Genaue Messung als Grundlage der Kalibrierung

Exakte Tonwertkurven, gewusst wie. So machen es die Profis:

Bei LCDs variieren von Modul zu Modul die Helligkeitsgrade im Verhältnis zum Bildsignal. Sie entsprechen keineswegs einer gewünschten Gamma-Funktion. Meist verlaufen Tonwertkurven S-förmig. Hinzu kommt, dass die Kurven für Rot, Grün und Blau einen unterschiedlichen Verlauf haben. Nutzt man als Testbild einen Graukeil, so weist er farbige Bereiche und einen ungleichmäßigen Verlauf aus.

Beispiel Tonwertabriss und Schattierungsabriss bei herkömmlichen Monitoren
Andere Monitore (links) vs. Eizo ColorEdge Monitore (rechts) – 1) Tonwertabriss; 2) Schattierungsabriss

Durch Werksjustierung und 16-Bit-LUT sind ColorEdge-Monitore frei von Tonwertabrissen und -verschmelzungen. Die Grauachse ist gleichmäßig im Verlauf, zeigt einen konstanten Weißpunkt und ist frei von Einfärbungen.

Abweichung der Gammakurven bei 8-Bit-LUT
Übliche 8-Bit-LUT; ideale Gamakurve (rot) und unkorrigierte Kurve (blau)
16-Bit-Lut mit idealer und korrigierter Gammakurve
Tatsächliche und ideale Gammakurve sind bei einer 16-Bit-LUT exakt deckungsgleich

Exakte und stufenlose Gradation von Grautönen für farbechte Wiedergabe mit einer 16-Bit-LUT, bei der tatsächliche (in Blau) und ideale Gammakurve (in Rot) exakt deckungsgleich sind

Die präzise Korrektur kann nur mit Hilfe von besonderen und leider recht teuren Messgeräten exakt erfasst und gesteuert werden. Handelsübliche Colorimeter und Spektralfotometer sind, insbesondere in den Tiefen und dunkleren Mitteltönen, nicht genau. Hier liegt übrigens ein schwieriges Problem von Test-Tools und Benchmarks, wenn sie auf Kalibrierungen und Messungen mit Colorimetern und Spektralfotometern basieren. Weil Tonkorrektur und Benchmark dann mit genau dem gleichen Messfehler behaftet sind, ist die Farbgenauigkeit des Bildschirms vielleicht nur scheinbar gut.

Farbabweichung Colorimeter (DTP94)
Farbabweichung Minolta Color Analyser CA210

Die Grafiken zeigen die Farbabweichungen eines Colorimeters (DTP94) im Vergleich zum Minolta Color Analyzer CA210.

Darum geht EIZO einen anderen Weg, als einfach nur Colorimeter und Spektralfotometer für die Korrektur von Tonwertkurven bei LCD-Modulen zu nutzen. Aufgrund der hohen Kosten ist es unrealistisch, Color Analyzer auf der Anwenderseite zu benutzen. Daher berichtigt EIZO die LCD-Tonwertkurven für jeden einzelnen ColorEdge Monitor bereits im Werk. Jede Grundfarbe wird an 255 Kompensationspunkten exakt justiert. Dadurch wird auf der gesamten Grauwertskala, von Schwarz bis Weiß, eine konsistente Farbtemperatur erreicht. Das Resultat: Die Farbreproduktion ist bei verschiedenen EIZO ColorEdge Monitoren gleich, präzise und zuverlässig.

Minolta Color Analyzer
Dank Color Analyzer ist die Farbreproduktion bei verschiedenen EIZO ColorEdge Monitoren gleich, präzise und zuverlässig.

Bei der späteren Kalibrierung durch den Anwender vor Ort, wird der gewünschte Weißpunkt durch eine Kombination aus Messung und Berechnung auf die Grauachse übertragen. Die Genauigkeit der Werkskalibrierung dient hierfür als eine sichere Grundlage.


Kalibrierung - die Methode macht den Unterschied

Exakte Tonwertkurven, gewusst wie. So machen es die Profis.

Helligkeitsgrade variieren im Verhältnis zum Bildsignal von LCD-Modul zu LCD-Modul. Auch der Weißpunkt ist davon betroffen. Eine Kalibrierung soll dem entgegenwirken.

Software-Kalibrierung:

Im Prinzip dienen drei Methoden zur Kalibrierung. Die simpelste ist die Software-Kalibrierung, z. B. Apple ColorSync, Adobe Gamma Loader, Logo Loader. Sie steuert die Farbwiedergabe in der Regel innerhalb der nur 8 Bit breiten Look-Up-Table der Grafikkarte. Das führt oft zu Tonwertabrissen oder –verschmelzungen und soll hier nicht näher erläutert werden.

Hardware-Kalibrierung:

Besser geeignet ist eine Hardware-Kalibrierung. Hier wird die Look-Up-Table des Monitors gesteuert, die eine größere Farbpalette besitzt, um Farben und Töne „aufzulösen“. Es unterscheiden sich zwei Arten. Eine einfache Art basiert allein auf der Nutzung handelsüblicher Colorimeter und Spektralfotometer. Weil die Messgenauigkeit bei dunklen Tönen nicht sehr gut ist, wird der Schwarzwert leicht angehoben. Die Korrekturen werden meist durch herstellerspezifische Software in die LUT des Monitors geschrieben. 

