Стремление к идеалу

Работая с изображениями на компьютере, рано или поздно сталкиваешься с проблемой неточности их воспроизведения на мониторе. Пользователь, сравнивая экранные изображения с печатными или вспоминая, как картинка выглядела на другом компьютере, осознает, что с монитором не все в порядке. И пытается решить проблему, прибегая к одному из доступных способов: настроить монитор на глазок, использовать одну из систем визуальной (например, программу Adobe Gamma) или аппаратной калибровки и профилирования.

Каждый из способов имеет свои достоинства и недостатки. Опытный человек, пользуясь фирменными ICC-профилями дисплея (могут входить в комплектацию монитора; некоторые производители выкладывают их на своих интернет-сайтах) и различными визуальными средствами, может хорошо настроить отдельный монитор.

К аппаратным системам настройки пользователь обратится, если фирменных профилей нет или они недостаточно точны, а также для настройки монитора под определенный стандарт отображения. Последнее может потребоваться, если работа с изображениями ведется одновременно на нескольких компьютерах или требуется обеспечить согласованную работу монитора и системы освещения для оценки качества будущих отпечатков по их экранным версиям (т.н. экранным цветопробам).

Что же касается новичка, то он зачастую считает аппаратные средства панацеей от всех бед — от ненастроенного монитора до собственной неопытности.

Системы настройки монитора с аппаратными инструментами контроля, которые будут рассмотрены в этом обзоре, предназначены пользователям разного уровня подготовки. Старшие модели вполне удовлетворят опытных пользователей. Младшие позволят настроить дисплей тем, кто с управлением цветом не знаком. Особо подчеркнем, что человеку неопытному трудно оценить корректность настройки и учесть все возможные нюансы калибровки конкретного оборудования.

Мы рассмотрим линейки двух производителей. Компания ColorVision представлена калибраторами Spyder2 Suite, Spyder2express и Spyder2PRO, а компания Pantone — моделями Huey, Eye-One Display LT и Eye-One Display 2. (На самом деле, «спайдеры» созданы в кооперации с другим известным игроком в области работы с цветом — компанией GretagMacbeth. Поэтому можно встретить эти калибраторы и под ее собственной торговой маркой — GretagMacbeth Spyder2.)

Представленные устройства калибровки условно можно разбить на три уровня: начальный (иногда его еще называют базовым), продвинутый и профессиональный. Начальными являются модели ColorVision Spyder2express и Pantone Huey, на профессиональное применение претендуют ColorVision Spyder2PRO и Pantone Eye-One Display 2.

Понятно, чем выше местоположение модели в линейке, тем богаче ее функциональность. Но до какой степени младшие могут состязаться со старшими, нам и предстоит выяснить.

ColorVision Spyder2express

Самая младшая модель в линейке калибраторов Spyder2. Используется тот же измерительный прибор, что и у остальных колориметров ColorVision. Но управляющая программа Datacolor проще и предоставляет меньше возможностей управления калибровкой.

Комплект позволяет откалибровать и построить цветовой профиль для ЭЛТ- и ЖК-дисплеев. Выбрать стандарт калибровки нельзя, принудительно устанавливается комбинация: цветовая температура 6500 К, гамма 2,2. Настройка контраста и яркости осуществляется пользователем субъективно — визуально по серой ступенчатой шкале для светов и теней. Окружающее освещение не измеряется.

Если настроить яркость и контраст с помощью регуляторов нельзя (монитор может их просто не иметь), Spyder2express, опираясь на измерения, внесет необходимые изменения в работу видеокарты, чтобы обеспечить требуемую детализацию градаций в тенях и светах и общий контраст. Но в этом случае не будет задействована компенсация условий окружающего освещения, которая производится пользователем (благодаря способности глаза адаптироваться к условиям окружающего освещения) при настройке монитора регуляторами яркости и контраста.

От пользователя требуется обеспечить в процессе эксплуатации неизменность настроек яркости и контраста монитора, которые были сделаны в процессе калибровки, и проконтролировать наличие в автозапуске приложения ColorVisionStartup.exe, осуществляющего загрузку LUT в видеокарту.

