NEC2180+NEC3090 О колориметрической настройке (калибровке и профилировании) мониторов написано огромное количество текстов, создано большое количество настроечных программ и тестовых изображений. Кроме того, удешевление аппаратных средств калибровки свело процесс к подключению прибора и нажатию нескольких кнопок, создается впечатление, что никаких проблем уже не существует.

В то же время, хочется обсудить ряд нововведений последних лет, таких как:

• "аппаратная калибровка" LCD-мониторов;
• мониторы с расширенным цветовым охватом;
• тоновая кривая L*;
• работа с несколькими мониторами;

Среди всех виденных автором текстов о калибровке и профилировании мониторов, наиболее полным, теоретически корректным и практически интересным является 152-страничная книга Шадрина и Френкеля "Колориметрическая настройка монитора. Теория и практика", изданная в 2005-м году. Пользуясь случаем, рекомендую ее всем, кого интересует весь процесс в деталях, от теоретических основ до экранной цветопробы. Данная статья никоим образом не может заменить вышеуказанный основополагающий труд, задача автора - только прояснить некоторые моменты.

Немного теории

Если быть максимально кратким, то процесс калибровки (профилирования) монитора (да и любого другого устройства) включает в себя две фазы:

Калибровка (линеаризация)

Приведение системы вывода в удобное для использование состояние. Для случая монитора устанавливаются такие параметры:

• максимальная яркость (белой точки);
• цветовая температура белой точки;
• точка черного;
• настраиваются тоновые кривые (т.е. зависимость яркости точки изображения от подаваемого сигнала).

Наиболее существенными являются параметры белой точки (яркость и цветовая температура) т.к. в случае монитора (или проектора) белое на мониторе - это наиболее яркий видимый объект и по нему будет производиться адаптация зрения.

Профилирование

На этом шаге происходит описание результатов первого шага в терминах ICC-профиля. Помимо установленных на первом этапе параметров, в профиль записываются цветовые координаты чистых цветов (primaries), выдаваемых монитором. Полученный "профиль" (display profile) описывает выводное устройство (то его состояние, которое получено на этапе линеаризации) и используется программами вывода (на экран) для "правильного" вывода изображений.

А всегда ли нужна калибровка и профилирование?

Смысл калибровки и профилирования заключается в получении предсказуемого вывода (на экран, бумагу и т.д.) на всех этапах обработки изображения. К сожалению, реальная предсказуемость (заключающаяся, например, в визуальном совпадении экранной цветопробы и отпечатка) достижима только в полностью контролируемом окружении (подробнее см. в ISO3664:2000), что в реальной жизни достижимо крайне редко. Как правило, конечный зритель видит изображение в совершенно антисанитарных (с точки зрения специалиста по цвету) условиях: на некалиброваном мониторе, при абсолютно неподходящем освещении и так далее.

Другая крайность - это когда зритель у ваших работ один, это вы сами, и смотрите всегда на одном и том же мониторе в одинаковых условиях. Казалось бы, зачем нужна настройка, если условия всегда одинаковы?

Однако даже в вышеописанных двух крайних случаях профилирование не только не вредно, но и полезно. Описание возможностей монитора (для воспроизводящих программ) позволяет непротиворечиво редактировать изображение "по внешнему виду" и "по цифрам" (в частности, нейтральный тон будет нейтральным с обеих точек зрения). Ситуация с калибровкой чуть более сложная: формально она не является необходимой (какой есть монитор, такой и есть):

• Если нам не нужно согласование отпечатка и экрана, то точку белого можно ставить любую.
• Тоновую кривую, конечно, лучше иметь разумную, чтобы и света и тени были бы разумно представлены в диапазоне, но для большинства хороших современных мониторов это пожелание и так соблюдается.

Необходимость в калибровке точки белого возникает, когда мы хотим сопоставлять экранную и твердую копии.

Перейдем теперь к заявленным темам.

