11. Správa barev

11. Správa barev

Od kalibrace po minilab

Úvod

Z přednášky víme, jak je možné (alespoň teoreticky) vytvořit všechny barvy vnímatelné člověkem pomocí pouhých třech primárních barev – červené, zelené a modré (RGB). Kdykoliv reprodukujeme barvu na fyzickém zařízení, ať už je to monitor, diapozitiv, nebo výtisk, činíme tak manipulací s červeným, zeleným a modrým světlem, a to buď přímo, např. v monitoru počítače, nebo nepřímo, pomocí barviv ve výtisku.

V digitálním obraze je barva reprezentovaná pomocí kanálů, které jsou dále rozděleny do úrovní. Kanály jsou typicky tři a odpovídají třem primárním barvám – červené, zelené a modré. Úrovní je typicky 256 (při 8-bitové kvantizaci) a jednotlivé úrovně v každém kanálu odpovídají množství korespondujícího světla (barviva) ve výsledné směsi. S ohledem na historický vývoj digitálního obrazu nejde o přesný matematický popis barvy ale spíše o řídící signály zobrazovacích zařízení.

Bez další doplňující informace je takový popis barvy velmi neurčitý. Můžeme si ho spíše představit jako recept, který každé zařízení interpretuje podle svých schopností. Dejte dvaceti kuchařům stejný recept a dostanete dvacet různých jídel. Stejně tak jsou rozdíly mezi monitory, tiskárnami, scannery, apod., a to i mezi jednotlivými kusy jednoho modelu daného výrobce. Např. LCD monitory se liší podsvícením (intenzitou, luminofory v trubicích, LED technologií), barevnými filtry na jednotlivých sub-pixelech, vnitřním zpracováním odrazu, atd. Výsledkem je, že každý kus má jiné primární barvy, bílý/černý bod, tonální křivku, apod. Barva výsledného obrazu bude silně záviset na těchto parametrech.

Barevné prostory

Nad třírozměrnými hodnotami RGB úrovní definujeme souřadný systém a jeho bázi vzhledem k prostoru barev, které člověk, resp. průměrný pozorovatel, vnímá. Tím každá hodnota RGB úrovní získá vzhledem k přiřazenému prostoru význam konkrétní barvy.

Každý prostor barev je tvořen výhradně barvami, které lze namíchat z nenulových, konečných kombinací primárních barev vlastních tomuto prostoru (ať už je to prostor popisující chování monitoru nebo data v obrázku). Hranice toho prostoru, limitovaná především spektrem (barvou) jeho primárních barev, se nazývá gamut (rozsah barev).

Barvy mimo rozsah nelze v daném prostoru popsat, tj. obrazový soubor nemůže reprezentovat barvy mimo rozsah jemu přiřazeného prostoru, stejně tak zobrazovací zařízení nemůže zobrazit barvy mimo svůj rozsah.

Aplikace pro 3D vizualizaci a porovnání gamutu (L*a*b).

Nejběžnější pracovní prostory

sRGB – puvodne vznikl jako prostor popisující vlastnosti CRT monitoru, obsahuje vetšinu barev, které se bežne vyskytují. Bez problému zobrazitelný na bežném (lepším) LCD (ne wide-gamut). S drobnými kompromisy zobrazitelný i na wide-gamut monitorech (pokud nemají HW kalibraci a emulaci menšího sRGB prostoru muže dojít díky 8-bit prenosu pres DVI rozhraní ke ztráte polotónu, posterizaci). Neobsahuje některé hodne saturované odstíny azurové (cyan), purpurové (magenta) a žluté, které lze vytisknout na CMYK zařízeních.

Adobe RGB – vytvořený firmou Adobe pro potřeby DTP. Vetší než sRGB, pokrývá lépe rozsah CMYK prostoru. Lépe zobrazitelný na wide-gamut monitorech, ale jen drahé profesionální monitory tento prostor umí zobrazit úplně celý.

ProPhoto RGB – obrovský prostor. Vytvořen k tomu, aby pokryl všechny barvy, které lze nasnímat digitálním fotoaparátem

Správa barev

Barva jako trojice RGB hodnot
Dvě různá zařízení mohou mít odlišné chování (primární barvy, nelinearitu, etc…)
Stejné RGB hodnoty → odlišné barvy

Color Management System (CMS)

Protože málokdy si rozsahy prostoru obrazových souborů odpovídají s rozsahem zobrazovacího zařízení (mají jiné primární barvy) nebude nikdy obraz na monitoru (ev. výtisku) přesně odpovídat všem barvám v digitálním souboru. Ze stejného důvodu nikdy na dvou monitorech nedostaneme úplně stejný obraz. Úlohou správy barev je však tyto rozdíly minimalizovat na nejmenší dosažitelnou míru. Barvy ležící v průniku obou rozsahů (gamutů) lze zobrazit přímo. Barvy leží mimo rozsah cílového prostoru musí CMS převést na barvy zobrazitelné.