В параметрах программы Datacolor можно выбрать режим оповещения о необходимости перекалибровки монитора. По умолчанию напоминание происходит через две недели.

Возможности комплекта не позволяют настраивать двухдисплейные системы, а также настраивать одинаково несколько мониторов на разных компьютерах, если требуется точное соответствие не только по гамме и цветовой температуре, но и по яркости белого и уровню черного.

В комплект Spyder2express входит еще и программный пакет работы с изображениями Adobe Photoshop Album.

ColorVision Spyder2 Suite

Комплект ориентирован на продвинутого пользователя, понимающего, что в работе потребуется не только стандартные «6500 К, гамма 2,2», но и другие варианты цветовых стандартов. Реализована возможность измерения цветовой температуры белого и ее настройки с помощью органов управления монитора. В результате остается больше возможностей для управления цветом на уровне приложений.

При пошаговом выполнении процедуры калибровки и профилирования пользователю нужно выбрать тип монитора (ЖК/ЭЛТ), задать требуемые значения гаммы (2,2 или 1,8), цветовую температуру белого (6500 К, 5500 К или т.н. заводскую/native), регуляторами яркость и контраст настроить уровень черного и белого по шкале градаций серого.

С помощью программы калибровки можно оценить корректность созданных настроек и профиля — до и после процедуры калибровки. Если результат устраивает, пользователь присваивает построенному профилю осмысленное имя. К примеру, 6K5G22Y50K95S65 — целевые установки 6500 К, гамма 2,2; установки монитора: яркость 50, контраст 95, температура белого 6500 К. Задавать слишком длинное имя не рекомендуется, т.к. система управления цветом может такой профиль не видеть.

После установки на компьютер программного обеспечения Spyder2 Suite в автозапуск операционной системы добавляется программа ColorVisionStartup.exe, которая обеспечивает загрузку в видеокарту кривых коррекции для гаммы дисплея и цветовой температуры. На рабочем столе и в группе программ ColorVision появляется приложение ProfileChooser. С его помощью можно в процессе работы менять активный профиль монитора с загрузкой в видеокарту новых корректирующих данных. Можно создать несколько профилей под разные настройки цветовой температуры, контраста и параметров монитора и загружать требуемый, не забывая при этом перенастроить дисплей. Вот тут-то и окажется весьма полезным осмысленное имя профиля.

В качестве «подарка» в комплект Spyder2 Suite входит пакет калибровки принтеров, бумаг, чернил ColorVision PrintFix Plus.

ColorVision Spyder2PRO

Многие функции этого профессионального комплекта начинают свою работу с предупреждения, смысл которого состоит в том, что они вряд ли понадобятся большинству пользователей, и если вы их вызываете, то должны понимать, зачем. К таким функциям относятся: возможность выбора стандарта представления ICC-профиля, порог dE предупреждения об отклонении калибровки от целевой, возможность задания вида гаммы-кривой, отличающейся от степенной функции и проч.

Spyder2PRO позволит сделать многое из того, чего не могут младшие модели. Есть калибровка вывода на проектор (в комплекте адаптер для крепления колориметра к штативу). Функция «Колориметр», определяющая характеристики (цветовые координаты) цвета на дисплее, может пригодиться, к примеру, для настройки монитора при имитации просмотра отпечатков при произвольных условиях освещения.

В процессе калибровки и профилировки пользователь должен выбрать цветовую температуру и гамму (задаются произвольно в широком диапазоне), метод настройки уровня черного и белого — «измеряемый» или «по восприятию». Набор параметров можно сохранить, чтобы в будущем быстро вызвать его при необходимости перекалибровки.

Spyder2PRO может оценивать корректность калибровки. И если результат оценки положительный (т.е. ошибка меньше допустимой dE), можно быстро обновлять профиль без этапа калибровки.

Есть возможность построения профиля для конкретных условий освещения. Для разных уровней освещения (всего пять) программа рассчитывает сдвиг яркости дисплея и цветовой температуры относительно заданных пользователем как целевые и предлагает сделать соответствующие изменения в процессе калибровки.

