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液晶显示器色彩管理规范化的研究

《广东印刷》2012年第6期 文/ 洪亮 江新忠 更新日期:2013-04-12

目前,印前系统中都把显示器作为预打样的设备,依靠屏幕显示的色彩来调整图像色彩。因此,色彩管理技术的关键之一就是把显示器的显示效果与输出打样或印刷效果调整至相接近的程度。显示器色彩管理规范化的目的是使其显示的图像和最终输出的图像颜色之间尽可能地接近。

针对同一颜色在不同显示器之间呈现的色彩差异,通过高效的、可预知的、成熟的显示器色彩管理, 可增强专业设计能力, 更好的实现所见即所得。本文利用最新的i 1 P r o f i l e r 色彩管理软件和E y e – O n e P r o 分光光度仪对液晶显示器进行屏幕的校正和特性化, 并对显示器特性文件的精度进行评价。

一、显示器校准前的准备

在建立特性文件之前, 必须使显示器处于正常的状态, 即显示器的预热与周围环境的调节, 使显示设备达到稳定的工作状态。

首先检查或者评估这个显示器是否适合校正, 校正后是否可以带来专业或理想的效果, 假如显示器太残旧、已老化、不稳定或原来不支持全彩, 那么校正便没有意义。

此外, 环境是否适合校正工作, 环境不要太亮或太暗,室内的光源最好采用D 5 0 或D 6 5 标准光源。同时,显示器不要靠近窗口, 墙纸或墙壁最好是灰色, 计算机的桌面背景色也最好是灰色, 因为太花或艳的颜色会影响视觉, 有条件的话可以考虑给显示器加一个遮光罩。打开显示器预热3 0 m i n, 关闭周围强烈的光线, 关闭系统电源管理, 关闭屏幕保护程序。

用鼠标右键点击电脑桌面, 再点击“ 属性”, 然后点击“ 设置”, 颜色质量选择为最高( 3 2 位): 如果是液晶显示器, 把“ 屏幕分辨率” 调到最大 , 因为对绝大多数液晶显示器最大分辨率就是点对点的最佳分辨率; 如果是显像管的显示器, 把“ 屏幕分辨率” 调到显示器制造商推荐的最佳解像度( 分辨率)。

最后通过显示器上按键进入显示器调整主菜单。按“ 自动调整” 按钮, 显示器自动调整成厂家默认设置。另外, 眼睛与显示器的距离应保持0 . 5 0 ~ 0 . 6 7 m 。

二、显示器的色彩管理

准备工作完成后, 就可进行显示器的校正和特征化( 即显示器的色彩管理)。现在进行显示器校准和特征化的方法基本上有四种: 目视校准; 使用与显示器捆绑在一起的软件包; 使用与测量仪器捆绑在一起的软件包;使用支持各种类型仪器的单独软件包。

眼睛并不是一台可信的仪器, 不适合进行设备的校准。校准的目标是得到一台已知的、可预测颜色的设备,而眼睛只对比较颜色敏感, 对颜色绝对值的观察敏感度很低。因此, 建议不要使用目视校准的方法进行色彩管理。

与校准器捆绑的显示器在现实生活中应用并不是非常广泛, 因此不作过多介绍。

在现实生活中, 显示器的色彩管理更多的是使用与测量仪器捆绑在一起的软件包和使用支持各种类型仪器的单独软件包两种方法。

下面介绍以使用支持各种类型仪器的单独软件包进行色彩管理说明显示器色彩管理方法的实施流程。

实验设备为方正的F G 7 8 0 _ N G 型号L C D 显示器和E y e – O n e P r o 分光光度计, 实验软件为i 1 P r o f i l e r 1 . 1( i 1 P r o f i l e r 是爱色丽公司在2 0 1 1 年4 月份才正式推出的软件), 运行平台为W i n d o w s X P 系统。

E y e – O n e P r o 分光光度计连接电脑后, 启动i 1 P r o f i l e r 软件, 弹出软件主界面。点击其右侧“ 用户模式”的“ 高级”选项( 如图一所示),再点击左上角的“ 显示器” 下的“ 显示器色彩管理” 选项, 如图二所示。

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显示器色彩管理工作流程主要分为五步, 依次为显示设置、I C C 配置文件设置、色块集、测量、I C C 配置文件( 如图三所示)。

1 . 显示设置

首先在弹出的“ 显示器设置”界面中,设置中间的“ 默认显示设置”:

“ 白点” 选项为“ C I E 光源D 6 5 ”。基本而言, 白点决定电脑显示器上的白色。通过设置电脑显示器的白点, 可决定屏上色彩将要模拟的照明质量。i 1 P r o f i l e r可灵活模拟大量照明条件, 如标准光源C I E D 5 0 、D 5 5 、D 6 5 、D 7 5 、保持色温不变的本地和自定义照明值等。