Barva jako trojice RGB hodnot + ICC profil
ICC profil definuje význam RGB hodnot (barvu)
CMS převádí RGB hodnoty mezi prostory
Různá zařízení, různý signál → stejné barvy

Kalibrace a profilování monitoru

Kalibrace – uvedení zařízení do žádoucího stavu (nastavení HW parametrů přímo v zařízení)
Profilování – změření chování zařízení a vytvoření ICC profilu
Černý bod – jas černé (odpovídá vstupu „0, 0, 0“)
Bílý bod – jas a barva bílé (odpovídá vstupu „255, 255, 255“)
Kontrast - poměr jasu bílého a černého bodu
Primární barvy – barvy jejichž kombinací zařízení reprodukuje barevné vjemy, každé zařízení může mít tyto barvy jiné
Gamma – nelinearita monitoru (relikt z dob CRT)

Postup profilování (Linux/GNOME)

Po zasunutí sondy (možno zapůjčit) do USB se objeví okno pro správu barevných profilů zařízení (ovladač je součástí systému)
Vyberte zařízení a zvolte Calibrate
Postupujte podle průvodce (“+” ukáže konzoli)
Sondu přiložte na očištěný displej
Po skončení si můžete prohlédnout profil v Details

Postup profilování (Windows)

Nainstalujeme program a ovladače pro kolorimetrickou sondu
Sondu (možno zapůjčit) připojíme a přiložíme na očištěný displej
Spustíme profilování - sonda měří barvy zobrazené na displeji
Výsledkem je ICC profil, který popisuje
- Kalibrační křivky pro grafickou kartu (LUT)
- Parametry monitoru dosažené kalibrací

Kalibrace fotoaparátu

Pomocí kalibrační tabulky např. x-rite ColorChecker
24 změřených barevných polí
Pro každou scénu je třeba mít vlastní profil
Snímek s kalibrační tabulkou uložit do RAW
Speciální software vytvoří profil fotoaparátu pro Adobe Camera Raw či Lightroom

Postup kalibrace

V ColorChecker Camera Calibration vytvořit profil
V Adobe Camera Raw použít vytvořený profil
Nastavit bílou podle 2. pole ve spodním řádku
Vytvořit 6 barevných sond pro šedá pole Pomocí Exposure a Black nastavíme správné údaje pro bílý a černý bod
Pomocí Brightness a Contrast zpřesňujeme šedé tóny
Pro lepší přesnost se přesuneme do Photoshopu, nutný 16-ti bitový formát, AdobeRGB nebo sRGB

Podrobně zdokumentovaný postup najdete zde.

Cvičení:

Vytvořte z fotografie tabulky ve studiu profil fotoaparátu a uložte ho do c:\Users\[Name]\AppData\Roaming\Adobe\CameraRaw\CameraProfiles\
V Adobe Camera RAW použijte profil fotoaparátu a nastavte šedé tóny na hodnoty uvedené v tabulce
Upravený snímek převeďte do Photoshopu a pokuste se nastavit pole RGBCMY.

Pracovní Prostor

Prostor ve kterém editujeme fotografie
Doporučení: sRGB nebo AdobeRGB (co je blíže monitoru)

Přiřazení vs. převod

Přiřazení profilu zachová data, změní význam
Převod do jiného prostoru změní data, zachová význam (barvu)

Situace

Otevření souboru bez barvového profilu: pokud víme odkud pochází, přířadíme odpovídající prostor
Otevření souboru s prostorem odlišným od pracovního: pro editaci převedeme do pracovního prostoru nebo ho změníme

Záměr reprodukce (intent)

Kolorimetrický záměr

zachová beze změny ty barvy, které lze reprezentovat v cílovém prostoru
barvy mimo cílový prostor převede na nejbližší reprezentovatelné barvy se stejným odstínem

Relativní - převede bílou na barvu bílého bodu cílového prostoru

Absolutní - zachová při převodu odstín bílé

Perceptuální záměr

převede všechny barvy do cílového prostoru tak, aby zůstaly zachovány vztahy mezi jednotlivými barvami
absolutní hodnoty barev se mohou změnit
vhodné pro převod z velkého prostoru do menšího

Záměr sytostní

zachová maximální saturaci, nikoliv barevnou věrnost
vhodný pro koláčové grafy

Nastavení Photoshopu

Optimální nastavení podle obrázku
Black point compensation převede černou barvu na barvu černého bodu v cílovém prostoru (maximalizuje dynamický rozsah)

Proofing

Simulace výstupních zařízení na monitoru

Převod do prostoru simulace
Zpětný převod na monitor