Функции контроля за параметрами монитора и анализа калибровки предоставляют доступ к информации о первичных цветах, яркости черного и белого, координатах CIE xy точки белого, отклонении реальных белого и серого от целевых, кривых передачи контраста и проч.

В комплекте программного обеспечения есть пакет калибровки принтеров, бумаг, чернил ColorVision PrintFix Plus.

Pantone Huey

Предназначен тем, кто считает, что его монитор недостаточно хорош, но не хочет разбираться в теории и практике управления цветом. При работе с Huey даже не встретишь терминов «гамма» и «цветовая температура».

В процессе калибровки и профилирования от пользователя не требуется аппаратной настройки цветовой температуры, а лишь яркости и контраста, но даже это необязательно. Такая ситуация характерна при работе со многими недорогими ЖК-дисплеями. Необходимые настройки цветовой температуры, яркости и контраста Huey выполняет сам через внесение порой сильных корректирующих данных в видеокарту.

Пользователю в конце процесса профилировки остается лишь выбрать цель, выраженную в таких понятиях, как: «Web и редактирование фотографий», «Графика и видеоредактирование», «Холодный, контрастный», «Игры» и проч.

Раз уж исключительно высокой точности не требуется, то созданный профиль можно сделать универсальным — просто пересчитывать его при необходимости на другие гамму и цветовую температуру. Что Huey и делает, мгновенно меняя «Web и редактирование фотографий» на «Графика и видеоредактирование» без ручной перекалибровки. (Формальное описание приведенных выше целей калибровки: «2,2/6500 К» и «2,5/ 6500 К». Всего же гамму можно выбрать из установок 1,8/2,2/ 2,5, а температуру — из 5000/ 6500/7500 К.)

Еще одна особенность Huey — возможность отслеживать в реальном времени освещение в помещении и корректировать профили. Если эта функция включена, то необходимые изменения будут вноситься через LUT на лету, чтобы компенсировать адаптацию глаза к новым условиям общего освещения. К примеру, при просмотре фильмов это избавляет от необходимости перенастраивать яркость и контраст дисплея вручную.

Несмотря на внешнюю простоту, Huey может конкурировать с устройствами следующего уровня сложности. А его компактные размеры и скорость выполнения калибровки (3–5 мин.) — это лишний довод, чтобы носить прибор туда, где придется демонстрировать изображения на чужом компьютере.

Pantone Eye-One Display LT

Комплект ориентирован на опытных пользователей, которым не нужны широкие возможности настроек цветовой температуры, гаммы и яркости, а достаточно нескольких стандартных установок — гамма 1,8 и 2,2, цветовая температура 5000 К, 6500 К, 7500 К. Крепление к монитору осуществляется с помощью присосок и груза-противовеса, что позволяет использовать колориметр и с ЭЛТ-, и с ЖК-дисплеями.

Калибровка и профилирование осуществляются в пошаговом режиме. На каждом шаге в справочное окно программы Eye-One Match выводится описание действия и рекомендации по настройкам. Пользователь последовательно выбирает тип монитора, гамму, цветовую температуру, режим учета условий освещения в рабочем помещении (для старых комплектов эта опция доступна после обновления программы Eye-One Match с сайта www.pantone.ru).

Для измерения освещенности на колориметр надевается специальная насадка из молочно-белого пластика. Ее можно использовать и как защитную крышку колориметра. Условия освещения (освещенность и цветовая температура) измеряются лишь для того, чтобы оценить их соответствие стандарту ISO 3664 (5000 К, 32–80 люкс) и принять необходимые меры для соответствия им, но на саму калибровку и профилирование эти измерения не влияют.

На следующих этапах с помощью колориметрических измерений настраиваются уровень белого и черного (регуляторы яркости/контраста монитора), цветовая температура (регуляторы цветовой температуры на дисплее). Затем на монитор подаются сигналы калибровки, а колориметр их измеряет для построения профиля. Корректность построенного профиля можно оценить визуально — в окне «до и после» калибровки.