"Аппаратная калибровка" LCD-мониторов

Суть проблемы

Наиболее распространенным на сегодня интерфейсом между видеокартой и монитором является интерфейс DVI. Данные по нему передаются в цифровом виде, каждый из цветовых компонентов - 8-битный. Входные данные видеокарты - тоже 8-битные. Если мы захотим скорректировать передаточную характеристику системы видеокарта-монитор и внесем изменения в LUT видеокарты, это приведет к потере в количестве отображаемых градаций. Для гипотетического случая линейного монитора и желания получить gamma=2.5 у всей системы, мы вместо 256 возможных уровней получим только 173 (считал калькулятором Bruce Lindbloom).

Но при имеющемся контрасте LCD-мониторов, который легко достигает 1:400 (при яркости 160 cd/m2 и калибровке) 173 уровней откровенно мало. 256 тоже мало, конечно, но уже лучше.

Решение

Решение, реализованное во многих профессиональных мониторах выглядит следующим образом:

• входной сигнал у нас 8-битный, это ограничение DVI и повысить битность нельзя;
• поэтому давайте мы переместим LUT-таблицы в монитор и сделаем у них битность побольше (сейчас обычно 10-12 бит)
• а калибровочный софт научим писать в эти таблицы (увы, но далеко не все калибровочные решения научились это делать).

Результат получается отличный: на хорошем мониторе действительно можно различить 250-256 градаций яркости, а больше во входном сигнале и нету.

Помимо повышения качества, данный подход позволяет избежать ряда проблем при калибровке многомониторных системы, но об этом мы поговорим ниже.

Расширенный цветовой охват

цветовые охваты (описание линий - в тексте статьи) Мониторы с "расширенным цветовым охватом" - это горячая маркетинговая тема последних лет. Сначала появились мониторы с OLED-подсветкой (очень дорогие), затем их сменили мониторы с подсветкой обычными лампами (цена стала приемлемой). На картинке слева вы видите график цветового охвата для двух мониторов (обычного и с расширенным охватом), двух систем печати и sRGB. Цвета линий:

• белый - NEC2180Ux (LCD-монитор с обычым охватом);
• черный - NEC3090WQXi (LCD-монитор, расширенный охват);
• красный - sRGB
• зеленый - оффсетная печать Euro CMYK
• синий - принтерная печать (Epson 3800 на бумаге Epson Premium Glossy).

Как мы видим, офсетная печать и sRGB "не влезают" в охват обычного монитора, но влезает в расширенный охват. С принтерной печатью несколько хуже, часть цветов в синей области воспроизводятся на принтере, но не могут быть воспроизведены на мониторе.

Другими словами, если нам нужен softproof для офсета, то монитор с расширенным охватом сильно улучшит ситуацию: мы гарантированно воспроизведем все возможные на печати цвета. С принтером несколько хуже: полное воспроизведение всех печатаемых цветов даже на мониторе с расширенным охватом невозможно, но для части цветов ситуация кардинально улучшается.

Конечно, расширенный цветовой охват имеет смысл только если у вас есть изображения, цвета которых попадают в расширенный охват, но не попадают в стандартный. Если же, например, вы имеете дело только с изображениями в пространстве sRGB, то никаких дополнительных бенефитов расширенный охват не даст. Кроме того, расширенный цветовой охват имеет и недостатки. Следует упомянуть такие соображения:

1. Воспроизведение изображений программами без поддержки ICC-профилей становится практически невозможным: насыщенные цвета становятся сверхнасыщенными. В первую очередь это касается WWW-браузеров на платформе Windows: на сегодняшний день поддержка цветовых профилей есть у Firefox 3 и Safari for Windows. Ни Internet Explorer, ни Opera поддержки профилей не имеют, отчего скачанные из интернета фотографии отображаются на дисплеях с расширенным охватом абсолютно неверно. Среди остального множества программ для работы с изображениями удается найти варианты с полноценной поддержкой профилей, в отличие от браузеров проблема тут слишком остро не стоит.
2. Охват расширился, а разрядность изображений осталась прежней. В результате цветовые градации становятся более грубыми. Это теоретическое соображение, но не могу исключить, что найдутся изображения, на которых этот эффект будет заметен.

