Охват - опис, види та особливості

Що називають колірним охопленням? Він визначає конкретний діапазон спектру, видимого людським оком. Оскільки кольори, які можуть відтворювати пристрої формування зображення, такі як цифрові камери, сканери, монітори і принтери, варіюються, для їх погодження використовується певна гама.

Адитивний і субтрактівний типи

Існує 2 основних типи колірного охоплення – RGB і CMYK. Адитивна гамма утворюється шляхом змішування світла різної частоти. Застосовується в дисплеях, телевізорах та інших пристроях. Назва RGB складено з початкових літер червоного, зеленого і синього світла, що використовуються для такої генерації. Субтрактивная гамма виходить при змішуванні барвників, які блокують відображення світла, в результаті чого виходить необхідний колір. Застосовується для публікації фотографій, журналів і книг. Абревіатура CMYK складена з назв пігментів (блакитного, пурпурного, жовтого і чорного), використовуваних у пресі. Охват CMYK значно менше простору RGB.

Стандарти

Охват регулюється низкою нормативів. У персональних комп'ютерах часто використовуються стандарти sRGB, Adobe RGB і NTSC. Їх колірні моделі зображуються на діаграмі кольору у вигляді трикутників. Вони являють собою пікові координати RGB, пов'язані прямими лініями. Чим більше площа трикутника, тим більше відтінків здатний відображати стандарт. Для РК-моніторів це означає, що продукт сумісний з більшою моделлю, може відтворювати на екрані більш широкий діапазон кольорів.

sRGB

Охват для персональних комп'ютерів визначено міжнародним стандартом sRGB, встановленим у 1998 році Міжнародною електротехнічною комісією (IEC). Він зайняв міцну позицію в середовищі Windows. У більшості випадків дисплеї, принтери, цифрові камери та різні додатки калібруються для найбільш точного відтворення моделі sRGB. Якщо пристрої, використовувані при введенні і виведенні даних зображення, сумісні з цим стандартом, розбіжності між вхідними і вихідними даними будуть мінімальними.

Adobe RGB

Хроматична діаграма показує, що діапазон значень, який може бути виражений за допомогою моделі sRGB, досить вузьке. Зокрема, стандарт виключає сильно насичені кольори. Це, а також розвиток таких пристроїв, як цифрові камери і принтери, призвело до широкого використання техніки, здатної відтворювати тони, які не входять в діапазон sRGB. У зв'язку з цим загальну увагу привернув стандарт Adobe RGB. Він характеризується більш широким колірним охопленням, особливо в області G, тобто завдяки здатності відображати більш яскраві зелені тони. Стандарт Adobe RGB був встановлений в 1998 році компанією Adobe Systems, яка створила відому серію програм для фоторетуши Photoshop. Хоча він не є міжнародним (sRGB), завдяки високій частці ринку графічних програм Adobe в професійному середовищі обробки зображень, як і в друкованій та видавничій галузях, він став таким де-факто. Все більше число моніторів може відтворювати більшу частину колірної гами Adobe RGB.

NTSC

Даний стандарт аналогового телебачення був розроблений Національним комітетом з телевізійним системам США. Хоча охват NTSC близький до Adobe RGB, його значення R і B трохи відрізняються. sRGB займає близько 72% діапазону NTSC. Монітори, здатні відтворювати модель NTSC, необхідні для виробництва відео, однак вони менш важливі для окремих користувачів або програм, пов'язаних з нерухомими зображеннями. Сумісність з sRGB і можливість відтворення колірного охоплення Adobe RGB є ключовими для дисплеїв, використовуваних для роботи з фотографіями.

Технології підсвічування

В цілому сучасні монітори, що використовуються в ПК, завдяки специфікаціям для їх ЖК-панелей (і елементів управління) мають колірний обхват, що включає весь простір sRGB. Однак, враховуючи зростаючий попит на відтворення більш широкої гами, колірний простір моніторів було розширено. При цьому в якості цільового використовується стандарт Adobe RGB. Але як відбувається таке розширення? Багато в чому це досягається завдяки удосконаленню підсвічування. Застосовуються 2 основних підходи. Один з них полягає в розширенні охоплення холодних катодів, які є основною технологією підсвічування, а інший зачіпає світлодіодне підсвічування. У першому випадку швидке рішення полягає в посиленні кольорового фільтра ЖК-панелі, хоча це знижує яскравість екрану за рахунок зменшення світлопропускання. Збільшення яскравості холодного катода для протидії цьому ефекту має тенденцію скорочувати термін служби пристрою і часто призводить до порушень освітленості. Зусилля інженерів на сьогоднішній день в значній мірі подолали ці недоліки. У багатьох моніторах з люмінесцентним підсвічуванням розширення діапазону досягається завдяки модифікації люмінофора. Це також знижує вартість, оскільки дозволяє розширити колірну гамму без значних змін існуючого дизайну.
Використання світлодіодного підсвічування почало наростати відносно недавно. Це дозволило досягти більш високих рівнів яскравості й чистоти кольору. Незважаючи на певні недоліки, у тому числі більш низьку стабільність зображення (наприклад, із-за проблем з променистим нагріванням) і труднощі в досягненні однорідності білого по всьому екрану через застосування суміші RGB світлодіодів, ці проблеми були усунені. Світлодіодне підсвічування коштує дорожче люмінесцентних ламп і використовувалася менше, але з-за її ефективності в розширенні охоплення дисплея застосування цієї технології збільшилася. Це справедливо і для ЖК-телевізорів.