В комплекте с калибратором поставляются две утилиты — Monitor DisplayProfile и Monitor Calibration Tester. (Их можно скачать с сайта производителя и пользоваться, даже не имея калибратора.) Monitor DisplayProfile позволяет оперативно переключать профили, а Monitor Calibration Tester — контролировать (и даже редактировать) загрузку LUT в видеокарту компьютера.

Pantone Eye-One Display 2

Старший комплект в линейке калибраторов Eye-One ориентирован на профессиональное использование. Он наделен такими функциями, которых нет у младших моделей и которые пригодятся лишь тому, кто хорошо разбирается в управлении цветом. Через меню программы Eye-One Match можно выбрать стандарт (спецификацию) создаваемого профиля, измерять основные характеристики монитора и даже уровни черного и белого дисплея, подключенного к другому компьютеру, что позволяет однообразно калибровать несколько мониторов.

Калибровка и профилировка осуществляются в пошаговом режиме, инструкции и пояснения отображаются в отдельном окне программы. Пользователю нужно выбрать тип монитора, гамму (диапазон от 1,0 до 3), цветовую температуру (широкий набор заданных величин и произвольное значение в кельвинах и цветовых координатах CIE xy, а также под существующие условия освещения с их аппаратным измерением колориметром), требуемый уровень яркости монитора (от 50 до 250 кд/м2). Программа предлагает также готовые наборы настроек для целей калибровки.

На последующих этапах измеряются условия окружающего освещения (цветовая температура и освещенность), настраиваются уровни белого и черного (с помощью регуляторов монитора яркость/контраст), определяется цветовая температура. Выполняются измерения предъявляемого набора цветных и монохромных полей для профилирования.

После построения профиля можно посмотреть кривые калибровки и цветовой охват в пространстве CIE xy, основные целевые установки калибровки (цветовая температура, гамма, яркость) и их реальные величины, получившиеся в результате построения профиля, а также характеристики окружающего освещения, если они измерялись в процессе калибровки. Визуально можно оценить результат работы — до и после проведенной калибровки.

В комплект программного обеспечения калибратора помимо Eye-One Match также входят программа Eye-One ColorPoint и утилиты Monitor Calibration Tester и Monitor DisplayProfile.


Процесс калибровки и профилирования
Любая настройка устройства, которое должно точно воспроизводить цвета при работе с системой управления цветом, предполагает выполнение двух задач — оптимизацию работы самого устройства и создание его профиля.

В процессе оптимизации монитор настраивается с помощью органов управления так, чтобы он воспроизводил максимально широкий диапазон градаций яркости и цветов и чтобы его характеристики были максимально близки рабочему пространству кодирования цвета даже без привлечения системы управления цветом. Все, чего не удалось добиться в процессе оптимизации и калибровки монитора, доводит до требуемого уровня точности цветопредачи система управления цветом на основании данных, содержащихся в профиле.

Программное обеспечение всех описываемых в статье комплектов работает в пошаговом режиме и само руководит действиями пользователя. Поэтому даже новичок при внимательном следовании инструкциям может получить хороший результат.

До начала настройки следует прогреть монитор и отключить все программы, загружающие данные коррекции отображения в видеокарту (загрузчики ICC-профилей). Это предварительный этап.

На первом этапе калибровки происходит выбор основных характеристик целевого рабочего пространства монитора — гаммы и цветовой температуры точки белого. Если файлы изображений, с которыми приходится работать, закодированы в пространстве с базовыми значениями показателя гаммы 2,2 и температуры 6500 К (это так для пространств sRGB, AdobeRGB), то разумно выбрать эти же значения для монитора. Впрочем, выбрать можно и другие значения, если все изображения в дальнейшем будут выводиться через приложения, поддерживающие управление цветом. Однако приложения без управления цветом будут воспроизводить изображения некорректно.

Следующий этап — настройка уровней сигналов белого и черного или, что более понятно многим, яркости и контраста дисплея. Если настраивается группа мониторов для работы в помещениях с рекомендованными для работы с графикой условиями освещения и окружающей обстановки или отдельный дисплей для экранных цветопроб, то настройка производится с помощью приборов калибровки. Если требуется только естественная тонопередача при произвольном освещении, то настройка яркости и контраста производится визуально по ступенчатым серым шкалам для светов и теней или с помощью измерительных приборов, которые сначала определяют уровень освещенности и цветовую температуру освещения в помещении в зоне монитора, а затем помогают подобрать его яркость и контраст.