“ 亮度”选项为“ 1 2 0 ”。显示器的亮度决定整体亮度,现代显示器能够达到 2 0 0 – 3 0 0 c d / m 2 的极高亮度, 而旧版显示器只能勉强实现1 0 0 c d / m 2 的亮度。选择可在标准工作条件下拥有舒适视觉感受的亮度级别: 在较低周围采光条件下工作, 降低显示器亮度会使视觉效果更佳。倘若在比较明亮的环境下工作, 或是将显示器与受控的照明条件匹配时, 建议使用较高亮度。

显示器的亮度提供了几种选择: 8 0 、1 0 0 、1 2 0 、2 5 0 c d / m 2, 自定义可以选择从8 0 到2 5 0 c d / m 2 的任意数值。同时也可以通过测量环境亮度来设置显示器亮度, 以达到显示器和环境照度匹配。如果白点色温采用的是测量环境的数据, 亮度也可以选择“ 使用白点测量中的亮度”。

其它参数保持不变, 点击“ 显示器设置” 界面下方的“ I C C 配置文件设置”图标,以进入下一步参数设置。

2 . I C C 配置文件设置

“ 显示器 I C C 配置文件设置” 能够更为先进地控制显示器 I C C 配置文件的创建方式。根据以往历史, 苹果电脑默认为伽玛 1 . 8 , 个人电脑通常默认为 2 . 2。现在两个操作平台都采用标准的伽玛2 . 2 , 建议在图形应用中使用伽玛 2 . 2 处理静态图像。该伽玛值更接近现代 L C D 面板的自然伽玛值, 也就是说在i 1 P r o f i l e r 只需稍作调整便可取得伽玛2 . 2 。

确定“ 显示器 I C C 配置文件设置” 界面所有参数保持不变。接着点击“ I C C 配置文件设置” 界面下方的“ 色块集” 图标, 以进入下一步参数设置。

3 . 色块集

“ 色块集” 主界面是一系列用于体现显示器色彩行为的色块。色块集中的色块用于产生各种色彩, 在测量过程中, 这些色彩将为 i 1 P r o f i l e r 提供建立显示器精准色彩映射所需的信息。i 1 P r o f i l e r 提供经优化的默认色块集, 可为显示器创建准确的色彩描述。还可添加专色中的色块或数码图像中的色块以改进显示器上特定色彩的精确度。

可以自己定义测量的色块数量, 分别是小1 1 9 个颜色,中2 2 0 个颜色,大4 7 8 个颜色,色块越多校准越准,校准时间也越长, 可自由选择。这里保持“ 色块集” 主界面所有参数不变,即“ 色块集尺寸” 选择“ 小”( 1 1 9个色块)。点击“ 色块集” 界面下方的“ 测量” 图标,以进入下一步参数设置。

4 . 测量

“ 显示器测量” 是指色彩管理系统如何识别电脑显示器的色彩行为, i 1 P r o f i l e r 采用所收集的测量值会创建高质量的显示器 I C C 配置文件。大部分电脑显示器都具备调整亮度、对比度、色彩平衡和一系列其它参数的控制项。

一般选择“ 测量” 界面中间的“ 自动显示器控制( A D C)” 选项, i 1 P r o f i l e r 会自动调整显示器, 如图四所示。自动显示器控制( A D C) 可以全自动的控制显示器的对比度, 亮度、色温等状态, 无需手工调整。此功能非常适合笔记本电脑、苹果一体机使用, 同时也适合支持A D C 的任何台式液晶显示器。全自动操作,不用去调整显示器上的按钮, 方便快捷。

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如果使用的是如E Z I O 或N E C 等高端具有内置多种颜色模式设置、以及广色域显示器, 建议不选择自动控制, 勾选上“ 手动调整亮度和对比度”, 因为A D C会默认对比度为1 0 0 % , 这对于很多液晶显示器来说,1 0 0 % 对比度太高了。根据经验, 液晶显示器恢复出厂设置后的对比度, 就是最佳对比度, 一般出厂对比度都不足1 0 0 % 。

将测量仪器E y e – O n e P r o 放在白色标准仪板上,然后按下“ 测量” 界面右侧色块下方的“ 校准” 按钮开始校准, 校准后再点击“ 开始测量” 按钮校正显示器。

在弹出的全屏界面中, 先将测量仪器E y e – O n eP r o 放在显示器的中央( 如图五所示), 点击全屏界面左上角的“ 下一步” 按钮开始测量。首先自动校正显示器的对比度, 一般显示器对比度参数自动可以校正, 如图六所示。接着自动校正亮度, 如果显示器不支持自动校正亮度, 则会弹出校正亮度对话框。手动打开显示器上的菜单调整亮度数值, 直至质量指示器中出现绿色背景的“ √ ”, 如图七所示。在这里, 不稳定的显示器很难将亮度准确的对在一起, 亮度会左右来回不定的移动, 要仔细调整, 保证箭头尽量接近。

