Системы управления цветом

Часть 1. Использование измерительных приборов на примере калибровки мониторов

Алексей Грибунин, технический директор UNIT Color Technologies

Идеология

Приборы

Линеаризация

Характеризация

Заключение

Теории систем управления цветом (Color Management System, CMS) в допечатной подготовке посвящено множество статей и книг, в то время как практическое использование CMS зачастую ограничивается отдельными ее частями.

Внедрение CMS в допечатный процесс обычно начинается с локальных задач калибровки мониторов и построения ICC-профилей вводных (сканеры, фотокамеры) и выводных (принтеров, печатных машин и т.д.) устройств.

При этом профили используются для корректной цветопередачи на этапе создания изображения, цветоделения, имитации цветопередачи печатной машины на экране монитора и на оттиске цифровой цветопробной системы.

В данной статье основное внимание уделяется тому, как отдельные аспекты теории CMS реализуются на практике.

Идеология

Вся идеология современных CMS строится на основе ICC-профилей. Не вдаваясь в детальное описание формата ICC-профилей (это открытая информация, и с ней можно ознакомиться на сайте ICC-консорциума — www.color.org), упрощенно профиль можно представить в виде двух таблиц (рис. 1). В первой таблице координатам в аппаратно­независимой цветовой модели Lab ставятся в зависимость аппаратные координаты (RGB, CMYK и т.п.). Такая таблица называется прямой и обозначается B2A0.

Рис. 1. Упрощенное представление внутренней структуры ICC-профиля

Вторая таблица называется обратной, обозначается как A2B0, и аппаратным координатам в ней ставятся в соответствие Lab-координаты. Прямая таблица применяется, например, при цветоделении, когда у нас имеется какой­то цвет и необходимо найти CMYK-значения, которыми этот цвет наиболее точно может быть воспроизведен на печатной машине.

Обратная таблица используется, например, при отображении CMYK-файла на экране монитора (рис. 2). По CMYK-значениям и обратной таблице ICC-профиля печатной машины находятся Lab-координаты (фактически это тот цвет, который будет получен на оттиске печатной машины), а затем по прямой таблице ICC-профиля монитора ищутся координаты RGB, которыми этот цвет может быть отображен на мониторе.

Рис. 2. Схема преобразований цветовых пространств при отображении CMYK-файла на экране монитора

Таким образом, ICC-профиль описывает цветопередачу различных устройств воспроизведения (монитор, принтер) и считывания (сканер, фотокамера) цвета. Как видно из приведенных примеров, ICC-профиль не воздействует непосредственно на устройство считывания или воспроизведения цвета, он лишь описывает его цветопередачу. Поэтому процесс построения ICC-профилей обычно называется характеризацией. Иногда для этого процесса также применяется термин «профилирование».

Характеристики некоторых измерительных приборов X-Rite, используемых для калибровки мониторов

Однако для качественной настройки цветопередачи устройства в большинстве случаев требуется вмешательство в сам процесс работы устройства. Такую процедуру называют линеаризацией. Простейшим примером линеаризации может служить настройка градационной характеристики фотонаборного автомата. Целью линеаризации в этом случае является получение максимально гладкой и линейной градационной характеристики, чтобы на фотоформе получался размер растровой точки, как в файле. Еще одним примером линеаризации (то есть воздействия на цветопередачу устройства) является изменение параметров яркости, контраста и цветовой температуры монитора с помощью его органов настройки. Обычно процедура линеаризации предшествует характеризации. Целиком этот процесс настройки цветопередачи какого-либо устройства называют калибровкой.

Приборы

При проведении калибровки цветовос-производящих устройств обычно применяются два типа приборов: колориметры и спектрофотометры (рис. 3). Колориметры, используемые в допечатной подготовке, имеют, как правило, четыре сенсора. Они измеряют интенсивность излучения в красной, синей и зеленой областях спектра, а также общую яркость. За очень редким исключением колориметры не имеют встроенного источника света, поэтому они могут измерять только «на испускание» (то есть измерять излучение от внешних источников, таких как монитор). Спектрофотометры же, наоборот, почти всегда имеют встроенный источник света и позволяют проводить измерения как «на испускание» (при погашенном собственном источнике), так и «на отражение» (подсвечивая образец своей лампой). Результат измерений колориметры выдают в виде XYZ-координат, которые затем могут быть пересчитаны в Lab.

Рис. 3. Спектрофотометр i1 Pro (слева) и колориметр i1 Design 2 производства X-Rite

Спектрофотометр представляет собой более сложный прибор, производящий измерения интенсивности излучения в диапазоне длин волн 380-730 нм с шагом 10 нм. Таким образом, результатом измерения спектрофотомет-ра является набор из 36 чисел. Например, когда речь идет об измерениях на отражение, этот набор чисел называется спектральным коэффициентом отражения (СКО). Спектральные измерения затем могут быть пересчитаны в XYZ, Lab и даже показатель плотности краски (так работают, в частности, современные спектроденситометры).