Тоновая кривая L*

4 линейных шкалы Большинство цветовых пространств RGB используют тоновую кривую в виде степенной функции (показатель степени которой исторически называется "гамма"). Пространство sRGB использует чуть более сложную кривую с линейным участком в глубоких тенях и степенной функцией в остальном диапазоне яркостей. Стандартное значение показателя степени (gamma) равно 2.2 (это сложилось по историческим причинам), распространенные ранее пространства с gamma 1.8 постепенно перестают использоваться.

В то же время, степенная функция с gamma 2.2 не является "перцептуально (зрительно) линейной" (подробнее см. статью про линейные шкалы из которой взята картинка справа), для светов остается несколько больше места, чем для теней. При этом, никакими физическими ограничениями, вроде зависимости светимости люминофора от силы тока, производители мониторов не связаны, тоновую кривую можно выбрать любую.

Линейная (зрительно) тоновая кривая будет линейной по оси L (пространства Lab). В настоящее время ряд калибровочных программ предлагает установить такую тоновую кривую, называя ее L*. Как обычно, такая установка имеет достоинства и недостатки.
Достоинства:

1. Больше места для градаций в тенях за счет избыточных градаций в светах (в сравнении с гамма-кривой с гамма 2.2).
2. Если Lab используется как рабочее пространство, то при показе 8-битных файлов удастся сохранить больше градаций. То же самое верно, если в качестве рабочего пространства используется RGB-пространство с тоновой кривой L*

Недостатки являются продолжением достоинств: при показе 8-битного изображения со степенной тоновой кривой за счет округлений будет утеряна часть градаций (вместо 256 станет 236 для пересчета из gamma 2.2 в L*).

Другими словами, калибровку под L* имеет смысл использовать, если у вас рабочее пространство имеет такую тоновую кривую, либо большая часть работы идет в пространстве Lab.

Работа с двумя мониторами

К сожалению, полноценная линеаризация двух разных (с разным охватом) мониторов не представляется возможной: даже если по формальным показаниям колориметра/спектрофотометра белая точка будет практически одинаковой, реальный оттенок белого будет отличаться на глаз, ибо составлен белый будет из разных primaries.

Помимо этого, все протестированные автором ICC-aware программы (включая Adobe Photoshop) воспринимают единовременно только один профиль монитора и используют этот профиль при выводе на оба монитора системы. Получается, что правильно вывести изображение мы можем только на один монитор, а добиться визуального совпадения между двумя мониторами не получится (по меньшей мере на Windows, возможно что с Mac OS X проблем нет).

На этом фоне проблемы с загрузкой одинаковой LUT-таблицы в оба канала видеокарты (чем грешат многие загрузчики калибровки) уже не слишком существенны, хотя при использовании "не аппаратной" калибровки они тоже могут мешать.

Предлагаемое решение

Предлагаемое решение позволяет свести проблемы к минимуму.

1. Мониторы следует поделить (в уме) на основной, куда будут выводиться изображения, и дополнительный (дополнительные), куда будут выводиться элементы управления. Цветопередача на основном мониторе нас волнует, а задача дополнительных - не портить цветопередачу (и цветовосприятие) на основном.
2. На дополнительный монитор(ы) не следует выводить белых (и вообще ярких) полей, чтобы не сбивать адаптацию глаза. С той же целью, полезно уменьшить яркость дополнительного монитора в 1.5-2 раза относительно основного, что снизит вероятность такой паразитной адаптации.
3. Все мониторы калибруются "аппаратно" (конечно, если они это поддерживают), таким образом мы избегаем проблем с загрузчиками LUT, в видеокарту ничего не грузится (а мониторные настройки сохраняются между перезагрузками и выключениями).
4. Если аппаратная калибровка невозможна, то следует использовать правильный загрузчик LUT, который умеет грузить разные таблицы в разные каналы (Windows Color Control Panel или загрузчик от Monaco Profiler).
5. В качестве цветового профиля в системе устанавливается профиль основного монитора.

Таким способом мы получаем правильный показ изображений на основном мониторе и разумный на дополнительном. Если цветовой охват дополнительного монитора заметно меньше, чем основного, то картинка на нем, конечно же, будет приблизительной: с правильными градациями и менее насыщенными цветами.