Цветопроба на экране

Цветовая калибровка монитора — вечная проблема профессиональных дизайнеров, верстальщиков, компьютерных художников. Освоить этот сложный процесс непросто, существуют даже специальные курсы, посвященные данному вопросу. Приходят к пониманию необходимости выполнения этой процедуры и менее искушенные пользователи, желающие получить на своем экране максимально «правдивый» цвет.

Практически у любого владельца монитора возникает вопрос — зачем нужна калибровка? Ответ прост: цветовая калибровка (или профилирование) необходима для реализации механизма экранной цветопробы (Soft Proof) как более оперативного и недорогого эквивалента аналоговой или цифровой. Упрощенно это можно интерпретировать как достижение соответствия цветов, отображаемых при печати, цветам на мониторе. Для решения задачи требуются:

• Формальное описание имитируемого устройства (принтера, печатной машины) в виде файла его цветового профиля (в формате ICC или ICM), куда включены данные о спектральных характеристиках бумаги, цветовом охвате красок, методе генерации черного, уровне растискивания и т. д.
• Спектральные характеристики освещения, при котором будет оцениваться внешний вид печатного образца. Эффект метамеризма никто не отменял. Один и тот же образец при дневном свете или при свечах будет выглядеть по-разному. Поэтому нужно знать, какое именно внешнее освещение нужно эмулировать на мониторе (т. е. знать его цветовую температуру).
• Формальное описание имитирующего оборудования - монитора, также в виде его цветового профиля. При этом цветовой охват монитора должен быть больше цветового охвата имитируемого печатного устройства.
• Программное обеспечение для пересчета цветовых характеристик между имитируемым и имитирующим устройствами. В роли такого ПО выступают системы управления цветом (Color Management System, CMS) различных производителей.

Поскольку полностью раскрыть тему экранной цветопробы в одной небольшой статье невозможно, рассмотрим процесс профилирования монитора с точки зрения работы с важнейшим действующим лицом этого процесса — цветовым профилем.

Два источника, две составных части профиля

Цветовой профиль монитора формируют два независимых компонента:

• таблицы поправочных коэффициентов гаммы-функции трех цветовых каналов RGB (Look-Up Table, LUT);
• спектральные характеристики люминофоров c опорной "белой" точкой.

Для платформ Windows 98/Me/2000/XP, как правило, обе части размещены в разных файлах. В операционной системе Mac OS они составляют единый файл.

Сегодня большинство профессионально используемых мониторов базируются на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Их особенность — близкая к квадратичной передаточная характеристика, индивидуальная для каждого из цветовых каналов (RGB). Эта характеристика (рис. 1) определяет соотношение между входным сигналом, подаваемым на усилители электронных пушек, и выходным, определяющим интенсивность электронных пучков, направляемых на слой люминофора.

Рис. 1. Графики передаточных характеристик (гамма-функций) цветовых каналов ЭЛТ-монитора

После выполнения обязательной операции — установления оптимальных значений яркости и контрастности, пользователь приступает к так называемой гамма-коррекции (линеаризации монитора). Основная задача — привести три указанные зависимости к линейному виду. Предварительно кривые следует «выгибать» с постоянной для всех цветовых каналов гаммой, обычно равной 2,2. Вид результирующей передаточной характеристики будет приближаться к линейной (рис. 2).

Рис. 2. Примерно так должны выглядеть гаммы-функции трех цветовых каналов после предварительного «выгибания»

На графиках видны некомпенсированные участки в виде S-образных кривых. На этом этапе для осуществления полной линеаризации используется механизм загрузки в цифро-аналоговый преобразователь (Digital Analog Convertor, DAC) видеокарты дисплея весовых коэффициентов, формируемых в таблице LUT. Их расчет и первичная загрузка в LUT выполняются с помощью специального программного обеспечения для профилирования монитора, например, E-Color Colorific или профессионального Profile Maker от GretagMacbeth. Практически все современные видеоплаты совместимы со спецификацией Video Card Gamma Tag, поддерживающей LUT. Проверить, есть ли в видеокарте эта функция, просто. Если это PC, в окошке свойств видеокарты нужно выбрать закладку «Коррекция цвета» или «Гамма-коррекция» и попробовать подвигать ползунок. Если происходят визуальные изменения изображения на мониторе, все в порядке. На Macintosh этот механизм работает по определению, проверять нет необходимости.

Рис. 3. В правом информационном экране программы DirecDAC отображается содержимое таблицы LUT. Правый столбец показывает номер интервала динамического диапазона канала. Справа — цветовые координаты.

Окончательная линеаризация монитора происходит следующим образом. Программное обеспечение разбивает динамический диапазон входного сигнала от «черной» до «белой» точки на 256 интервалов — это сделано из соображений, что глаз обычного человека различает 128 градаций серой шкалы. На каждом из интервалов вычисляются поправочные коэффициенты для трех цветовых каналов, при условии постоянства цветовой температуры в динамическом диапазоне входного сигнала.