Пользователь должен четко представлять, что от его выбора настройки яркости и контраста, аккуратности и возможностей калибраторов будет сильно зависеть и дальнейший результат.

После настройки яркости и контраста, а иногда одновременно с ней, настраивается цветовая температура точки белого. Настройка производится с помощью колориметров и органов управления монитора.

Когда все настройки этапа калибровки выполнены, органы управления монитора должны быть зафиксированы, и менять их больше (до следующей калибровки) нельзя. Ведь именно под эти настройки и будет построен профиль.

Если настройка была выполнена хорошо, то все файлы изображений, закодированные в пространствах с гаммой и цветовой температурой, совпадающими с целевыми для калибровки, будут адекватно воспроизводиться на дисплее. «Адекватно» означает, что мы будем видеть правильными общий контраст и цвет вообще, т.е. «свет дня» не будет «вечерним светом». Но задача точной локальной передачи градаций тонов и цветов на этапе калибровки не решается, т.к. система управления цветом еще не задействована.

За калибровкой следует профилирование. На монитор устанавливается колориметр, программа профилировки подает сигнал, а колориметр измеряет отклик. По результатам измерения и строится профиль.

Все описываемые в статье профилировщики создают профиль, содержащий LUT-таблицу коррекции для видеокарты и таблицу пересчета цветов. Т.к. не все системы управления цветом поддерживают работу с LUT и пользователь не всегда умеет отключать существующие в системе альтернативные загрузчики LUT, в комплекте ПО калибраторов есть специальная программа, активизирующаяся при запуске операционной системы автоматически (т.н. автозапуск) и принудительно производящая загрузку корректирующей таблицы в видеокарту при включении компьютера.

На этапе калибровки самые простые комплекты, как правило, не позволяют контролировать характеристики монитора для их коррекции с помощью его органов управления. Всю калибровку они производят с помощью профиля, подгоняя посредством LUT неоткалиброванный монитор под выбранные на первом этапе гамму и цветовую температуру.

Есть мнение, что подобный метод оставляет меньше возможностей для более аккуратного кодирования цвета в видеокарте. Теоретически это так. Зато практически процесс калибровки становится проще, ведь пользователю не нужно ничего настраивать. Кроме того, такой способ профилирования позволяет создать несколько профилей под разные задачи и показатели гаммы и цветовой температуры, но под единственную настройку монитора с помощью его органов управления, а также калибровать мониторы, не имеющие органов управления.

Заключение
Насколько эффективна аппаратная калибровка? Какой комплект калибровки выбрать?
От монитора требуется визуально правильное воспроизведение изображения в реальных условиях освещения. Поэтому для оценки эффективности калибраторов мы не прибегали к точным спектрометрическим измерениям и полагались на визуальную оценку по изображениям цветных и монохромных шкал. Серый ступенчатый клин — достаточно точный «измеритель» эффективности калибровки. По его изображению можно оценить корректность передачи контраста и сведения цветов к серому во всем тональном диапазоне.

На новых мониторах среднего и даже нижнего ценового диапазонов все комплекты калибровки показали примерно одинаковые хорошие результаты. И если до калибровки и профилирования серый ступенчатый клин был неидеален (наблюдался цветной оттенок и неравномерность передачи тональности), то после калибровки все приходило к желаемой норме.

Хорошим пробным объектом стал дисплей недорого и уже не нового ноутбука. С первого же раза с ним неплохо справился комплект Pantone Huey. При этом хорошее сведение серого было обусловлено не столько точностью прибора, сколько тем, что цель его алгоритмов — обеспечить естественное восприятие изображения. Изображение после профилировки несколько более теплое и менее контрастное, что притупляет ощущение цветных переходов на сером клине. Если учесть, что большинство мониторов у пользователей, на которых Huey и рассчитан, работают в помещениях, освещенных лампами накаливания и теплого дневного света, то такой сдвиг цветовой температуры вполне оправдан.

