R G B

Пильський Олександр

Виваючи глибину, кидають у неї каміння.Єжи Лец

Кожен із нас, включаючи монітор та розглядаючи на ньому зображення, обов'язково стикається з поняттям гами (на щастя, це не радіація). Це один з основних механізмів, що відповідає за точність передачі кольорів на моніторі. Він нескладний, але, як відомо, говорити про просте завжди складно. Щоб трохи полегшити завдання, матеріал викладено у вигляді набору найпростіших питань недосвідченого користувача (він кидає «камені»). Така форма (Frequency Answered Question - FAQ) давно прийнята у професійному середовищі і, сподіваюся, допоможе всім нам раз і назавжди розібратися з тонкощами налаштування.

Q1 Що таке гама?

Answer: Гамма описує, як відтворюється яскравість компонента зображення - світність. Це показник ступеня функції x=ygamma. Таку функцію називають статечною. Гама є у будь-яких системах обробки графічних даних. Наприклад, у моніторі три канали RGB, і відповідно – три гами. У цифрових системах гамма показує відносини між значенням коду (наприклад, для 8-бітових систем від 0 до 255) і яскравістю (точніше Luminance - світністю) зображення.

Q2 Гамма і гамма-корекція - це те саме?

Answer: Строго кажучи – ні. Вони взаємопов'язані. Гамма - характеристика нелінійності. А гамма-корекція – процес, який усуває цю нелінійність.

Q3 Чому все так складно та заплутано?

Answer: Внаслідок слабкого розуміння розробниками обладнання та програмного забезпечення важливості точного відтворення яскравості (тону), а також у зв'язку з низьким рівнем розвитку технологій нелінійного кодування в комп'ютерній графіці та обробці зображення досі не утвердився єдиний стандарт керування кольором (і тоном) зображень. УУ зв'язку з цим ми повинні враховувати відмінності в способах лінеаризації (гамма-корекції) зображень та відмінності в default-угодах про гаму, прийнятих на різних платформах (і/або операційних системах та/або програмах).

Q4 Чи можна обійтися без гамма-корекції?

Answer: Так. Побутовий (аналоговий) телевізор, наприклад, успішно обходиться. Однак при оцифруванні зображення ми маємо враховувати нелінійність людського сприйняття. Інакше ми не отримаємо нормальної точності. Наприклад, внаслідок обмеженості 8-розрядного кодування при простому лінійному оцифруванні різниця тону в пікселах зі значеннями 25 і 26 досягає 4% (рис. 1). Звичайно, ми повинні враховувати це при оцифровці, використовуючи нелінійне кодування. І надалі, у всіх подальших перетвореннях ми змушені враховувати цю нелінійність. Нормальну точність при лінійному кодуванні можна одержати, застосовуючи розрядність 11-14 біт.

Зауваження. Як відомо, при стисненні формату JPEG відбувається поділ зображення на дві частини: несуттєва частина інформації відкидається. Алгоритм виділення несуттєвої інформації виходить із особливостей людського зору і, як наслідок, адекватно працює лише з нелінійно оцифрованими зображеннями.

Q5 Чи можна керувати гамою?

Answer: Для керування кольором та тоном зображень найбільш зручно користуватися системами CMS, які є в операційній системі. При цьому керування гамою (і відповідно гамма-корекція) відбувається практично прозоро, непомітно для користувача. Однак наявність CMS у комп'ютері автоматично не передбачає її правильного використання. Для повноцінного функціонування CMS необхідно точно охарактеризувати (профілювати) графічну систему спеціальними програмами-профілювальниками, а внадалі обов'язково підключати наявні профілі до всіх зображень, які готуються на графічній системі. Крім того, на всій довжині ланцюжка з обробки зображень необхідно ретельно уникати накопичувальної гамма-корекції.

Q6 Що таке калібрування монітора?

Точне значення phosphors та колір білого вам може дати лише апаратний калібратор-спектрофотометр. Через відсутність його можна використовувати стандартні значення для конкретного типу ЕПТ (зазвичай, виробник записує ці значення в DDC- та/або ICC-профіль монітора). Але врахуйте, ці дані дещо відрізняються від дійсності.