Співвідношення і покриття

Виробники часто вказують площу охоплення монітора (тобто трикутників на діаграмі кольоровості). Багато хто, ймовірно, бачили в каталогах дані про ставлення гами будь-якого пристрою до моделі Adobe RGB або NTSC. Однак ці цифри говорять лише про площі. Дуже небагато продукти покривають весь простір Adobe RGB і NTSC. Наприклад, колірний обхват Lenovo Yoga 530 становить 60-70 % Adobe RGB. Але навіть якщо дисплей відображає 120 %, неможливо визначити різницю у значеннях. Оскільки такі дані ведуть до неправильного тлумачення, важливо уникати плутанини з характеристиками продукту. Але як перевірити охват монітора в цьому випадку?

Щоб усунути проблеми зі специфікаціями, деякі виробники замість слова «площа» використовують вираз «покриття». Очевидно, що, наприклад, ЖК-монітор з кольоровим охопленням колірної моделі Adobe RGB на рівні 95 % може відтворювати 95 % гами цього стандарту. З точки зору користувача, покриття – більш зручна і зрозуміла характеристика, ніж відношення площ. Хоча при цьому виникають труднощі, демонстрація на графіках колірного охоплення моніторів, який буде використовуватися для контролю кольору, безсумнівно, полегшить користувачам формування власних суджень.

Перетворення гами

При перевірці колірного простору монітора важливо пам'ятати, що розширений колірний обхват не обов'язково тягне за собою високу якість зображення. Це може викликати непорозуміння. Колірна гамма – це характеристика, застосовувана для виміру якості зображення на РК-моніторі, але одна вона його не визначає. Вирішальне значення має якість елементів управління, використовуються для реалізації повних можливостей дисплея. По суті, здатність генерувати точні тони підходять для конкретних потреб, переважує наявність розширеного колірного охоплення. При оцінці монітора необхідно визначити, чи є у нього функція перетворення колірного простору. Вона дозволяє управляти гамою дисплея, задаючи цільову модель, таку як Adobe RGB або sRGB. Наприклад, вибравши в меню режим sRGB, можна налаштувати монітор з охопленням Adobe RGB так, щоб кольори, що відображаються на екрані, потрапляли в діапазон sRGB.
Дисплеї, які пропонують функції перетворення колірної гами, одночасно сумісні зі стандартами Adobe RGB, sRGB. Це необхідно для додатків, що вимагають точної генерації відтінків, таких як редагування фотографій і веб-виробництво. Для цілей, що вимагають точної передачі кольору, у деяких випадках недоліком є відсутність у монітора з розширеним колірним охопленням функції перетворення. Такі дисплеї відображають кожен тон 8-бітової гами в повному кольорі. В результаті генеруються кольору, часто дуже яскраві відображення зображень в sRGB (тобто sRGB не може бути відтворена точно). Перетворення фотографії, виконаної в гамі кольорів Adobe RGB, sRGB призводить до втрати даних про високонаповнених кольорах даних і втрати тональних тонкощів. Таким чином, знімки стають бляклими і з'являються стрибки тони. Модель Adobe RGB може відтворювати більш насичені кольори, ніж sRGB. При цьому фактично відображаються кольори залежать від монітора, що використовується для їх перегляду і програмної середовища.

Покращення якості зображення

У випадках, коли розширений колірний обхват монітора дозволяє відтворювати більший діапазон тонів, дає більше можливостей для їх контролю та налаштування зображень на екранах, такі проблеми, як порушення тональних градацій, варіації кольоровості, викликані вузькими кутами огляду, і нерівномірність відображення, менш помітні в гамах діапазону sRGB, стали більш вираженими. Як згадувалося раніше, сам факт наявності дисплея з розширеною колірною гамою не гарантує, що він забезпечить високу якість зображення. Необхідно детальніше розглянути різні технології використання розширеного колірного охоплення RGB.

Підвищення градації

Ключовою тут є вбудована функція гамма-корекції для багаторівневих тональних переходів. 8-бітові вхідні сигнали для кожного кольору RGB, які надходять з боку ПК, піддаються згладжуванню до 10 біт або більше в кожному пікселі монітора, а потім призначаються кожному RGB кольору. Це покращує тональні переходи і скорочує колірні розриви, покращуючи гамма-криву.

