекте с некоторыми колориметрами X‐rite, и преобразовать их в формат CCSS. Для этого в программном пакете ArgyllCMS существует команда oeminst ‐v ‐c, несколько хакерски извлекающая из архива X‐rite необходимые файлы. Но вы можете поступить иначе: скачать с официального сайта X‐rite программное обеспечение, возможно, устаревшее (именно в таких программах могут храниться файлы .edr), установить его, затем найти файлы с расширением .edr.

Колориметры привлекательны возможностью точных измерений при слабом освещении и быстротой работы, но их необходимо настраивать для конкретного источника света (то есть для типа подсветки дисплея или технологии). Спектрофотометры не страдают от таких ограничений при измерении произвольных источников света, но они, как правило, имеют большой шум измерения при низких уровнях освещенности. Это делает их менее способными точно определить тени, что иногда усложняет настройку качественных мониторов.

Поэтому наличие как спектрофотометра, так и колориметра можно считать хорошим выбором для получения точных результатов при измерении параметров любого устройства. Кроме того, только спектрофотометры позволяют создавать профили принтеров.

Как иллюстрация, колориметр i1Display PRO поставляется с коррекцией спектра для несколько типов дисплеев: CCFL LCD, а также с широким цветовым охватом, White LED и RGB LED с широким цветовым охватом и OLED, некоторые плазменные панели, дисплеи с RG‐люминофорами (GB‐LED), проекторы (DLP или LCD) со сверхвысоковольтными лампами (UHP). Для каждого из этих типов дисплеев доступен файл формата EDR (Emissive Display Reference) от X‐Rite.

Необходимость быстрого колориметра

Разработчик ArgyllCMS настоятельно рекомендует использовать быстроработающие приборы. Измерения займут много времени, прибор также будет нагреваться в процессе работы (особенно если он расположен прямо на экране дисплея), что повлияет на показания. Производители специально снижают скорость измерений из коммерческих соображений. Так, X‐Rite i1 Display Pro способен осуществлять быстрые измерения, но в более дешевом колориметре ColorMunki Display, судя по всему, технически идентичном i1 Display Pro, скорость программно ограничена. Быстрые инструменты значительно сокращают время, необходимое для их согласования с дисплеем.

Профили ICC и намерения

Профили ICC на основе cLUT (таблиц поиска цветов) поддерживают несколько вариантов цветового восприятия, при этом они имеют отдельную таблицу для каждого варианта.

В типичном профиле устройства может быть до 6 таблиц cLUT: три для ввода (таблицы AtoB, преобразующие цвет из пространства устройства в пространство PCS) и три для вывода (таблицы BtoA, преобразующие цвет из PCS в пространство устройства).

Таблицы позволяют применять различные цветовые преобразования, каждое из которых настроено на следующий эффект: AtoB0 (BtoA0) перцепционный (perceptual), AtoB1 (BtoA1) колориметрический, AtoB2 (BtoA2) насыщенность (saturation).

Колориметрический вариант предназначен для точной передачи цветового поведения устройства без сопоставления с цветовым охватом. Обычно он используется для хранения характеристик устройства, а также если требуется точное воспроизведение цвета, например, для цветопробы.

Колориметрические таблицы используются как относительные, так и абсолютные с восстановлением точки белого.

Таблицы, поддерживающие рендеринги перцепционный (perceptual) и насыщенность (saturation) предназначены для сопоставления цветового охвата вместе с характеристиками устройства. Возможность делать это как в направлении A‐>B, так и в направлении B‐>A позволяет профилю отображать цветовой охват от гамута устройства к некоторому промежуточному гамуту, а затем от промежуточного цветового охвата к цветовому охвату устройства.

(Профили shaper/matrix всегда имеют колориметрическую направленность, поскольку выполняется только одно преобразование, при этом не будет необходимой гибкости для сопоставления цветового охвата.)

Особенности ICC версии 2

Помимо определения общего назначения различных таблиц, спецификация ICC версии 2 не уточняет, как именно следует достигать целей, выбор остается за создателем профиля.

Для PCS не указана общая граница цветового охвата, и такой подход в любом случае ограничивает достижимые намерения (см. ICC версии 4 для объяснения причин).

В профилях, созданных с помощью ArgyllCMS, все таблицы AtoB идентичны колориметрическим. Это означает, что преобразование, используемое для исходного профиля, всегда является колориметрическим. При этом исходный цветовой охват, видимый целевым профилем — это цветовой охват исходного цветового пространства.

