Správné zobrazení barev je zásadní: Barevný gamut monitoru LCD

Tento článek se zaměří na určité body, které je třeba znát pro správný výběr takového modelu LCD monitoru z široké nabídky, který nejlépe vyhoví potřebám uživatele. Část 1 se zaměří na barevný gamut. Zatímco se široký barevný gamut stává nejnovějším trendem v nabídce LCD monitorů, jedná se pojem, kterému často nerozumíme přesně. Doufáme, že tento článek pomůže uživatelům k lepšímu pochopení barevného gamutu LCD monitorů a lepšímu výběru, použití a nastavení těchto výrobků.

Poznámka: Následující text vychází z překladu článku společnosti ITmedia „IT Media LCD Monitor Course II, Part 1“ z japonštiny, který byl publikován 11. listopadu 2008. Copyright 2011 ITmedia Inc. Všechna práva vyhrazena.


Co je to barevný gamut?

Barevný gamut definuje specifický rozsah barev z rozsahu barev rozpoznatelného lidským okem (tj. viditelného spektra). Vzhledem k tomu, že existuje celá řada zařízení pracujících s barevným obrazem, jako jsou digitální fotoaparáty, skenery, monitory a tiskárny, a rozsah barev, které jsou tato zařízení schopna využít, se liší, používá se barevný gamut ke vzájemnému odlišení těchto rozdílů a sladění barev pro použití mezi těmito zařízeními.

Ke znázornění barevného gamutu se používají různé metody (diagramy), běžnou metodou užívanou pro zobrazovače je však barevná tabulka xy chromatického diagramu XYZ zavedeného Mezinárodní komisí pro osvětlování (CIE). V následujícím chromatickém diagramu xy plocha ve tvaru obráceného písmene „U“, ohraničená tečkovanými čarami, označuje rozsah barev viditelných pouhým okem.
 
V souvislosti s osobními počítači se často uvádějí tři standardy, jimiž jsou sRGB, Adobe RGB a NTSC. Barevný gamut definovaný každým standardem je vyjádřen jako trojúhelník na chromatickém diagramu xy. Tyto trojúhelníky vymezují vrcholové souřadnice RGB spojené rovnými čarami. Větší vnitřní prostor trojúhelníku pak představuje standard schopný zobrazení většího počtu barev. U LCD monitorů to znamená, že produkt kompatibilní s barevným gamutem vyjádřeným větším trojúhelníkem dokáže na obrazovce reprodukovat větší rozsah barev.

Barevná tabulka xy dle chromatického diagramu CIE XYZ. Oblasti mezi tečkovanými čarami představují rozsah barev rozpoznatelný lidským okem. Rozsahy odpovídají standardům sRGB, Adobe RGB a NTSC, které definují barevné gamuty vyjádřené jako trojúhelníky s vrcholy na mezních souřadnicích RGB. Podobným trojúhelníkem lze vyjádřit i barevný gamut hardwaru LCD monitoru. Monitor LCD není schopen reprodukovat (zobrazit) barvy mimo vlastní barevný gamut.

Vytisknout tabulku
Gamut sRGB Adobe RGB NTSC
R (souřadnice x/y) 0,640 / 0,330 0,640 / 0,330 0,670 / 0,330
G (souřadnice x/y) 0,300 / 0,600 0,210 / 0,710 0,210 / 0,710
B (souřadnice x/y) 0,150 / 0,060 0,150 / 0,060 0,140 / 0,080
Barevné souřadnice gamutů sRGB, Adobe RGB a NTSC v diagramu CIE XYZ
Barevná tabulka xy dle chromatického diagramu CIE XYZ

Standardně používaný barevný gamut pro osobní počítače je mezinárodní standard sRGB, který v roce 1998 definovala Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC). sRGB má pevnou pozici jako standard v prostředí Windows. Ve většině případů jsou zařízení jako LCD monitory, tiskárny, digitální fotoaparáty a různé aplikace konfigurovány tak, aby co nejpřesněji reprodukovaly barevný gamut sRGB. Dohlédneme-li na to, aby zařízení i aplikace používané na vstupu i výstupu obrazových dat byly kompatibilní s barevným gamutem sRGB, budeme moci omezit výskyt odchylek v barevném podání na vstupu a výstupu.
 
