Calibrazione del colore

Lo scopo della calibrazione del colore è misurare e / o regolare la risposta del colore di un dispositivo (ingresso o uscita) in uno stato noto. In termini di International Color Consortium (ICC), questa è la base per un’ulteriore caratterizzazione del colore del dispositivo e la successiva profilazione. Nei flussi di lavoro non ICC, la calibrazione si riferisce a volte a stabilire una relazione nota con uno spazio colore standard in una volta sola. Il dispositivo che deve essere calibrato è talvolta noto come sorgente di calibrazione; lo spazio colore che funge da standard è talvolta noto come obiettivo di calibrazione. La calibrazione del colore è un requisito per tutti i dispositivi che partecipano attivamente a un flusso di lavoro gestito dal colore ed è utilizzato da molti settori, quali produzione televisiva, giochi, fotografia, ingegneria, chimica, medicina e altro.

Flusso di informazioni e distorsione di output
I dati di input possono provenire da fonti di dispositivi come fotocamere digitali, scanner di immagini o altri dispositivi di misurazione. Questi input possono essere monocromatici (nel qual caso è necessario calibrare solo la curva di risposta, anche se in alcuni casi selezionati è necessario specificare anche la distribuzione del colore o della potenza spettrale a cui corrisponde quel singolo canale) o specificati in un colore multidimensionale – più comunemente nel modello RGB a tre canali. Nella maggior parte dei casi i dati di input sono calibrati rispetto a uno spazio di connessione profilo (PCS).

Uno dei fattori più importanti da considerare quando si ha a che fare con la calibrazione del colore è avere una fonte valida. Se la sorgente di misurazione del colore non corrisponde alle capacità del display, la calibrazione sarà inefficace e darà letture errate.

I principali fattori di distorsione sullo stadio di input derivano dalla non linearità dell’ampiezza della / e risposta / e del canale, e nel caso di un flusso di dati multidimensionale le risposte della lunghezza d’onda non ideale dei singoli filtri di separazione del colore (più comunemente un array di filtri colorati (CFA) )) in combinazione con la distribuzione della potenza spettrale dell’illuminazione della scena.

Successivamente, i dati vengono spesso distribuiti nel sistema convertiti in uno spazio di lavoro RGB per la visualizzazione e la modifica.

Nella fase di uscita quando si esporta in un dispositivo di visualizzazione come uno schermo CRT o LCD o un proiettore digitale, il computer invia un segnale alla scheda grafica del computer nel formato RGB [Rosso, Verde, Blu]. Il set di dati [255,0,0] segnala solo un’istruzione del dispositivo, non un colore specifico. Questa istruzione [R, G, B] = [255,0,0] fa sì che il display collegato mostri Rosso alla luminosità massima ottenibile [255], mentre i componenti Verde e Blu del display rimangono scuri. Il colore risultante visualizzato, tuttavia, dipende da due fattori principali:

i fosfori o un altro sistema producono effettivamente una luce che cade all’interno dello spettro rosso;
la luminosità generale del colore risultante nella percezione cromatica desiderata: una sorgente di luce estremamente brillante sarà sempre considerata bianca, indipendentemente dalla composizione spettrale.
Quindi ogni dispositivo di output avrà la sua firma di colore univoca, visualizzando un determinato colore in base alle tolleranze di produzione e al deterioramento del materiale attraverso l’uso e l’età. Se il dispositivo di output è una stampante, ulteriori fattori di distorsione sono le qualità di un particolare lotto di carta e inchiostro.

Le qualità conduttive e la conformità degli standard dei cavi di collegamento, dei circuiti e delle apparecchiature possono anche alterare il segnale elettrico in qualsiasi fase del flusso del segnale. (Un connettore VGA parzialmente inserito può risultare in un display monocromatico, ad esempio, poiché alcuni pin non sono collegati.)

