Įžanga

Kalibracija – tai monitoriaus veiklos korekcija kompensuojant įvairius veiksnius, iškraipančius siunčiamą į monitorių žinomų parametrų signalą. Kalibracijos metu į monitorių siunčiami spalviniai signalai ir, matuojant techninėmis priemonėmis rodomas spalvas, koreguojamas jo darbas. Kai monitorius yra teisingai sukalibruotas, jo gama, baltas taškas, juodas taškas ir spalvų balansas yra suderinami žinomiems standartams. Visa informacija, gaunama matuojant ir reikalinga koreguojant monitoriaus darbą, įrašoma į taip vadinamą monitoriaus profilį. Tačiau monitoriaus profilis – tai monitoriaus veiklos charakteristika tik tam tikru laiko momentu. Laikui bėgant keičiasi įvairūs veiksniai, darantys įtaką vaizdui ekrane (pavyzdžiui, sensta CRT ekrano fosforai ir keičiasi monitoriaus gama), todėl laikas nuo laiko monitorių reikia perkalibruoti.

Pagrindiniai niuansai

Naujas monitoriaus profilis (atliekama monitoriaus kalibracija) būtinai turi būti sugeneruojamas kai:
• reguliatoriais paderinamas monitoriaus šviesumas arba kontrastas;
• pakeičiama monitoriaus balto taško reikšmė;
• kyla įtarimų, kad rodomos spalvos yra pakitusios.
Sukalibravus monitorių būtina prisiminti, kad:
• Profiliais negalima keistis, jie yra unikalūs kiekvienam monitoriui ir naudojamai vaizdo plokštei. Taigi, sugeneruoto profilio negalėsite panaudoti kitam monitoriui, net jei jis yra to paties modelio.
• Profiliai yra paremti ekrano fosforų matavimais ir tam tikra jūsų įvesta informacija apie monitorių: baltas taškas, gama, šviesumo ir kontrasto nustatymai. Taigi, paderinus šviesumą, kontrastą arba spalvų kontrolės valdymo elementus (pavyzdžiui, vietoj 5000 K nustačius balto taško temperatūrą 6500 K) po to, kai buvo atliktas profiliavimas, gautas profilis jau bus nebetikslus.
• Vaizdui ekrane didelę įtaką turi aplinkos apšvietimas. Pavyzdžiui, padidinus aplinkos apšvietimą, vizualiai sumažėja efektyvi monitoriaus gama. Todėl gali susidaryti įspūdis, kad monitoriaus rodomos spalvos yra pasikeitusios.
Kalibruojant monitorių ir vėliau dirbant prie jo, patartina:
• įsitikinti, kad monitoriuje dėl apšvietimo nėra blizgesių ar kitokių aplinkos atspindžių;
• šviesą apie darbo vietą pritemdyti arba pasiekti, kad ji būtų neutrali;
• patalpoje naudoti išsklaidytą šviesą, apšviečiant visą patalpą tolygiai;
• užtikrinti, kad nebūtų jokių šviesos šaltinių žiūrėjimo į monitorių kryptimi (tai yra, už monitoriaus);
• naudoti specialų monitoriaus gaubtą.