Точне значення гама та колір білого може надати звичайний триканальний колориметр класу Sequel. Але врахуйте, для цього приладу бажано, щоб значення фосфорів були заздалегідь визначені. Такий калібратор прив'язаний до спектру пропускання своїх світлофільтрів і не може самостійно, без поправочних коефіцієнтів, досить точно визначити фосфори. Високу точність такий калібратор дає лише при апаратній прив'язці до ЕЛТ (як моніторах класу Barco).

Примітка 1. При визначенні стандартних значень гама та колірної температури бажано враховувати стандарти інших компаній, які співпрацюють з вами.

Примітка 2. Перед калібруванням монітора обов'язково потрібно встановити оптимальну яскравість та контраст (див. нижче), що дозволить правильно врахувати усунення рівня чорного (рис. 3).

Q7 У мене на комп'ютері стоїть система CMS. Чи проведе вона мені гамма-корекцію?

Answer: Опис нелінійності всіх пристроїв, що працюють з кольором, є невід'ємною частиною профілів системи CMS. У багатьох випадках (у тому числі в моніторах) така нелінійність описується через параболу (output = inputgamma). У цьому випадку у профіль пристрою простозаписуються значення gamma. Для монітора їх три – на кожен канал RGB. Однак необхідно пам'ятати (див. Q2), що гамма і гамма-корекція - це не те саме. Сама CMS не проведе корекцію монітора.

Зауваження. Важливо однозначно визначити всі вузлові точки графічної системи, в яких відбувається корекція зображення для початку на рівні драйверів, потім на рівні утиліт, і нарешті - на рівні програм. Потім мінімізувати кількість бажаючих покерувати зображенням без вашої згоди. Усунути конфлікти (наприклад, для Mac між Default Calibrator і Adobe Gamma). І застосовувати лише ті методи, які дають контрольований (керований) результат.

Q8 Що таке Working space та/або Reference system?

Answer: Working space - це спільний знаменник нормального workflow - колірний простір з великим (максимальним) колірним охопленням, через яке здійснюються всі перетворення зображень. В одному випадку він може бути визначений як профіль головного монітора компанії (наприклад, Barco або Radius), в іншому як контрактна кольоропроба, в третьому як унікальний внутрішній стандарт. Для другого випадку перехід c RGB в колірне охоплення кольоропроби - досить слизький момент (ми упираємося в точність профілю кольоропроби та/або механізму кольороподілу), але і тут є можливість застосувати якийсь загальний для всіх профіль-знаменник (Adobe RGB, наприклад). Розберемо детальніше випадки, коли в компанії:

є один стандарт кольору (Reference system) типу машини з урахуванням Barco чи Radius — Working space = Barco RGB чи Radius RGB;
є один еталон кольору типу аналогової кольоропроби - Working space = профіль кольоропроби/алгоритм кольороподілу;
всі монітори середні і немає кольоропроби - Working space = Adobe RGB;
єодна машина, яка сама сканує і сама відразу друкує - Working space = monitor RGB space.

Слід пам'ятати, що основні проблеми виникають саме з RGB-перетвореннями: для відображення CMYK той же Photoshop ігнорує RGB Working space і використовує тільки значення профілю монітора, зазначеного в системі (і, природно, значення профілю кольороподілу). Відкриваючи RGB-файл, Photoshop намагається вмістити його у Working space, використовуючи вбудований профіль. Якщо його немає, то він просто «мапіт» значення RGB у значення XYZ за профілем Working space. Ось три приклади того, як Photoshop відображає на моніторі зображення (Working space не збігається з Display RGB):

файл з профілем - Source (file profile) → Working space → (Display profile) → Display;
файл без профілю - Source → Working space → (Display profile) → Display;
файл з профілем, що збігається з поточним Working space - Source (workspace profile) → (Display profile) → Display.

Зауваження. При цьому вихідні дані у файлі не змінюються.

Q9 Як правильно настроїти яскравість та контраст монітора?

Q10 Яка точність необхідна для роботи з кольором?

Answer: Здавалося б чим вище, тим краще. Адже електронна частина (додрукарська підготовка — DTP) закладає базу, фундамент якості продукції та має забезпечити найвищий клас підготовки. Однак на практиці ми не повинні прагнути перевищувати точність еталонів та враховувати похибки наступних операцій (фотовисновок, копіювання та монтаж, друк):

Q11 Який монітор краще?