Кути огляду

Великі екрани зазвичай полегшують сприйняття відмінностей, особливо в пристроях з розширеної колірної гамою, але у них можуть виникнути проблеми з кольоровістю. Здебільшого зміна кольору із-за кута огляду визначається технологією РК-панелей, причому у кращих з них зміни тону не проявляються навіть при перегляді під великим кутом. Не вдаючись в особливості виробництва дисплеїв, їх можна розділити на такі типи, перераховані в порядку зростання зміни кольоровості: з площинним перемиканням (IPS), вертикальним вирівнюванням (VA) скрученими нематичними кристалами (TN). Хоча TN-технологія просунулася до такої міри, що її характеристики кута огляду значно покращилися, між нею і технологіями VA і IPS залишається значний розрив. Якщо точність передачі кольору важлива, найкращим вибором є VA - і IPS-панелі.

Нерівномірність кольору і яскравості

Функція корекції неоднорідності застосовується для зменшення нерівномірності відображення, яка стосується екранного кольору і яскравості. РК-монітор з хорошими характеристиками забезпечує низький рівень нерівномірностей яскравості або тону. Крім того, високопродуктивні дисплеї оснащуються системами вимірювання яскравості і кольоровості в кожній точці екрану і коригують їх власними засобами.

Калібрування

Щоб повною мірою реалізувати можливості РК-монітора з розширеною гамою і відображати тони згідно з потребами користувача, необхідно розглянути можливість застосування обладнання для налаштування. Калібрування дисплея – це процес вимірювання кольорів на екрані за допомогою спеціального калібратора і відображення характеристик в профілі ICC (файлі, який визначає колірні характеристики пристрою), що використовується операційною системою. Це забезпечує однаковість інформації, оброблюваної графічним та іншим програмним забезпеченням, і тонів, що генеруються РК-монітором, а також високий ступінь їх точності. Слід мати на увазі, що є 2 типу калібрування дисплея: програмна та апаратна. Програмна настройка здійснюється за допомогою спеціалізованого ПЗ, яке встановлює такі параметри, як яскравість, контрастність і колірна температура (баланс RGB) через меню монітора і наближає зображення до оригінального тону з допомогою ручних налаштувань. В деяких випадках замість програми ці функції беруть на себе графічні драйвери. Програмна калібрування відрізняється низькою вартістю і може використовуватися для налаштування будь-якого монітора. Однак при цьому можливі коливання точності передачі кольору, оскільки присутній людський фактор. Від цього може постраждати градація RGB, так як баланс дисплея досягається шляхом збільшення числа вихідних рівнів RGB із застосуванням програмної обробки. Тим не менше з програмною налаштуванням домогтися точного відтворення кольорів простіше, ніж без неї. Навпаки, апаратна калібрування забезпечує більш точний результат. Вона вимагає менших зусиль, хоча її можна використовувати тільки з сумісними ЖК-моніторами, і тягне за собою певні витрати. В цілому калібрування включає наступні етапи: запуск програми; зіставлення колірних характеристик екрану з їх цільовими значеннями; пряме регулювання яскравості, контрастності і гамма-корекції дисплея на апаратному рівні. Іншим аспектом апаратної налаштування, який не можна упускати з виду, є її простота. Всі завдання, починаючи з підготовки ICC-профілю для коригування результатів і їх запису в ОС, виконуються автоматично.

На закінчення

Якщо важлива перенесення кольорів монітора, необхідно знати, скільки кольорів він може фактично уявити. Специфікації виробників, перераховують кількість тонів, як правило, марні й неточні, коли справа доходить до того, що дисплей відображає насправді, порівняно з тим, на що він здатний теоретично. Тому споживачі повинні бути інформовані про охопленні свого монітора. Це дасть набагато краще уявлення про його можливості. Необхідно дізнатися про відсоток покриття гами монітора і модель, на підставі якої він розрахований. Нижче наведено короткий список загальних діапазонів для дисплеїв різного рівня: середній РК-дисплей покриває 70-75 % гами NTSC; професійний РК-монітор з розширеним охопленням – 80-90 %; ЖК-дисплей з підсвічуванням лампами з холодним катодом - 92-100 %; РК-монітор з розширеною гамою і LED-підсвічуванням - більше 100 %. Нарешті, потрібно пам'ятати, що ці цифри вірні, коли дисплей повністю відкалібрований. Більшість моніторів проходять базову налаштування і мають невеликі відхилення за деякими показниками. У результаті ті, хто потребує високоточному кольорі, повинні його відкоригувати за допомогою відповідних профілів і налаштувань, використовуючи спеціальний калібрувальний інструмент.