Сопоставление цветового охвата выполняется исключительно в таблицах BtoA, их задача — сопоставить гамут исходного цветового пространства с гамутом целевого цветового пространства.

Таким образом, чтобы можно было построить сопоставление цветового охвата для рендеринга таблиц отображения (дисплея) перцепционной и насыщенность, необходимо указать исходный профиль или исходный цветовой охват.

Преимущества этого подхода заключаются в точном определении поведения, наличия полного спектра вариантов сопоставления цветового охвата, а также в совместимости с матричными профилями (которые не имеют преобразований сопоставления цветового охвата) и другими сторонними профилями с помощью простого применения таких профилей в качестве колориметрических источников.

Существенный недостаток — сопоставление цветового охвата будет работать точно так, как задумано, но только если профиль связан с исходным профилем, для которого он был создан.

Это действительно фундаментальное ограничение идеи наличия предварительно вычисленных преобразований цвета для сопоставления цветового охвата, которые формат профилей ICC был призван поддерживать.

Некоторые профили, отличные от созданных ArgyllCMS, содержат преобразования цветового охвата (perceptual и saturation) в своих таблицах A2B. Поэтому видимый цветовой охват источника в таблицах может отличаться от фактического цветового охвата устройства.

Чтобы обеспечить возможность работы этих профилей с модулями управления цветом (CMM), которые не позволяют отдельно выбирать таблицы намерений для исходного и целевого профилей, программы ArgyllCMS будут использовать цветовой охват, определенный перцепционной таблицей исходного профиля (для создания сопоставления цветового охвата с перцепционной таблицей целевого профиля), а также исходную таблицу насыщенность для создания целевой таблицы насыщенности.

Это может повлиять на точный характер сопоставления цветового охвата, вызовет искажение исходного гамута, изменит видимое соотношение между ним и целевым цветовым охватом. (Однако поведение по умолчанию можно изменить с помощью флагов программ colprof ‐nP и ‐nS.)

Особенности ICC версии 4

(Обратите внимание, что ArgyllCMS не поддерживает ICC V4.)

По умолчанию профиль ICC 4 версии аналогичен профилю ICC V2 в отношении сопоставления цветового охвата, но для перцепционных (и, предположительно, насыщенность) таблиц вводятся минимально заданные эталонные среды и эталонные условия просмотра, что позволяет, по крайней мере диапазону яркости, иметь четко определенное поведение при смешивании и сопоставлении перцепционных таблиц A2B и B2A разных профилей.

Также была внесена небольшая корректировка в допустимое содержимое тегов, чтобы такие элементы, как профили отображения (дисплей), могли содержать полный диапазон таблиц A‐>B и B‐>A (поэтому их также можно сопоставлять с цветовым охватом).

Дополнительная часть ICC V4 вводит более полно, чем в другой версии, заданный эталонный цветовой охват профиля (PRMG, Profile Reference Medium Gamut) в качестве промежуточной границы цветового охвата между исходным цветовым пространством и целевым цветовым пространством.

Это решает проблему, связанную с необходимостью знания исходного и целевого цветовых пространств для корректной работы преобразования цветового охвата. Но сопоставление гамута разделяется на две части: первая, где сопоставление исходного цветового охвата в RMG выполняется с помощью таблиц AtoB, и вторая, где сопоставление RMG в целевой цветовой охват выполняется с помощью таблиц BtoA.

*** PRMG (Perceptual Reference Medium Gamut) — эталонный цветовой охват, разработанный Международным консорциумом по цвету для стандарта ICC. До появления стандарта ICC v4, профили разных производителей (камер, мониторов, принтеров) интерпретировали цвета по‐разному. PRMG создал единый «переходный» эталон.

*** RMG (Reference Medium Gamut) — цветовой охват, используемый как промежуточное звено при создании Device Link профилей.

Таким образом, профили могут быть смешанными и совпадать, сохраняя при этом истинное сопоставление цветового охвата.

Однако у этого подхода есть ряд недостатков. Один из них заключается в том, что цвета дважды сопоставляются. Сопоставление цветового охвата иногда не очень точное, и геометрия преобразований может не компенсировать друг друга, особенно учитывая, что производители профилей могут выбирать разные алгоритмы сопоставления цветового охвата.