Percezione del colore
La percezione del colore è soggetta a livelli di luce ambientale e al punto di bianco ambientale; per esempio, un oggetto rosso appare nero in luce blu. Pertanto, non è possibile ottenere una calibrazione che renda un dispositivo corretto e coerente in tutte le condizioni di acquisizione o visione. Il display del computer e il target di calibrazione dovranno essere considerati in condizioni di illuminazione regolate e predefinite.

Tecniche e procedure di calibrazione
La forma più comune di calibrazione mira a regolare telecamere, scanner, monitor e stampanti per la riproduzione fotografica. L’obiettivo è che una copia stampata di una fotografia appaia identica in saturazione e gamma dinamica all’originale o a un file sorgente sullo schermo di un computer. Ciò significa che devono essere eseguite tre calibrazioni indipendenti:

La fotocamera o lo scanner richiedono una calibrazione specifica del dispositivo per rappresentare i colori stimati dell’originale in modo non ambiguo.
Lo schermo del computer richiede una calibrazione specifica per il dispositivo per riprodurre i colori dello spazio colore dell’immagine.
La stampante necessita di una calibrazione specifica per dispositivo per riprodurre i colori dello spazio colore dell’immagine.
Questi obiettivi possono essere realizzati tramite la conversione del valore diretto dalla sorgente alla destinazione o utilizzando uno spazio colore di riferimento noto comune come terreno di mezzo. Nel sistema di profili colore più comunemente usato, ICC, questo è noto come PCS o “Profile Connection Space”.

telecamera
La calibrazione della fotocamera richiede che venga fotografato un obiettivo di calibrazione noto e che l’uscita risultante dalla telecamera venga convertita in valori di colore. Un profilo di correzione può quindi essere costruito utilizzando la differenza tra i valori dei risultati della fotocamera e i valori di riferimento noti. Quando due o più videocamere devono essere calibrate l’una relativamente all’altra, per riprodurre gli stessi valori di colore, è possibile utilizzare la tecnica della mappatura dei colori.

Scanner
Per creare un profilo dello scanner ha bisogno di una fonte di destinazione, come un target IT8, un originale con molti piccoli campi di colore, che è stato misurato dallo sviluppatore con un fotometro. Lo scanner legge questo originale e confronta i valori del colore scansionato con i valori di riferimento del target. Prendendo in considerazione le differenze tra questi valori, viene creato un profilo ICC che collega lo spazio colore specifico del dispositivo (spazio colore RGB) a uno spazio colore indipendente dal dispositivo (spazio colore L * a * b *). Pertanto, lo scanner è in grado di emettere con fedeltà del colore a ciò che legge.

Display
Per calibrare il monitor, un colorimetro è attaccato alla superficie del display, schermato da tutta la luce ambientale. Il software di calibrazione invia una serie di segnali colore al display e confronta i valori effettivamente inviati con le letture dal dispositivo di calibrazione. Questo stabilisce gli offset correnti nella visualizzazione a colori. A seconda del software di calibrazione e del tipo di monitor utilizzato, il software crea una matrice di correzione (ad esempio un profilo ICC) per i valori dei colori prima di essere inviato al display o fornisce istruzioni per alterare la luminosità / contrasto del display e i valori RGB attraverso l’OSD . Questo sintonizza il display per riprodurre in modo abbastanza accurato la parte in-gamut di uno spazio colore desiderato. L’obiettivo di calibrazione per questo tipo di calibrazione è quello della carta da stampa illuminata dalla luce D65 a 120 cd / m2.

Stampante
Il profilo ICC per una stampante viene creato confrontando un risultato di stampa di prova utilizzando un fotometro con il file di riferimento originale. Il diagramma di prova contiene i colori CMYK noti, i cui offset ai colori L * a * b * effettivi scansionati dal fotometro risultano in un profilo ICC. Un’altra possibilità per il profilo ICC di una stampante consiste nell’utilizzare uno scanner calibrato come dispositivo di misurazione per il diagramma di prova CMYK stampato anziché come un fotometro. È necessario un profilo di calibrazione per ogni combinazione di stampante / carta / inchiostro.