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接着屏幕依次出现标准参考数据里的各种色块,E y e o n e P r o 分光光度仪自动测量记录每一个色块显示后的光谱反射率, 屏幕不断变换各种颜色。自动测量需要3 分钟左右时间, 测量完成后立即弹回“ I C C 配置文件” 主界面, 同时观察到主界面右侧色块图出现了对比。

5 . I C C 配置文件

首先命名配置文件, 考虑在名称中包含显示器生产商、型号、相关显示设置和日期等内容。在弹出的“ I C C配置文件” 主界面中 “ 配置文件名称” 下方的“ 文件名: ” 后面这里输入“ F G 7 8 0 _ N G 2 0 1 2 0 1 1 3 . i c c ”, 文件名称中的“ F G 7 8 0 _ N G ”是软件检测出的显示器型号,“ 2 0 1 2 0 1 1 3 ” 是当前实验日期, 这样文件让人一目了然的便利性。在长期的数字化工作流程中, 配置文件数量与日俱增, 试图查找希望使用的特定配置文件时, 合理命名可节省时间和精力。

输入I C C 配置文件名称后, 点击“ 创建并保存配置文件” 按钮开始进行处理。处理完后生成显示器的i c c 文件, 同时自动将生成的i c c 文件立即作为显示器系统的配置文件( 显示器特征文件通常会自动放置计算机操作系统W i n d o w s X P 的相应位置, 即C : /W i n d o w s / s y s t e n 3 2 / s p o o l / d r i v e r / c o l o r ), 这时可观察到显示器颜色显示有些变化。

全部完成后,“ I C C 配置文件” 主界面中右侧还可以观测显示器的色域状态、曲线状态, 还可以加载图像来对照校正前后的变化。对于使用现代 L C D 显示器作一般用途的应用领域, 建议每 4 周校准一次。对于色彩要求较高的应用领域, 或对于随着时间推移而出现较大色差的旧显示器, 可能需要缩短时间间隔。

显示器的校准和特征化相对来说还是很简单的, 但它又是非常重要的, 因为它在整个色彩管理流程中起着很关键的作用。尽管如此, 校准和特征化的过程是个反复循环的过程, 要不断地改进。

三、显示器特性文件的质量评价

在评价和编辑特性文件之前, 需要设置一系列合理的观察条件, 以便获得更好的转换效果。I S O 3 6 6 4 标准对观察环境有着明确的规定。观察条件和环境设定后, 便可以通过评价特性文件的质量来评价色彩管理的应用效果。显示器特性文件的质量评价一般方法有主观评价法和客观评价法。

1 . 主观评价法

主观评价方法是用眼睛判断显示器呈现的 2 4 个不同的 M a c b e t h C o l o r C h e c k e r 色块与标准色块之间是否存在色相、饱和度的偏差。C o l o r C h e c k e r C l a s s i c色块来源于爱色丽最著名的2 4 色色卡, 这是爱色丽公司下属孟塞尔实验室制作的C o l o r C h e c k e r 标准色卡,包含六级灰度色块, 加色三原色( 红、绿、蓝), 减 色三原色( 黄、品、青), 以及肤色和模拟自然物体的真实色彩, 共计2 4 个色块。

由于颜色视觉判断涉及个人心理、经验、喜好、知识背景等主观差异, 因此存在极大的不稳定性, 一般不用于精细判断。

2 . 客观评价法

客观评价法一般采用测量测试色标来进行了解显示器显示颜色的准确性。i 1 P r o f i l e r 软件提供显示Q A 工作流程来了解显示器显示颜色的准确性, 其主要分为参考、测量、Q A 报告三个步骤( 如图八所示)。即利用i 1 P r o f i l e r 和 E y e – O n e P r o 分光光度计制作完显示器特性文件再测量显示器的显色数据, 得到它们与标准参考数据的色差, 通过色差的比较, 分析色彩管理效果。

① 参考。

点击“ I C C 配置文件” 主界面右下角的“ 显示器Q A ” 按钮( 如图三所示), 以进入“ 显示器 Q A 参考”界面。

显示器 Q A 参考是用于确认彩色显示器的准确度和可重复性的一组目标色彩值。这里提供检测参考文件的选择即测量的色块文件, 可以采用内置标准, 也可以采用添加专色或从图像上选择颜色来测量检验。

i 1 P r o f i l e r 内置提供各种类型的色块集, 以满足不同的应用需求。出于一般用途对显示器色彩进行评估时,选择标准G r e t a g M a c b e t h C o l o r c h e c k e r 2 4 目标;若要在品质分析中确定特定色彩值的再现能力, 使用专色或图像色块集对自定义色彩进行评估; 若要确定显示器在再现行业标准印刷色彩或打样色彩方面的准确度,选择标准色块集, 然后选择符合工作流程的行业标准目标印刷规范。