Под «компенсацией» подразумевается, что даже если вы связываете одно и то же исходное цветовое пространство с одним и тем же целевым цветовым пространством, цветовой охват может быть расширен (например) в процессе преобразования в PRMG, а затем снова сжат при преобразовании из RMG в пространство устройства, и эти расширения и сжатия могут не совсем совпадать.

Учитывая, что цветовой охват PRMG относительно широк (больше, чем у многих реальных устройств), подобное расширение и повторное сжатие будут обычным явлением.

Главный недостаток заключается в том, что может поддерживаться только один (не колориметрический) параметр — насыщенность.

Типичное ожидаемое поведение сопоставления цветового охвата на основе перцепционного намерения заключается в сжатии любых областей исходного цветового охвата, лежащих за пределами целевого цветового охвата, но для областей, попадающих в целевой гамут. При этом изменяя их как можно меньше, сохраняя плавность и пропорциональность по отношению к сжатым цветам.

Это максимально сохраняет исходный «вид», обеспечивая плавное перемещение цветов (выходящих за пределы цветового охвата) в целевой цветовой охват.

Типичное поведение задачи насыщенность заключается (как минимум) не только в сжатии исходных цветов, выходящих за пределы цветового охвата (чтобы они соответствовали целевому охвату), но в расширении любой границы исходного цвета, попадающей в целевой гамут, за его пределы, чтобы соответствовать целевому гамуту.

Некоторые практические сопоставления цветового охвата насыщенность могут немного выходить за пределы целевого гамута, чтобы обеспечить полную насыщенность граничных цветов, а также повысить насыщенность всех цветов, отображаемых через него.

При сопоставлении исходного цветового охвата с RMG в A2B теряется вся информация о том, какие области исходного цветового охвата находятся внутри или вне целевого гамута. Поэтому сопоставление целевого цветового охвата не позволяет установить, какие цвета можно оставить неизмененными, а какие нуждаются в сжатии. Все, что можно сделать — сопоставить RMG с целевым цветовым охватом, тем самым реализуя задачу режима насыщенность.

Если исходный цвет не был расширен для заполнения области RMG в какой‐либо части с помощью A2B, то результат будет чрезмерно сжат и будет выглядеть тусклым, поскольку алгоритм работы с таблицей B2A вынужден исходить из предположения, что могут существовать цвета, которые заполняют область RMG.

Это фундаментальное ограничение применения предварительно вычисленных цветовых преобразований. Единственный эффективный способ преодоления таких ограничений — переход к активной архитектуре управления цветом, в которой цветовые преобразования вычисляются во время соединения, чтобы учитывать фактические цветовые пространства источника и назначения.

Калибровка и профилирование

Некоторые термины могут вызывать путаницу. Многих людей смущает разница между калибровкой и характеризацией (профилированием).

Калибровка — это сокращенный термин в графическом дизайне, обозначающий настройку поведения устройства для достижения целевых показателей. Иными словами, это процесс изменения цветовых характеристик устройства. Обычно это делается двумя способами: через элементы управления дисплеем или внутренние настройки (меню OSD) и применением кривых к цветовым каналам.

*** OSD (On‐Screen Display) — встроенное меню монитора, накладываемое поверх изображения для настройки яркости, контраста, цветопередачи, выбора входов и других параметров. Чаще всего активируется кнопкой «Menu» (или джойстиком) на корпусе.

Смысл калибровки заключается в том, чтобы привести устройство в определенное состояние относительно его цветового отклика. Часто это применяется как способ обеспечения воспроизводимости результатов в повседневной работе. Калибровка является наиболее практичным способом установки таких параметров, как точка белого и яркость дисплея. Как правило, результаты измерений дисплея после калибровки ArgyllCMS хранятся в файлах.

Для некоторых специфических приложений (например, программ воспроизведения видео) калибровка может использоваться для корректного отображения видеосигнала с определенным кодированием (т.е. цветовым пространством) на дисплее без необходимости применения программного или аппаратного обеспечения для управления цветом и преобразования между цветовыми пространствами.

Для каждого исходного цветового пространства необходимо выполнить специальную калибровку, при этом дисплей может корректно отображать только один источник одновременно. Если у вас N цветовых пространств источников и M дисплеев, то для отображения любого источника на любом дисплее потребуется создать N x M калибровок.