Prieš pradedant

Šiuo metu galima išskirti 3 pagrindines kompiuterių monitorių grupes: CRT (tradiciniai), LCD (skystųjų kristalų) ir nešiojamųjų kompiuterių ekranai. Nors visų jų kalibracijos ir profilio generavimo technologija panaši, tačiau kiekvienai grupei yra tam tikri savi niuansai (todėl nešiojamieji kompiuteriai išskirti į atskirą grupę). Bet kokiu atveju prieš pradedant darbą patartina:
• Įsitikinti kompiuterio Control Panel, kad monitorius nustatytas rodyti maksimalų galimą spalvų skaičių (True Color (32 bit)).
• Prieš kalibruojant bent valandą palaikyti monitorių įjungtą (darbiniame režime). Per šią valandą stabilizuojasi visi monitoriaus režimai, todėl bus tiksliau atkuriamos ir nuskaitomos spalvos.
• Sureguliuoti aplinkos apšvietimą taip, koks jis būna vaizdų apdorojimo metu. Mano naudojama GretagMacbeth Match kalibravimo programa dirba remdamasi  taisykle, kad aplinkos apšvietimas visada atitiks ISO standarto (ISO 3664) reikalavimus (reikalui esant, galima išmatuoti ir sureguliuoti apšvietimo parametrus taip, kad jie atitiktų ISO reikalavimus), todėl generuojant konkretų monitoriaus profilį, aplinkos apšvietimo įtaka nevertinama. Normaliam darbui kambario aplinkos apšvietimo temperatūra turėtų būti apie 5000 K (tam patartina naudoti specialias lempas, kurios spinduliuoja apie 5000 K temperatūros šviesą). Jei ji labai skiriasi nuo šios reikšmės, dirbant su tiksliomis spalvomis apšvietimą būtina pakeisti ir padaryti kaip galima artimesnį standartui. Aplinkos šviesumas matuojamas liuksais, jis turėtų būti nuo 32 iki 80 liuksų. Jei jis per didelis, būtina išjungti dalį lempų arba nustumti šviesos šaltinius toliau. Jei to padaryti neįmanoma, lempas galima uždengti kokia nors nedegia nepermatoma arba dalinai permatoma medžiaga. Tačiau jei aplinkos šviesumas bus per mažas, daug stipriau pavargs akys.
Kai kurios kitos programos gali netiesiogiai įvertinti esamą apšvietimą ir pagal jį pakoreguoti patį profilį (pavyzdžiui, kada vartotojas ekrane reguliuodamas vizualiai turi sutapdinti kelis juodos spalvos kvadratėlius, dėl skirtingos efektyvios gamos prie skirtingo aplinkos apšvietimo gausis šiek tiek kitokie profiliai). Kuris metodas geresnis – diskutuotinas dalykas. Asmeniškai aš pirmenybę atiduodu pirmajam metodui. Jei monitorius kalibruojamas spaudos procesams, aplinkos apšvietimą patartina padaryti kuo artimesnį atspaudo kontrolės įrenginio apšvietimui. Šie įrenginiai taip pat dažniausiai naudoja 5000 K temperatūros lempas (kai kurie sudėtingesni modeliai turi kelias lempas ir leidžia pasirinkti keletą atspaudo kontrolės apšvietimo temperatūrų). Šiuo atveju bus atkartotos sąlygos, kuriomis vėliau bus vertinami kontroliniai atspaudai (proofs) ir spaudos atspaudai.
• Švariai nuvalyti monitoriaus ekraną. Dulkės ir pirštų atspaudai gali iškraipyti matavimų rezultatus.
• Reikia įsitikinti, kad kompiuteryje neveikia jokia kita spalvų ar gamos korekcijos programa, kurią būtina sustabdyti. Pavyzdžiui, reikia pašalinti Windows sistemoje plačiai naudojamą Adobe Gamma Loader.

Pagrindiniai vartotojo parenkami parametrai

Prieš pradedant kalibraciją būtina pasirinkti norimą balto taško temperatūrą, gamą ir šviesumą. Tai priklauso ir nuo kalibruojamo monitoriaus tipo.
Baltas taškas (White Point) nustato monitoriaus baltos spalvos „spalvą“. Praktikoje dažniausiai naudojamos trys balto taško temperatūros: 5000 K, 6500 K ir 9300 K. 5000 K balta spalva yra geltoniausia ir dažniausiai naudojama poligrafijoje ir kontrolinio atspaudo patikros technologijose (proofing). 6500 K yra vidutinis dienos apšvietimas ir dažniausiai naudojamas fotografijoje ir fotospaudoje lauko sąlygoms. 9300 K yra ryškiausia melsvėjanti balta spalva ir dažniausiai naudojama televizijoje. Taip pat išmatavus aplinkos apšvietimą aplink kalibruojamą monitoių, galima nustatyti ir šią konkrečią balto taško temperatūrą.
Monitoriaus gama gali kisti nuo 1 iki 3. Dažniausiai rekomenduojama naudoti standartinę gamą 2,2 (dauguma gaminamų monitorių turi tokią standartinę aparatūrinę gamą (default native gamma of monitor), todėl kalibruojant galima pasiekti geriausių rezultatų). Tačiau jei apdorojant vaizdus reikia ypatingai aiškių šešėlių, galima rinktis gama 1,8, nors tą daryti firma X-Rite nerekomenduoja.
Labai svarbu pasirinkti tinkamą monitoriaus šviesumą (luminance) kandelomis į kvadratinį metrą (cd/m2). Dažniausiai rekomenduojama: CRT – 100 cd/m2, LCD – 120 cd/m2, nešiojamiesiems kompiuteriams – 90 cd/m2. Jei CRT monitorius jau senas („nusėdę“ fosforai), šviesumą galima sumažinti iki 80 cd/m2. Jei monitorius jau „nebetempia“ net 80 cd/m2, tai jis jau nelabai tinkamas darbams su tikslia spalvų kontrole. Dažniausiai problema kyla poligrafijoje, kur naudojamas 5000 K baltas taškas (kuris yra tiesiogiai susijęs su monitoriaus šviesumu, nes prie aukštesnių K efektyvus monitoriaus šviesumas auga, taigi lengviau pasiekti didesnį šviesumą). Jei norima suderinti keletą monitorių taip, kad jie visi rodytų vienodas spalvas, būtina visuose nustatyti tą patį baltą tašką, gamą ir šviesumą. Šiuo atveju visų šviesumas turi būti pasirenkamas toks, kokį turi pats silpniausias monitorius.