Hardware-Kalibrierung bei EIZO:

EIZO nutzt für die Hardware-Kalibrierung eigens für die Medienvorstufe entwickelte ColorEdge-Monitore mit zwei LUTs, und hier liegt der entscheidende Vorteil. In der einen LUT werden eigene individuelle Einstellungen für Weißpunkt und Gamma gespeichert. Die andere LUT enthält die Werkskalibrierung. Im Prinzip bevorzugt EIZO die reine Werkskalibrierung. Weil die Tonwertkurve exakter nicht sein kann, wird mit der Kalibrierung nur der Weißpunkt variiert.

EIZO Extra:

Dennoch ermöglicht der ColorNavigator die Vor-Ort-Kalibrierung der „Grey Balance“. Hier werden mehrere Stützstellen aus dem Graukeil in die LUT-Steuerung und in das Profil einbezogen. Insofern bietet EIZO also noch einen weiteren Weg an, nämlich die Kombination aus der Werkskalibrierung mit der Vor-Ort-Kalibrierung der „Grey Balance“. Allerdings muss auch hier der Schwarzwert leicht angehoben werden.

Diagramm mit Tonwertkurven verschiedener Monitore

Das nebendstehende Diagramm zeigt Tonwertkurven verschiedener Bildschirme. Die Messung erfolgte mit einem Minolta CS1000-Messgerät. Geräte von Hersteller A und B zeigen insgesamt Wellenlinien und Ungenauigkeiten bei tiefsten Tonwerten. Ein Hinweis, dass hier nur die einfache Art der Hardware-Kalibrierung genutzt wurde.

Die Tonwerte bei EIZO -Geräten sind hingegen fließend und insgesamt näher an den erwünschten Helligkeitswerten.


Farbmanagement hinter den Kulissen

Exakte Tonwertkurven, gewusst wie. So machen es die Profis.


Bei LCDs variieren von Modul zu Modul die Helligkeitsgrade im Verhältnis zum Bildsignal und die Farbmischung  (Addition) von Rot, Grün und Blau. Das kann nur mit Hilfe von besonderen Messgeräten genau erfasst und gesteuert werden. Ab Werk stellt EIZO deshalb jeden ColorEdge-Schirm und dessen Farben und Tonwertkurve an 343 Stützstellen und in jeder Grundfarbe ein. Dadurch wird auf der gesamten Grauwertskala eine konsistente Farbtemperatur erreicht. Farbabweichung liegen im Durchschnitt lediglich bei 0,34 ?e. Das Resultat: Die Farbreproduktion ist bei verschiedenen ColorEdge-Schirmen gleich, präzise und zuverlässig.

Dank ihrer 16-Bit-Look-Up-Table lösen ColorEdge-Schirme Bildsignale mit einer Genauigkeit von 1/65-tausendstel auf. Insbesondere bei dunklen Farbtonwerten bleiben so Farbnuancen und Bildstruktur erhalten. Diese zuverlässige und präzise Wiedergabe reduziert Korrekturschritte und verkürzt somit wertvolle Produktionszeit. Für eine besonders exakte Kalibrierung verbindet EIZO bei den meisten Geräten die Farbzuordnung zu einer dreidimensionalen Look-Up-Table (3D- LUT). Und gewährt so die exakte Addition der Grundfarben zu jedem beliebigen Farbton.

Der in die ColorEdge LCD-Monitore eingebaute Schaltkreis (ASIC) für Farbberechnung und Kalibrierung beinhaltet zwei Korrekturtabellen (LUTs). Die 16-Bit-Look-Up-Table enthält die gewünschten Zieleigenschaften wie Weißpunkt und Gamma für die Kalibrierung durch den Anwender. Die andere, Rear LUT, enthält die Kompensation von unerwünschten LCD-Tonwerteigenschaften. Die Abbildung unten zeigt die Funktion der drei wesentlichen Prozesse und den Signalverlauf – quasi das Farbmanagement im Monitor.

Schematische Darstellung der Funktion der drei wesentlichen Prozesse und des Signalverlaufs im Monitor
Schematische Darstellung der Funktion der drei wesentlichen Prozesse und des Signalverlaufs – das Farbmanagement im Monitor

In der Front LUT wird der gewünschte Weißpunkt durch eine Kombination aus Messung und Berechnung auf die Grauachse übertragen. Die γ-Zieleigenschaften (z. B. 1,8) sind mathematisch bestimmbar. Je größer die Genauigkeit der Berechnung - EIZO verwendet eine 16-Bit-Look-Up-Table - desto genauer und fließender sind die daraus resultierenden γ-Eigenschaften.

Farbraum-Konvertierung: Wenn das Einstellen der γ-Zieleigenschaften nicht bereits zur korrekten Farbtemperatur führt, wird auch die Farbtemperatur mathematisch bestimmt. Wieder gilt: je genauer die Berechnung, desto näher wird die erzielte Farbtemperatur beim Zielwert sein.

In der Rear LUT erfolgt die Kompensation individueller LCD-Eigenschaften. Dieser Schritt bereinigt unerwünschten LCD-Tonwerteigenschaften (S-förmige Tonwert kurven) und stellt sicher, dass fließende γ-Eigenschaften erzielt werden.


Downloads
  • Icon-PDF
    Hardware vs. Softwarekalibration

    Worin sich die unterschiedlichen Kalibrierungsarten unterscheiden.

    PDF | 140 KB
  • Icon-PDF
    Messgenauigkeit/Kalibration

    PDF | 194 KB
  • Icon-PDF
    Kalibrationsmethode

    PDF | 155 KB
  • Icon-PDF
    Farbmanagement, Zwei LUTs

    PDF | 296 KB

Kalibrierung

Alles über die EIZO ColorNavigator Software