Podręcznik Grafika komputerowa i wizualizacja

Gamut – zakres barw urządzenia

 

Rys.10.19. Przykładowe zakresy barw trzech urządzeń.

 

Istnieje możliwość przeliczenia barwy z jednej reprezentacji na drugą. Między modelami RGB, CMY (CMYK), HSV (HLS) można przeliczyć barwy bezstratnie. Tzn teoretycznie istnieje odpowiedniość barwy w każdym z tych modeli. W praktyce jednak każde urządzenie pozwala na reprodukcję pewnego zakresu barw wynikającego ze stosowanej technologii – rysunek 10.19. W ten sposób  teoretyczne przeliczenie jest mapowane na praktyczne możliwości techniczne. Zakres barw urządzenia nazywa się gamutem. Oczywiście ponieważ mieszanie RGB pokrywa tylko część barw wykresu chromatyczności i jednocześnie gamut urządzenia wprowadza dodatkowe ograniczenia, to nigdy nie mamy możliwości zobaczenia na dowolnym urządzeniu zakresu barw dostępnego w przyrodzie. Trzeba natomiast podkreślić, że różnice w jakości między np. obrazem wyświetlanym przez monitor, a tym samym obrazem wydrukowanym na drukarce nie wynikają, jak niektórzy sądzą z przejścia z RGB na CMYK, ale z możliwości technologicznych tych urządzeń. Praktycznie zawsze zakres barw dobrego monitora będzie szerszy niż zakres dobrej drukarki. Podobnie jak slajd fotografii tradycyjnej jest zawsze lepszy niż odbitka na papierze.

 

Problemy zgodności w reprodukcji barw

 Aby maksymalnie dopasować możliwości różnych urządzeń stosuje się profile barw. Stosując odpowiednie przyrządy pomiarowe (spektrofotometry) można zmierzyć zakres barw (gamut) danego urządzenia reprodukującego np. monitora czy drukarki. A następnie sprawdzić jak uzyskane wyniki odpowiadają standardowym wartościom w odpowiednim modelu (RGB lub CMY). Pozwala to zaproponować przeliczenie rzeczywistych wartości z jednego urządzenia na wartości z drugiego w taki sposób, aby reprodukowane barwy maksymalnie sobie odpowiadały. Organizacja ICC (International Color Consortium) zaproponowała przemysłowy standard profili ICC stosowany zarówno w urządzeniach poligraficznych jak i sprzęcie powszechnego użytku. Należy jednak zwrócić uwagę na możliwości realizacyjne. Stosowane modele RGB i CMY są modelami dyskretnymi. Jeśli zatem będziemy próbowali dopasować gamut RGB karty graficznej do gamutu RGB monitora, to może się okazać, że rozbieżności w reprodukcji barw  dadzą po wprowadzeniu odpowiednich profili ograniczenie dyskretnej przestrzeni barw. Aby temu zaradzić producenci profesjonalnych monitorów stosują szerszą przestrzeń RGB (np. 10 bitów dla każdej składowej).

Rys.10.20. Profilowanie urządzeń dołączonych do komputera.

 

Proces profilowania barw jest jednym z etapów kalibracji urządzenia. Np. dla monitora kalibracja będzie także obejmowała korekcje zniekształceń geometrycznych. Warto pamiętać, że parametry urządzeń podlegają zmienności w czasie i aby utrzymać standard jakości urządzenia powinny być regularnie kalibrowane.

 

Korekcja Gamma

Jednym z etapów kalibrowania monitora jest korekcja gamma. Proces powstawania barwy na ekranie jest procesem nieliniowym. Jeśli rozważymy napięcie sterujące ekranu monitora U i natężenie światła I świecącego luminoforu to:

                I = c · U^γ

gdzie c jest pewną stałą natomiast γ  charakteryzuje nieliniowość sterowania monitora. 

Dla stosowanych monitorów γ zawiera się w przedziale od ok. 1,5 do ok. 2,5. Często wartość tego parametru jest związana z określonym producentem lub klasą sprzętu. Np. γ  dla monitorów komputerów Macintosh jest niższa (1,8) niż monitorów sprzętu PC (2,2). Wyświetlacze (ekrany) telewizyjne mają zazwyczaj  stałą γ na poziomie 2,35. Oczywiście współczesne monitory LED wyświetlają barwy na innej zasadzie niż monitory kineskopowe. Odpowiednia nieliniowość charakterystyki wyświetlania barwy jako odpowiedzi na określony zakres podanego napięcia wejściowego jest uzyskiwana dzięki tablicy pośredniej (LUT – Look Up Table). Jednak wartości parametru natomiast γ  zostały utrzymane. Dobre monitory pozwalają wybrać wartość w ramach ustawień dostępnych użytkownikowi. Dodatkowym parametrem charakteryzującym jakość wyświetlanego obrazu jest liczba bitów przetwarzanych w tablicy LUT. W najtańszych rozwiązaniach wykorzystywanych jest 8 bitów co daje możliwość uzyskania tylko 256 poziomów wyświetlania dla pojedynczej barwy. Znacznie lepszym rozwiązaniem (ale i droższym) jest wykorzystywanie 10 lub 14 bitów w tablicy LUT. Takie wyświetlanie barw daje możliwość uzyskania gładkich (i niezauważalnych dla oka) przejść między odcieniami.

 Rys.10.21. Odwzorowanie skali szarości dla różnych wartości parametru γ.