Darbo eiga

Dažniausiai pradedama vartotojo pasirenkamų parametrų įvedimu į kalibravimo programą. Vėliau reguliuojant įvairius parametrus, programa automatiškai seka, kad būtų pasiekti užduoti dydžiai.
Prieš darant bet kokius monitoriaus spalvų matavimus, būtina sukalibruoti patį matavimo instrumentą. Kai kurie paprastesni instrumentai gali būti nekalibruojami.
Sukalibravus jis pritvirtinamas prie ekrano (prieš tai nepamirškite išjungti bet kokias ekrano apsaugos priemones (pav., screen savers), nes matavimai užtrunka). Tvirtinimo metodai dažnai priklauso nuo monitoriaus tipo, tad svarbu jų nesumaišyti (pavyzdžiui, LCD monitoriui panaudojus prielipus, skirtus CRT monitoriams, galima nepataisomai pažeisti LCD matricą). Instrumentas turi būti nepersikreipęs ekrano atžvilgiu ir glaudžiai prigludęs.
Jei kalibravimo programa gera, ji automatiškai nustatys ekrano vietą, kurioje pritvirtintas instrumentas. Dažniausiai patartina instrumentą tvirtinti ekrano centre, bet būtina įsitikinti, kad vėliau bus galima reguliuoti monitorių ekrano displėjuje (on screen display). Kai kurie geri monitoriai leidžia šį displėjų nustumti iš ekrano centro į kampą. Jei šios funkcijos monitorius nepalaiko, instrumentą būtina tvirtinti ten, kur ekrano displėjus nemaišys matavimams.
Jeigu jums pasisekė ir turite gerą monitorių, kartais galite pasinaudoti kai kurių programų siūlomu automatiniu monitorių kalibravimo režimu. Tačiau tokių aukščiausios klasės monitorių yra labai nedaug. Kiekvienas matavimo instrumentas palaiko tik tam tikrus konkrečius modelius. Dažniausiai tai būna keli firmų Eizo, NEC (Mitsubishi), LaCie ir pavieniai Sony, HP ir IBM modeliai, taip pat standartiniai MAC kompiuterių monitoriai.
Jei kalibruoti tenka rankiniu būdu, pirmiausia pradedama nuo kontrasto sureguliavimo. Jį keičiant kontrasto reguliatoriumi kai kurios programos (pav., X-Rite Match) jį matuoja automatiškai ir įspėja, kada pasiekiamas optimalus rezultatas. Kitose gi reikia vizualiai sutapdinti kelis spalvų kvadratėlius ekrane. Paprastai pradedama nuo didžiausio galimo kontrasto (100%). Po to jis pamažu mažinamas iki optimalaus.
Po kontrasto reguliuojamas monitoriaus ryškumas. Reguliavimo principas toks pat, kaip kontrasto, bet pradedama nuo mažiausio galimo monitoriaus ryškumo (0%). Ryškumas pamažu didinamas, kol pasiekiamas optimalus.
Kitas žingsnis – balto taško ir monitoriaus šviesumo reguliavimas. CRT monitoriuose abu parametrai reguliuojami vienu metu, LCD tai yra du atskiri žingsniai. Reguliavimo metodai priklauso nuo konkretaus monitoriaus galimybių. Kai kuriuose monitoriuose galima tik pasirinkti tam tikras fiksuotas balto taško temperatūras, kiti gi leidžia koreguoti kiekvieną RGB kanalą atskirai ir nustatyti bet kokią norimą temperatūrą. Jei yra galimybė rinktis, visada patartina rinktis antrąją.
Jei galima rinktis tik fiksuotas balto taško temperatūras, reguliavimo galimybės yra minimalios. Matavimo instrumentas dažniausiai išmatuoja esamą balto taško temperatūrą (o CRT atveju – ir šviesumą) ir kartu palyginimui pateikia pradžioje užduotą norimą dydį. Tenka pasirinkti artimiausią galimą fiksuotą balto taško temperatūrą (pavyzdžiui, 5500 K), o norimą šviesumą patikslinti galima tik mažinant CRT monitoriaus kontrastą. LCD atveju šviesumas matuojamas ir reguliuojamas atskirai prieš tai nustačius monitoriaus balto taško temperatūrą.
Jei galima reguliuoti kiekvieną RGB kanalą atskirai, reguliavimo galimybės yra platesnės ir pradžioje užduoti dydžiai pasiekiami dažniau. Matavimo instrumentas dažniausiai išmatuoja esamą balto taško temperatūrą ir šviesumą (CRT atveju) bei kartu palyginimui pateikia pradžioje užduotus norimus dydžius. Atitinkamai reguliuojant santykį tarp kiekvieno RGB kanalo galima pasiekti tikslią užduoto balto taško temperatūros reikšmę, o proporcingai didinant arba mažinant kiekvieno kanalo stiprumą – norimą šviesumą. Keičiant RGB kanalų parametrus, matavimo instrumentas paprastai kas kelias sekundes matuoja naujus dydžius ir lygina juos su norimais dydžiais, tad reguliuoti nėra labai sudėtinga. Pažymėtina, kad tą pačią  balto taško temperatūrą gali duoti įvairūs RGB kanalų stiprumo santykiai, todėl optimalus yra toks derinys, kada visų kanalų stiprumai mažiausiai tarpusavyje skiriasi. Jei kalibruojamas LCD monitorius, RGB kanalų reguliavimu galima nustatyti tik balto taško temperatūrą. Šviesumas nustatomas atskirai kitame žingsnyje reguliuojant ryškumą monitoriaus ekrano displėjuje. Kai kuriuose LCD monitoriuose šviesumą galima kažkiek pakeisti ir reguliuojant monitoriaus pašvietimą (backlight).
Po visų šių rankinių operacijų paprastai paleidžiama automatinė programa. Jos metu į ekraną po matavimo instrumentu rodoma žinomų parametrų kontrolinių spalvų seka ir matuojamas atsakas. Ši operacija trunka kelias minutes. Baigus matavimus, automatiškai sugeneruojamas monitoriaus spalvinis profilis ir išsaugojamas sistemoje. Dažniausiai jis automatiškai nustatomas aktyviu operacinės sistemos monitoriaus profiliu.