Při pohledu na chromatický diagram xy nicméně vidíme, že rozsah barev, které lze vyjádřit pomocí gamutu sRGB, je úzký. Gamut sRGB postrádá zejména spektrum velmi sytých barev. Tento důvod a také pokrok ve vývoji a rozšíření zařízení, jako jsou digitální fotoaparáty a tiskárny schopné reprodukovat barvy živější, než umožňuje standard sRGB, způsobil v poslední době rostoucí zájem o širší barevný gamut Adobe RGB. Gamut Adobe RGB se vyznačuje širším rozsahem než sRGB, a to zvláště v oblasti kanálu G - tedy schopnosti zobrazit živější odstíny zelené.
 
Gamut Adobe RGB byl definován v roce 1998 společností Adobe Systems, která je výrobcem známé řady softwarových produktů pro úpravu fotografií Photoshop. I když se nejedná o mezinárodní standard jako v případě sRGB, stal se gamut Adobe RGB - díky velkému podílu grafických aplikací společnosti Adobe na trhu - de facto standardem pro profesionální práci s barvami, tiskem a publikacemi. Roste tak i počet LCD monitorů schopných zobrazit většinu barevného gamutu Adobe RGB.
 
NTSC je standardní barevný gamut pro analogovou televizi, který byl vyvinut Národním výborem Spojených států pro televizní normy (National Television Standards Committee of the United States). I když rozsah barev, které lze zobrazit pomocí standardu NTSC, se blíží gamutu Adobe RGB, jsou zde mírné rozdíly v kanálech R a B. Barevný gamut sRGB pokrývá přibližně 72 % gamutu NTSC. Monitory schopné reprodukovat barevný gamut NTSC se vyžadují na pracovištích, kde se produkuje video, pro jednotlivé uživatele nebo aplikace pro úpravu fotografií to není tak zásadní. Klíčovými požadavky na LCD monitory pro úpravu fotografií jsou kompatibilita s gamutem sRGB a schopnost reprodukce barevného gamutu Adobe RGB.

sRGB
sRGB
Adobe RGB
Adobe RGB

Vizuální rozdíly mezi Adobe RGB (fotografie vpravo) a sRGB (fotografie vlevo). Převod fotografie v barevném gamutu Adobe RGB na standard sRGB znamená ztrátu velmi sytých barevných dat a jemných přechodů (tj. vyšší riziko hrubých přechodů v saturaci a odstínech). Barevný gamut Adobe RGB dokáže reprodukovat sytější barvy než sRGB (skutečné zobrazení barev se bude lišit v závislosti na použitém monitoru a softwaru. Vzorové fotografie mají sloužit pouze jako přibližné vodítko).


Podobné, přesto jiné: Poměr k Adobe RGB a pokrytí Adobe RGB

Řada LCD monitorů, které se pyšní širokým barevným gamutem, prezentuje poměr ploch konkrétních barevných gamutů (tj. trojúhelníky na chromatickém diagramu xy). Mnozí z nás v katalozích výrobků pravděpodobně viděli schémata s atributy, jako je poměr k Adobe RGB a NTSC.
 
Jedná se však pouze o porovnání ploch. Úplného pokrytí barevných gamutů Adobe RGB a NTSC dosahuje pouze zlomek výrobků. Ani v případě, že bude u monitoru uveden 120% poměr vůči Adobe RGB, nebude z něj možné určit pokrytí barevného gamutu Adobe RGB. Jelikož podobná tvrzení svádějí ke zkreslenému pochopení problému, je důležité nenechat se zmást technickými specifikacemi výrobků.
 
Aby nedocházelo ke zmatení vlivem použitých pojmů, volí někteří výrobci výraz „pokrytí“. Je nasnadě, že například LCD monitor označený schopností 95% pokrytí Adobe RGB dokáže reprodukovat 95% barev barevného gamutu Adobe RGB.
 
Z pohledu uživatele je pokrytí uživatelsky přívětivějším a srozumitelnějším způsobem označení než poměr ploch. Pokud není o pokrytí barevného gamutu žádná informace, mohou si uživatelé utvořit vlastní úsudek pomocí chromatických diagramů xy barevných gamutů LCD monitorů.

Adobe RGB a skutečný barevný gamut monitoru
Adobe RGB (červený) a skutečný barevný gamut monitoru (žlutý): 100 % plochy Adobe RGB
AdobeRGB-Abdeckung
Pokrytí barevného gamutu Adobe RGB (rozšířené pokrytí barevného gamutu RGB)

V mnoha případech monitor s poměrem plochy 100 % vůči Adobe RGB dosahuje pokrytí méně než 100 %. V praktickém použití je důležitým parametrem pokrytí, a proto je třeba se nenechat zmást představou, že vyšší číslo automaticky znamená lepší výsledek.