Если все комплекты дают примерно одинаковые результаты, то на каком остановить свой выбор? Ответ в функциональности. Перечислим главные особенности, на которые следует обращать внимание. Возможный набор настраиваемых целевых установок — гаммы, цветовой температуры, яркости белого и черного. Метод настройки передачи тонов в светах и тенях, наличие аппаратного контроля за яркостью белого и черного. Метод настройки цветовой температуры — с помощью органов управления монитора или только программный через LUT. Метод учета внешнего освещения. Возможность настройки нескольких мониторов, подключенных к разным компьютерам, или двух мониторов на одном компьютере.

В каждой из рассмотренных линеек есть самые простые комплекты, предоставляющие минимальные возможности предварительных настроек монитора, — это Pantone Huey и ColorVision Spyder2express. Оба предлагают лишь визуальный метод настройки яркости белого и черного, оба не позволяют настраивать цветовую температуру с помощью органов управления монитора, оба не предполагают одинаковой настройки нескольких дисплеев. Huey может учитывать внешнее освещение, и он единственный из всех рассмотренных калибраторов умеет компенсировать изменение условий освещения автоматически. Также в отличие от Spyder2express он позволяет задать (хотя и неявно) несколько значений гаммы и цветовой температуры. По этой причине единственная установка Spyder2express — 6500 К, гамма 2,2 — будет, скорее всего, ближе к истине при аппаратном измерении, чем соответствующая настройка Huey. (Последний калибрует монитор под некую неизвестную пользователю настройку, и уже она корректируются под заданные в программе целевые установки.) А автоматический учет внешнего освещения вряд ли стоит использовать при работе с изображениями — его алгоритмы слишком просты и учитывают только изменения яркости внешнего освещения.

Комплекты Pantone Eye-One Display LT и ColorVision Spyder2 Suite позволяют задать несколько часто используемых целевых значений гаммы и цветовой температуры. Если пользователь предполагает редактировать фотографии под привычные приложения (просмотр на компьютере, печать в лаборатории), то целевых вариантов этих комплектов будет достаточно. Цветовая температура настраивается с помощью регуляторов на мониторе. Минимальная и максимальная яркость в Eye-One Display LT устанавливается с аппаратным контролем в соответствии со стандартом на данный тип дисплея. При использовании Spyder2 Suite применяется визуальный метод оценки по серым ступенчатым шкалам. Оба комплекта не рассчитаны на работу с многодисплейной системой. Внешнее освещение можно измерить лишь с помощью Eye-One Display LT, но эти измерения не учитываются автоматически при настройке, а информируют пользователя о том, какие ему следует принять меры для соответствия требованиям стандартов на помещения для работы с графикой.

Профессиональными инструментами являются Pantone Eye-One Display 2 и ColorVision Spyder2 PRO. Они не только позволяют настроить монитор под любые заданные значения гаммы (в Spyder2 PRO даже под произвольную кривую гамма-передачи!) и цветовой температуры. С их помощью можно точно настроить (задать численно) уровни минимальной и максимальной яркости, что необходимо для одинаковой настройки группы мониторов разных компьютеров или настройки двух мониторов, подключенных к одному компьютеру. Оба комплекта позволяют прямо (Eye-One Display 2) или косвенно (Spyder2 PRO) измерять цветовую температуру окружающего освещения, а также измерять уровень освещенности. Это может понадобиться при настройке мониторов для вывода экранных цветопроб, имитирующих вид отпечатков при заданных условиях освещения. Оба после измерений отображают основные характеристики монитора, а также отслеживают его состояние во времени.

Среди функций этих старших моделей есть настройка двухдисплейной системы. Ее использование в каждой конкретной ситуации будет зависеть от того, поддерживает ли видеокарта и операционная система возможность загрузки профилей для двух разных дисплеев. В инструкции к Spyder2 PRO указано, что на компьютерах Apple при подключении двух дисплеев к одной видеокарте профили и калибровка будут работать корректно, для Windows это возможно только при подключении мониторов к разным видеокартам.