Answer: Якщо ми вибираємо Reference-монітор (еталон - екранна кольоропроба) для великої компанії, то ми повинні врахувати як мінімум наступне:

Як наслідок, вибір тут великий - на ринку безлічсерйозних моніторів на базі апертурних грат або тіньової маски (на любителя), виготовлених зі знанням справи. Головне перед придбанням – перевірити.

Q12 Калібрування зроблено. Що тепер мені задавати у Color Settings програми Photoshop (CorelDraw, Illustrator, Painter, Quark тощо)?

Answer: Насамперед необхідно розрізняти профільування (характеризацію) та власне калібрування. Побудова профілю монітора не означає його калібрування. Калібрування системи передбачає підготовку профілів для ВСІХ пристроїв введення/виведення графічної інформації (сканер, монітор, принтер, кольоропроба або навіть друкарська машина). Миша і клавіатура не береться до уваги. При цьому, якщо пристрій для калібрування недоступний (це стосується в основному друку), використовуються стандартні профілі типу Euroscale, SWOP, ColorMatch, що прогнозують такі дані, як колористика фарб і результати фарбонакладень (бінарів). Для підвищення точності прогнозу у таких профілях слід уточнювати такі числа, як розтискування та Total Ink. Найшвидший і найпростіший спосіб уточнення стандартного профілю — зберегти Separation Setup із Photoshop як ICC. Для версії 5.5 — налаштувати прогноз у CMYK Setup Build-In, потім переключитися в Tables і зберегти профіль у стандартне для CMS місце. Наприклад, для Win98 - Windows \ System \ Color. Відповідно для адекватного відображення одних і тих же файлів у різних програмах ми повинні задати ті самі профілі при налаштуванні CMS у цих програмах і використовувати один і той же engine (наприклад, Kodak CMS або Microsoft CMS).

Зауваження. На жаль, внутрішній engine Adobe ACE знають лише програми фірми Adobe (і то не всі).

Q13 Коли мені використовувати функцію convert у Photoshop?

Answer: Все залежить від бажаногорезультату та версії Photoshop. Допустимо, ми отримали CMYK-файл з профілем, відмінним від використовуваного у вас CMYK Setup.

Якщо ми скажемо don't convert, то Photoshop 5.x відкриє файл як є і покаже його вам на екрані так, як він виглядатиме при друку з вашими установками кольороподілу (тобто виставленими в меню CMYK setup). У випадку з Photoshop 6.0 він вам покаже, як виглядає файл із установками, заданими у профілі. Використовуючи меню View/proof, можна подивитися, як він виглядатиме з вашими установками кольороподілу.

Якщо ми скажемо Convert, Photoshop перетворює дані з файлу, використовуючи ваш профіль (CMYK (profile) → RGB → CMYK (Photoshop). Це необхідно у випадках свідомо неправильного кольороподілу. Наприклад, задана система SWOP, а не Euroscale або задано занадто багато ( або мало) сумарної кількості фарби, при цьому треба враховувати той факт, що дані будуть змінені без додаткового аналізу та попереджень, тобто 100% Black будуть перетворені на 4 складові CMYK, тому до цієї операції треба підходити з обережністю. , на жаль, далекі від досконалості (незворотні) і призводять до безповоротних втрат деякої інформації.

Для RGB ця операція є аналогічною за змістом, тільки перетворення відбувається через Working space (див. вище). До речі, помилки при перетвореннях RGB → RGB значно менші.

Q14 Нам ззовні принесли файли без профілів (або ми не довіряємо вбудованим в них профілям). Що робити?

Answer: У цьому випадку високої точності збігу зображень між віддаленим монітором та вашим отримати неможливо. Спробуйте визначити, на якій платформі (Mac/PC/Silicon) готували зображення, і надайте (приклейте до) файлів відповідний профіль (спрощений) з гамою, що дорівнює1,8/2,2/2,5 відповідно. Але пам'ятайте, що для RGB файлів такий спосіб не враховує зміни в колірних характеристиках моніторів і для професійних цілей не годиться.

Зауваження. Для файлів CMYK такий спосіб не враховує змін профілю кольороподілу, що призводить до ще більших помилок.

Автор дякує співробітнику сервісного центру ІНІТ Press Павлу Абаканову за доброзичливу критику та допомогу при написанні статті.