В таблице приведены характеристики некоторых измерительных приборов X-Rite.

Рассмотрим последовательность действий при калибровке мониторов. Как уже упоминалось, этот процесс состоит из двух этапов — линеаризации и характеризации.

Линеаризация

При линеаризации монитор приводится в некоторое стандартное состояние, которое пользователь задает, как правило, следующими параметрами: яркость, цветовая температура и гамма. Некоторые программы позволяют задавать гораздо большее количество параметров (рис. 4), однако остановимся на уже упомянутых основных трех.

Рис. 4. Скриншоты окон настройки программ X-Rite i1Match (слева) и dispcalGUI (графический интерфейс для системы управления цветом с открытым кодом Argyll CMS)

Выведенный на монитор градиент, прирост светлоты в котором линеен по энергетической яркости, наблюдателю будет казаться нелинейным. Для того чтобы это исправить и сделать отображение на мониторе визуально линейным, применяется степенная функция y=x(1/gamma), в которой показатель gamma и задает так называемые гамма­предыскажения. С выбором гаммы сейчас всё обстоит относительно просто: в подавляющем большинстве случаев достаточно использовать стандартную гамму, равную 2.2.

При выборе яркости обычно следует ориентироваться на стандарт ISO 3664:2000 «Условия просмотра в полиграфии и фотографии», в котором указано, что яркость монитора должна быть выше 75 кд/м². Однако на ЖК-мониторах, особенно недорогих, низкая яркость (менее 90 кд/м²) приводит к пониженной контрастности. В то же время чрезмерно высокая яркость (более 120-130 кд/м²) может быть некомфортной при длительной работе с изображениями, особенно в условиях затемненного помещения, отвечающего нормативам ISO 3664:2000. Приемлемой в большинстве случаев яркостью можно считать 100 кд/м².

Цветовая температура белой точки является весьма важным параметром, влияющим на оттенок откалиброванного монитора. Цветовая температура — это температура в градусах по шкале Кельвина, до которой надо нагреть абсолютно черное тело, чтобы оно приобрело заданный оттенок свечения. Выбирать его следует, исходя из назначения рабочей станции или цветовой температуры просмотрового стола, применяемого при оценке слайдов, образцов или отпечатков. Например, в полиграфии стандартной является цветовая температура D50 (5000 K), для целей фотографии, веб­дизайна, «наружки» и текстильной промышленности обычно используется D65 (6500 K), эта же цветовая температура рекомендуется в стандарте ISO 3664:2000. На практике было обнаружено, что цветовую температуру монитора желательно задавать на 300-500 К больше, чем, например, цветовая температура просмотрового стола. Это даст более точное совпадение оттенка белого на мониторе и листа бумаги в просмотровом столе. В противном случае изображение на мониторе будет выглядеть немного «теплее».

Задав в программе нужные целевые параметры, на экран монитора прикрепляется измерительный прибор и запускается процедура линеаризации. Обычно сначала программа предлагает пользователю поочередно подстраивать яркость, контраст, цветовую температуру или RGB-уровни, осуществляя при этом измерения отображаемых на мониторе тест-объектов. Цель этой предварительной настройки — максимально приблизить характеристики монитора к целевым параметрам с помощью встроенных возможностей монитора. Несложно догадаться, что идеально линеаризовать монитор таким образом нельзя. Если яркость еще может быть выставлена точно, то показатели гаммы и цветовой температуры почти всегда будут немного отличаться от целевых. Программа устранит их на следующем шаге уже без участия пользователя, автоматически выводя на экран тест-объекты, измеряя их и корректируя через поканальные LUT-таблицы видеокарты. С помощью этой корректировки достигается максимальная близость реальных параметров монитора к целевым. На этом этап линеаризации заканчивается. Изменять настройки монитора после проведения этой процедуры уже нельзя.

Характеризация

Обычно процедура характеризации монитора запускается автоматически сразу после линеаризации, поэтому пользователь может даже не увидеть этот момент. На экран продолжают выводиться поля уже другой тест-карты, по результатам измерения которой строится ICC-профиль монитора. По окончании калибровки программа записывает профиль монитора в системную папку и устанавливает его в качестве рабочего в настройках управления цветом в свойствах монитора. Следует также отметить, что построенный ICC-профиль должен использоваться только с той LUT-таблицей, которая находилась в видеокарте на момент создания профиля (обычно это та таблица, которая была создана на этапе линеаризации). Для выполнения этого условия во всех программах, используемых для калибровки мониторов, предусмотрен специальный загрузчик, подгружающий LUT-таблицу в видеокарту при запуске операционной системы.

Заключение

Калибровка мониторов в допечатном процессе, несомненно, важный фактор, оказывающий весомый вклад в качество результата. Но для репродуцирования изображений не менее важна калибровка печатных устройств. И эта задача также может успешно решаться с помощью ICC профилей. Но об этом в следующей статье. 

КомпьюАрт 4'2010