Наглядно оценить этот процесс при работе в Windows можно с помощью программы DirectDAC Test компании Sequel Imaging (http://www.sequelimaging.com/html/techctr.htm). Она предназначена для анализа возможности загрузки LUT в DAC видеоплаты.

Алгоритм вычислений поправочных коэффициентов представляется в виде матрицы и имеет следующий вид (рис. 4).

Рис. 4. Где: Xi, Yi, Zi — нормированные координаты цвета; Ri, Gi, Bi — цветовые характеристики люминофоров; Aij — поправочные коэффициенты.

Поправочные коэффициенты Aij не могут быть больше 1, т. е. два любых RGB-канала будут нормироваться третьим, самым слабым. Поэтому всегда рекомендуется устанавливать контрастность монитора перед линеаризацией по максимуму. Чтобы не уменьшать динамический диапазон сигнала, поступающего в монитор с DAC видеокарты, можно использовать алгоритм загрузки таблицы LUT непосредственно в память видеоусилителей монитора, которые способны «поднять» слабые цветовые каналы до надлежащего уровня. Кстати, именно такой механизм реализован в профессиональных аппаратах Barco — здесь за создание таблиц LUT отвечает программный пакет CalibratorTalk. Разумеется, техническая мысль не стоит на месте, и идеологию работы с LUT на уровне видеоусилителей монитора в процессе профилирования, в частности, реализовала немецкая фирма basICColor в продукте display3. Идея состоит в перезаписи коэффициентов усиления RGB-каналов во флэш-память монитора. Однако это возможно только для ряда моделей (в частности, для профессиональных моделей Mitsubishi и Sony с диагональю равной или более чем 21 дюйм) и при наличии кабеля управления, поддерживающего стандарт двустороннего обмена DDC 2B.

Загрузка таблицы LUT в видеоплату выполняется по-разному. В Macintosh за это отвечает система управления цветом ColorSync. Причем, начиная с ее третьей версии обеспечена поддержка сразу двух мониторов — каждого со своей таблицей.

При работе на PC применяются программные загрузчики известных фирм и механизм автоматического запуска Windows. По такой схеме работают GretagMacbeth ProfileMaker, ColorBlind от ITEC, MonacoEZcolor компании Monaco Systems и т. д. Допускается подключение загрузчиков третьих фирм. Например, при использовании пакета Heidelberg Viewopen рекомендуется Adobe Gamma Loader.

Вторая часть профайла несет в себе спектрометрические характеристики люминофора и цветовую температуру «белой» точки. Несмотря на то, что групп люминофорных триад выпускается не так уж и много, каждый монитор в своем цветовом охвате индивидуален. Это связано с рядом факторов: степенью химической очистки люминофора, динамикой его старения и т. д.

Занесение этой информации в цветовой профиль монитора осуществляется либо программным способом (используются заранее заданные производителем стандартные значения), либо аппаратным — путем измерений специальным прибором — колориметром/спектрофотометром. Выполнять измерения можно с помощью уже упомянутых специализированных программ.

После завершения линеаризации, загрузки таблицы LUT в видеоплату или непосредственно память монитора и окончательного создания цветового профайла монитора, который хранится в специальной папке операционной системы (/System/Color — для Windows и System Folder/ ColorSync — для Macintosh), можно приступать к работе. Увы, раз и навсегда созданный профиль не гарантирует спокойной жизни — со временем меняются характеристики люминофора, нарушается сбалансированность электронных схем, приобретаются новые модели принтеров. Стабильность цветопередачи «требует жертв» — процедура профилирования должна стать не исключением, а правилом профессиональной работы.

От теории к практике

Работу алгоритма цветокалибровки монитора рассмотрим на примере использования пакета Viewopen компании Heidelberg.

Рис. 1

Сначала выберем измерительное колориметрическое оборудование (рис. 1) из предложенного программой списка. В нашем случае — это спектрофотометр X-Rite DTP92. Затем выполним визуальную установку яркости и контрастности по серому клину (рис. 2). Измерения спектральных характеристик монитора (после установки на экран измерительного прибора) проводятся из следующего программного окна (рис. 3). В его правом верхнем углу даны измеренные значения яркости и цветовой температуры. Значение эмулируемой цветовой температуры выбирается из предложенного списка (рис. 4), в нашем случае — 6500 К, дневной свет. Предварительного выбора значения гаммы-функции в Viewopen не предусмотрено. По окончании этих действий уже сформирован программой, сохраняем его в системной папке (рис. 5). Если сохранять цветовой профиль с установленным флажком small profile, в него войдут только спектральные характеристики люминофора и точки белого без таблицы LUT. Оценить цветовой охват монитора можно, нажав кнопку View (рис. 6), а отредактировать полученный профиль, нажав кнопку Edit (рис. 7).

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7