Častý omyl: Široký barevný gamut znamená vysokou kvalitu obrazu

Když ověřujeme barevný gamut LCD monitoru, je třeba mít také na paměti, že široký barevný gamut nemusí nutně znamenat vysokou kvalitu obrazu. V této otázce může u mnohých docházet k nedorozumění.
 
Barevný gamut je jeden z parametrů, kterým se měří kvalita obrazu LCD monitoru, sám však není zárukou kvalitního obrazu. Zásadní význam pro využití všech možností LCD panelu s širokým barevným gamutem má kvalita použité elektroniky. V podstatě lze říci, že nad širokým barevným gamutem převáží schopnost vytvářet přesné barvy přizpůsobené konkrétním potřebám.
 
Uvažujeme-li tedy o LCD monitoru se širokým barevným gamutem, je třeba zjistit, zda také podporuje převod barevného gamutu. Tyto funkce řídí barevný gamut LCD monitoru dle cílového barevného gamutu, jako je Adobe RGB nebo sRGB. Například výběrem režimu sRGB z nabídky můžeme nastavit i LCD monitor s širokým barevným gamutem a vysokým pokrytím Adobe RGB tak, aby barvy zobrazené na obrazovce spadaly do barevného gamutu sRGB.
 
Funkci převodu barevného gamutu nabízí jen několik současných LCD (jsou tedy kompatibilní s barevnými gamuty Adobe RGB i sRGB). Funkce konverze barevného gamutu je pak nezbytná při práci spoléhající na přesně generované barvy v gamutech Adobe RGB a sRGB, jako je úprava fotografií a tvorba webových stránek.
 
Tam, kde je zapotřebí přesných barev, může být barevný LCD monitor s širokým barevným gamutem, avšak bez možnosti konverze barevného gamutu, v některých případech dokonce nevýhodou. Tyto LCD monitory zobrazují každou RGB barvu namapovanou na barevný gamut použitého LCD panelu v osmi bitech v plné barvě. Výsledkem je, že generované barvy jsou často příliš živé pro zobrazení snímků v barevném gamutu sRGB (neboli barevný gamut sRGB nelze přesně reprodukovat).

Uvádíme zde příklady fotografie v barevném gamutu sRGB zobrazené na LCD monitoru s podporou sRGB (snímek vlevo) a na LCD monitoru s širokým barevným gamutem, avšak bez podpory sRGB a bez funkce převodu barevného gamutu (obrázek vpravo). Zatímco fotografie vpravo je živá, v některých částech fotografie vidíme nepřirozeně syté barvy. Vidíme také výrazný odklon od barev, které byly záměrem fotografa.

Vergleich Bild auf Monitor mit sRGB und nicht sRGB kompatibel

Široké barevné gamuty zvyšují poptávku po technologiích, které posílí kvalitu obrazu

Vzhledem k tomu, že rozšiřování barevných gamutů LCD monitorů zvyšuje jejich schopnost zobrazit širší pásmo barev a přináší více příležitostí k práci s barvami a úpravami obrazu na monitoru, dochází častěji než zřídka ke zvýraznění problémů, jako jsou ostré hranice v gradacích odstínů, odchylky v chromatičnosti způsobené úzkými pozorovacími úhly či nerovnoměrné zobrazení na displeji, které v barevných gamutech blízkých sRGB nejsou tolik patrné. Jak již bylo zmíněno dříve, pouhý fakt použití LCD panelu s širokým barevným gamutem nezaručuje, že tento LCD monitor nabízí také vysokou kvalitu obrazu. V tomto ohledu se podívejme na různé technologie pro praktické využití širokého barevného gamutu.
 
Nejprve se podíváme na technologie, které zvyšují gradaci. Klíčovým hlediskem je zde interní funkce korekce gama pro víceúrovňovou gradaci. Tato funkce nejdříve osmibitové vstupní signály každé RGB barvy od počítače podrobí víceúrovňové gradaci na 10 nebo více bitů pro každou barvu RGB uvnitř LCD monitoru, poté je přiřadí optimální osmibitové barvě RGB a zobrazí na displeji. Toto zlepšení křivky gama vyhladí gradaci tónů a mezer v odstínech.
 