И последнее, на что хотелось бы обратить внимание и что, возможно, повлияет на выбор. Линейка Pantone Eye-One собрана из одинакового программного обеспечения Eye-One Match и разных колориметров. Набор «открытых» функций программы Eye-One Match зависит от типа подключенного прибора. В случае ColorVision Spyder ситуация обратная — все колориметры одинаковы, отличия только в программном обеспечении. Так что, приобретя сегодня младшую версию калибратора, в будущем при необходимости вы сможете ее обновить, комплекты обновления есть в продаже.

Немного теории
Остановимся на принципах, на которых основана возможность настройки мониторов. К ним относятся: колориметрическое описание цвета, система управления цветом и описание устройств ввода-вывода изображений с помощью их профилей.

То, что мы воспринимаем как цвет, может быть описано двумя способами: объективно и однозначно в виде характеристик излучения — частоты и интенсивности, и субъективно, основываясь на наших ощущениях цветового тона и яркости. Субъективное описание цвета базируется на физиологически-психологических особенностях человеческого восприятия. Будучи более-менее одинаковым для всех людей, оно, в некотором смысле, также становится объективным.

Совершенно различные по спектральному составу сигналы могут восприниматься нами одинаково, т.к. свет вообще и цвет в частности мы видим благодаря всего трем типам колбочек и одному типу палочек (светочувствительных элементов глаза), «цветные фильтры» которых пропускают широкие полосы частот. Поэтому и возможно колориметрическое описание восприятия цветов, основанное на том факте, что любой цветовой стимул можно имитировать суммарным стимулом всего трех спектрально чистых цветов с разными уровнями интенсивности.

На основе экспериментов с небольшой группой добровольцев было создано формальное описание цветового пространства человеческого зрения, в котором каждому восприятию спектрально чистого цвета соответствует три числа — интенсивности базовых, или кардинальных, стимулов. Изначально это были числовые коэффициенты интенсивности при RGB-сигналах (435,6 нм, 546,1 нм, 700 нм). Затем для различных целей были введены производные от RGB представления модели — XYZ, LUV, LAB и проч.

Описанное представление цвета является лишь усреднением мнений отдельных индивидуумов — добровольцев, участвовавших в исследованиях. Оно несет на себе груз условий постановки экспериментов в форме строгого задания размеров измеряемых полей и характеристик фона, последовательности смены интенсивности стимулов, адаптации зрительных систем наблюдателей и проч. Это представление не описывает излучение однозначно как физический объект и не может использоваться для того, чтобы воссоздать идентичный физический объект. Но, с другой стороны, иначе просто и невозможно перебросить мостик от излучения к нашему восприятию света и цвета.

Итак, всего тремя стимулами-сигналами оказывается возможным (подчеркнем — только для зрения человека) кодировать и воспроизводить все видимое нами. Именно на этом колориметрическом принципе построено подавляющее большинство устройств регистрации и воспроизведения цветных изображений: телевизоров, принтеров, сканеров, фотокамер и проч.

С практической точки зрения удобно кодировать воспроизводимое этими устройствами многообразие цветов в виде чисел, опираясь не на кардинальные RGB-стимулы, соответствующие человеческому восприятию, а на их собственные аппаратные особенности. Для ЭЛТ-мониторов это цвета люминофоров, для цифровых камер — спектральные характеристики фильтров. Выбор «своих кардинальных стимулов», удобных для каждого прибора или процесса регистрации, приводит к тому, что все цвета оказываются описанными одинаковыми символами, но на разных «языках». Цвет в каждом из каналов R/G/B записывается, к примеру, в виде числа в диапазоне от 0 до 255 при 8-битном компьютерном представлении. При этом 0 соответствует сигналу минимального уровня, а 255 — максимального. Но 255 одного прибора вовсе не 255 другого!

Для излучающих объектов описание и имитация их цвета хорошо могут быть реализованы в рамках трехстимульного представления. В случае отражающих наше восприятие зависит от источника освещения. Чтобы однозначно сопоставить красителю воспринимаемый нами цвет, приходится вводить в систему описания источники освещения «формальное Солнце» — различные искусственные источники заданного спектрального распределения излучения и интенсивности.