Kaip įvertinti monitoriaus profilio kokybę

Sugeneravusi profilį, programa dažniausiai pateikia tam tikrą informaciją, leidžiančią įvertinti pačio profilio kokybę. Paprastai pateikiamos kiekvieno atskiro RGB kanalo korekcijų kreivės, kuriomis pasiekiama užduota gama ir balto taško spalvinė temperatūra. Kuo šios kreivės yra artimesnės tiesiai linijai, tuo mažesnės korekcijos įvedamos ir tuo potencialiai tikslesnė kalibracija. Kreivei didžiausią įtaką turi vartotojo pasirenkama gama (aukščiau rašyta, kad standartinių monitorių gama yra maždaug 2,2, taigi pasirenkant kitą gamą, būtinos didesnės korekcijos) ir pačio monitoriaus aparatūrinės dalies kokybė. Pasiekti idealiai tiesių linijų praktikoje beveik neįmanoma. Jei kreivės šiek tiek skiriasi nuo tiesios linijos, tai yra normalu.
Gauta balto taško temperatūra ir gama taip pat nusako profilio kokybę. Jei po kalibracijos išmatuota balto taško temperatūra nuo užduotos skiriasi ne daugiau ±100 K, o išmatuota gama nuo užduotos – ±0,1, yra laikoma, kad kalibravimo rezultatas yra geras. Išmatuotas šviesumas po kalibracijos turi skirtis ne daugiau kaip ±5 cd/m² nuo užduotos reikšmės.
Be to, kai kurios programos turi specialias galimybes įvertinti monitoriaus kalibraciją su naujuoju profiliu. Jos metu automatiškai į ekraną išvedamos tos pačios spalvos, kurios buvo matuojamos generuojant profilį, ir matuojamas monitoriaus atsakas, koreguotas su aktyviu operacinės sistemos monitoriaus profiliu (tai yra, kuris sugeneruojamas profiliuojant monitorių). Kiekvienai tai pačiai kontrolinei ir išmatuotai spalvai apskaičiuojama spalvos paklaida deltaE ir bendra deltaE visoms kontroliuojamoms spalvoms. Jei ši bendra deltaE neviršija 0,5–0,6, tai monitorius yra sukalibruotas gerai.