Na větších rozměrech obrazovky lze snáze rozpoznat rozdíly, zvláště u výrobků s širokým barevným gamutem. Dle pozorovacího úhlu vůči LCD panelu však mohou nastat potíže s odchylkami chromatičnosti. Nestálá chromatičnost vlivem pozorovacího úhlu většinou vyplývá z použité technologie LCD panelu, kde nejvyšší řady nevykazují žádné barevné odchylky ani při prohlížení z mírného úhlu. Pomineme-li podrobnější rozdíly mezi technologiemi technologií LCD panelů, řadíme sem technologie IPS (in-plane switching), VA (vertical alignment) a TN (twisted nematic), v pořadí od menších k větším chromatickým odchylkám. I když vývoj technologie TN pokročil natolik, že jejich dnešní charakteristika pozorovacích úhlů je výrazně lepší než před několika lety, stále mezi touto technologií a technologiemi VA a IPS panuje značný rozdíl. Všude tam, kde se jedná o kvalitní podání barev a stálou chromatičnost, zůstává technologie VA nebo IPS lepší volbou.
 
Korekce nerovnoměrného zobrazení je technologie omezující výskyt odchylek. Homogenita, která se zde sleduje, se týká barev a jasu (svítivosti) na obrazovce. Monitor LCD s rovnoměrnějším podáním vykazuje menší odchylky svítivosti či podání barev. Špičkové LCD monitory jsou pak vybaveny systémy, které měří jas a chromatičnost na každé pozici na obrazovce a aplikují na ně interní korekci.

Porovnání monitorů s korekcí nerovnoměrného podání a bez této funkce

Porovnání monitorů s korekcí nerovnoměrného podání a bez této funkce. LCD monitor s korekcí nerovnoměrného podání (fotografie vlevo) má rovnoměrnější jas a barvy než monitor, který touto funkcí není vybaven (fotografie vpravo). Na obou uvedených fotografiích byly vyrovnány úrovně, aby lépe vynikly rozdíly ve zobrazení na displeji. Skutečné odchylky by byly méně výrazné.


Kalibrace pro zvýšení hodnoty širokého barevného gamutu

Chcete-li plně využívat LCD monitor s širokým barevným gamutem a zobrazit barvy tak, jak bylo zamýšleno, je dobré zvážit kalibraci pracovního prostředí. Kalibrace LCD monitoru je systém pro měření barev na obrazovce pomocí speciální sondy, který charakteristiku barev uloží do ICC profilu (soubor definující barevnou charakteristiku daného zařízení) pro použití v daném operačním systému. Použití ICC profilu zaručí vysoký stupeň shody mezi barevnými informacemi zpracovávanými grafickým či jiným softwarem a barvami zobrazovanými na LCD monitoru.
 

Je dobré mít na paměti, že existují dva typy kalibrace LCD monitoru: softwarová kalibrace a kalibrace hardwarová.

 
Softwarová kalibrace znamená řídit se pokyny specializovaného kalibračního softwaru pro nastavení parametrů, jako je jas, kontrast a teplota barev (vyvážení RGB) pomocí nabídky nastavení LCD monitoru, tedy dosažení požadovaného barevného podání pomocí manuálních nastavení. Někdy se barvy namísto LCD monitoru upravují v ovladači grafické karty. Softwarová kalibrace je levná a lze ji použít ke kalibraci libovolného LCD monitoru.
 
Manuální úpravy při softwarové kalibraci však také mohou vést k nepřesnostem. Utrpět může například gradace RGB, protože vyvážení displeje se dosahuje ztenčováním výstupních úrovní RGB pomocí softwarového zpracování. Použití softwarové kalibrace však pravděpodobně stále usnadní reprodukci barev dle záměru, než kdybychom nepoužili kalibraci žádnou.
 
Hardwarová kalibrace je naproti tomu přesnější než kalibrace softwarová. Je také méně náročná, byť ji lze využít pouze s kompatibilními LCD monitory a vyžaduje určité vstupní náklady. Obecně se jedná o následující kroky: kalibrační software ovládá sondu; barevná charakteristika na obrazovce se namapuje na cílovou barevnou charakteristiku a provede se přímá úprava jasu, kontrastu a korekce gamma (vyhledávací tabulky) na úrovni hardwaru. Dalším aspektem hardwarové kalibrace, který nelze přehlédnout, je snadnost použití. Všechny úkoly od přípravy ICC profilu po registraci úprav do operačního systému se provádějí automaticky.
 
Aktuální nabídku monitorů LCD značky EIZO, které jsou kompatibilní s hardwarovou kalibrací, představuje řada ColorEdge.

Kombinací monitoru řady ColorEdge s kalibrační sondou a softwarem ColorNavigator pro kalibraci barev lze zajistit snadnou a přesnou hardwarovou kalibraci.

hardwarovou kalibrací