При численном описании цвета хотелось бы получить такое представление, в котором разница в числах соответствовала бы воспринимаемой разнице. Если брать в качестве описания исходные интенсивности RGB, то такого соответствия нет. Но если так определить вторичные представления, чтобы они зависели от первичных нелинейно, то можно добиться некоторого соответствия. Оказывается, нелинейная функция, хорошо имитирующая наше восприятие, близка к степенной. Так в формальном описании восприятия цвета и света появляется понятие гаммы как степени, описывающей нелинейность нашего восприятия и нелинейность работы большинства реальных приборов и устройств.

Представление цвета посредством числовых координат в пространстве трех измерений, источник света для отражающих объектов, гамма как показатель нелинейности кодирования сигнала — вот основные принципы одной из главных концепций управления цветом — цветовой модели, или цветового пространства.

Набор правил пересчета цветовых координат из одного пространства в другое составляют основу системы управления цветом. Она может сопоставить координате цвета любого пространства координату в некотором избранном пространстве и наоборот. Тем самым связать пространство одного прибора с пространством другого через избранное пространство, которое поэтому и называется пространством привязки профилей. В качестве избранного обычно выбирается одно из аппаратно-независимых пространств — CIE XYZ или CIE LAB. Информация о цветовом пространстве передается в систему управления цветом в виде профиля этого пространства.

Самым точным был бы профиль, в котором каждой координате некоторого пространства была бы сопоставлена координата избранного пространства. Но такой табличный (как одна из возможных реализаций) профиль для миллионов оттенков был бы слишком большим, и создать его было бы слишком сложно. Поэтому довольствуются приближенными методами пересчета и «приближенными» профилями, описывающими лишь ограниченный набор цветов.


Профиль монитора и управление цветом
Существуют различные форматы профилей. Рассмотрим один из форматов профиля монитора, создаваемый представленными в обзоре устройствами.

Как и любой профиль, он состоит из заголовка, описывающего стандарт системы управления цветом, с которой совместим, и собственно описания дисплея. Последнее, в свою очередь, состоит из двух частей. Первая — матрица (таблица) пересчета первичных цветов, описывающая характеристики люминофора в виде координат в пространстве привязки профилей. Вторая — таблица, описывающая кривые подгонки передачи яркости цветов в каналах RGB от нулевого до максимального значения под некоторую стандартную кривую передачи контраста.

При подключении профиля монитора к системе управления цветом кривые коррекции загружаются в видеокарту в виде таблицы соответствия цветов (LUT — Look Up Table), а матрица соответствия первичных цветов используется системой управления цветом для пересчета цветов пространства привязки профилей в цвета дисплея. LUT обеспечивает верную зависимость передачи контраста и минимальных/максимальных уровней яркости, а матрица первичных цветов — точную цветопередачу.

Почему нельзя настроить монитор абсолютно
Обратим внимание на особенности управления цветом, приводящие к тому, что даже калиброванный дисплей, которым управляет система управления цветом на основе данных из корректно созданного профиля, работает неидеально, точнее сказать — не так идеально, как пользователю хотелось бы.

Пересчет цветов из одного пространства в другое предполагает ряд допущений по условиям просмотра (яркость и цветовая температура) и принципах кодирования и воспроизведения цветов, выходящих за границы охвата пространства данного устройства. Эти допущения и алгоритмы — лишь грубые модели, построенные на основе эмпирических правил.

Еще один источник неточности — колориметрический, а не спектрометрический подход. И при измерении, и при воспроизведении могут быть потеряны или определены ошибочно многие цвета и оттенки. К счастью для фотографии, где важен не чистый спектральный цвет, а довольно широкие диапазоны цветов, подобные ошибки несущественны.

Эти и некоторые другие особенности так или иначе учитывают (или не учитывают) системы настройки и профилирования, а также сама система управления цветом. Поэтому неудивительно, что разные системы настройки и управления цветом могут дать разный результат.


Сергей ЩЕРБАКОВ