Apie deltaE dydį

DeltaE parametras naudojamas matematiškai nusakyti atstumą tarp dviejų spalvų (tai yra, kaip stipriai skiriasi spalvos viena nuo kitos). Tam, kad apskaičiuoti dviejų spalvų deltaE reikšmę, reikia žinoti tų spalvų LAB reikšmes. Jas žinant, galima apskaičiuoti atstumą tarp dviejų taškų (tai yra, dviejų spalvų) Lab spalvų erdvėje.
Dažniausiai vidutinis netreniruotas žmogus gali pastebėti skirtumą tarp dviejų spalvų kai deltaE reikšmė yra 5–6. Treniruoto patyrusio žmogaus akis gali atskirti dvi spalvas, kurių deltaE yra 3–4. Tačiau yra išimtis: žmogaus akis yra labai jautri achromatiniams atspalviams (spalvoms, kurių a ir b reikšmės Lab spalvų erdvėje yra artimos 0, tai yra, pilkiems atspalviams). Šiuo atveju dažnai galima pastebėti skirtumą tarp dviejų pilkos spalvos atspalvių (pavyzdžiui, kai dvi pilkos spalvos turi du atspalvius – geltonesnį ir mėlynesnį) kai deltaE reikšmė tesiekia vos 0,5. Tiesa, tai gal ne tiek aktualu monitorių kalibravimui kiek spausdinimui, kur be idealaus profiliavimo ypatingai sunku gauti netonuotas juodai baltas (grayscale) nuotraukas. Tačiau bendrai paėmus deltaE dydžiai, mažesni nei 2, yra laikomi pakankamai tiksliais bet kokiam kalibravimo procesui (netgi aukščiausios klasės skaitmeninių bandyminių atspaudų gamyboje).
DeltaE reikšmė tarp bet kurių dviejų taškų Lab spalvų erdvėje apskaičiuojama pagal tokią formulę: kvadratinė šaknis iš ((L₁-L₂)² + (a₁-a₂)² + (b₁-b₂)²), čia: L₁, a₁, b₁ ir L₂, a₂, b₂ – atitinkamai pirmosios ir antrosios spalvų koordinatės Lab spalvų erdvėje. Tad spektrofotometru išmatavę spalvos LAB reikšmes monitoriaus ekrane ir tos spalvos atspaudą popieriuje (arba skaitmeniniame bandyminiame atspaude ir ofseto produkcijoje) galite lengvai apskaičiuoti atstumą (atspalvių skirtumą) tarp šių dviejų spalvų.

Pabaiga

Kaip minėta, monitoriaus profilį reikia atnaujinti nuolat. Dirbant svarbius darbus su spalvomis, paprastai rekomenduojama perkalibruoti sistemą kas savaitę. Jei tai per daug vargina, kalibraciją reikia atlikti bent kartą į mėnesį. Todėl kai kurios kalibravimo programos turi specialias galimybes, kurios įspėja vartotoją, kad atėjo laikas perkalibracijai. Dažniausiai jos apie tai įspėja iš karto perkrovus kompiuterį.

-----

P.S. Šiuo metu planuojamas straipsnio papildymas, kuriame bus smulkiau aptarta,
kodėl patartina kalibruoti monitorius būtent 5000 K temperatūrai (o ne 6500 K, kaip daug kur priimta manyti) ir kodėl geriausia gama yra būtent 2,2, o ne nuo seno MAC kompiuteriuose naudota standartinė 1,8. Laukite versijos 2,0. O kol kas straipsnis papildytas skyreliu apie deltaE dydį.

---

© Valdas Vilutis, 2008. Visos autorinės teisės saugomos įstatymų.
Norint perspausdinti ar kitaip viešai paskleisti bet kokią šio straipsnio informaciją, būtinas raštiškas išankstinis autorinių teisių savininko leidimas.