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这里全部保持默认设置, 即选择G r e t a g M a c b e t hC o l o r c h e c k e r 2 4 作为测试色块,如图九所示。点击“ 显示器 Q A 参考” 界面下方的“ 测量” 图标,以进入“ 显示器 Q A 测量” 界面。

② 测量。

测量是指 i 1 P r o f i l e r 确定显示器目前色彩行为的方式。i 1 P r o f i l e r 将比较彩色显示器的测量色彩和C o l o r C h e c k e r C l a s s i c 参考值, 然后计算显示器的色彩准确度。

将测量仪器E y e – O n e P r o 放在白色标准仪板上,然后按下“ 显示器 Q A 测量”界面右侧示意图下方的“ 校准” 按钮开始校准, 校准后再点击“ 开始测量” 按钮测量显示器。

在弹出的全屏界面中, 先将测量仪器E y e – O n eP r o 放在显示器的中央, 点击全屏界面左上角的“ 下一步” 按钮开始测量。

接着屏幕依次出现标准参考数据里的各种色块,E y e o n e P r o 分光光度仪自动测量记录每一个色块显示后的光谱反射率, 屏幕不断变换各种颜色。自动测量1 分钟左右, 测量完成后立即弹回“ 显示器 Q A 测量”主界面。

点击“ 显示器 Q A 测量”主界面下方的“ Q A 报告”图标, 以进入“ 报告” 界面。

③ Q A 报告。

Q A 报告以数字形式阐述选定色块集参考值和显示器测量值之间的测量差值, 该报告按三种方式显示色差: 平均 △ E 、△ E 标准偏差和最大△ E 。符合要求的显示器, 平均Δ E 阈值应该在2 之内, 最大Δ E 阈值不应该超过6 ; 如果有严格的专业要求, 平均色差则在1 之内, 最大3 之内。

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在“ 报告” 界面中间可观察到自动生成的显示的数据平均△ E 为1 . 8 8, 最大△ E 为5 . 8 0( 如图十所示),在“ 报告” 界面右方的2 4 个色块中还可以直观地看出各测量色块与标准参考色块的视觉差距,如图十一所示。

在色彩复制质量要求上, 由国家标准局颁布的装潢印刷品G B 7 7 0 5 – 8 7 ( 平印)、G B 7 7 0 6 – 8 7 ( 凸印)、G B 7 7 0 7 – 8 7 ( 凹印) 的国家标准中, 对彩色装潢印刷品的同批同色色差为: 一般产品 △ E a b≤ 5 . 0 0 ~ 6 . 0 0 , 精细产品 △ E a b ≤ 4 . 0 0 ~ 5 . 0 0 。因此从色差的客观评价角度看, 显示器的色差是可以被印刷业接受的。同时证明利用E y e – O n e P r o 和色彩管理软件i 1 P r o f i l e r , 采用正确的实验方法, 制得的特性文件精度是非常高的, 可以实现精确的色彩管理。

点击“ 报告” 界面右下角“ 保存报表” 按钮, 在弹出的对话框中设置保存位置和文件名即可得到一个网页格式的报表文件以便随时查看。打开该报表文件, 除了显示平均△ E 和最大△ E 外, 还详细显示2 4 个样品色块标准和测量数据等, 从该报表文件中找到各色块的色差值,整理后绘制各色块色差分布折线图如图十二所示。

对实验数据进行统计分析, 色差在0 ~ 1 之间的色块3 个, 占到色块百分比为1 2 . 5 % ; 色差在1 ~ 3 之间的色块2 0 个, 占到色块百分比8 3 . 3 % ; 色差在3 ~ 6 之间的色块1 个, 占到色块百分比4 . 2 % 。以上数据证明: 经i 1 P r o f i l e r 校正和特性化后, 显示器所有颜色的显示基本上是理想的, 显示器的色彩管理效果良好。

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由此可见,运用i 1 P r o f i l e r 软件的“ 测量”和“ 比较”功能, 不仅可以从视觉和数据两个方面来观察显示器色彩管理前后的效果, 还可指导是否需要继续制作显示器的特性文件。

四、结语

通过实验证明, 本文对显示器及显示器色彩管理文件进行的规范化校正, 完全能够提高显示器色彩再现的一致性, 而且方便易行, 能够指导实践; 同时本次试验也为将来更好地探索显示器色彩管理规范化的研究奠定了基础。