Korekcija boja monitora

Pojam 'gamma' datira još iz doba fotografije i pojednostavljeno rečeno opisuje nelinearnost prikaza slike na fotografskom papiri u odnosu na stvarnu sliku. Naravno, radi se o vidljivom spektru elektromagnetskih valova kojeg popularno zovemo svijetlo. Pojam korekcije boja kod monitora naslijeđen je iz doba nastanka TV sustava. Osobitost CRT sustava je da odnos između upravljačkog signala katodne cijevi (signala slike) i intenziteta svijetla koji daje 'piksel' nije linearan. Naime, neka 100% vrijednosti signala na CRT daje 100% dobivenog intenzitet svijetla (V) i neka su to maksimalne normirane vrijednost u koordinatnom sustavu. U idealnom sustavu pad signala na 50% vrijednosti ima kao rezultat pad svjetloće na 50%. Odsustvo signala znači crni nivo svjetloće vrijednost 0%. Odnos signala i svjetloće je linearan kako to pokazuje lijeva slika 3.5.20a; pravac pod kutom od 45°. U praksi nije tako; pad signala od 50% daje svjetloću od oko 25% u odnosu na maksimalnu vrijednost kako to pokazuje lijeva slika 2.5.20b.

Slika** 3.5.20 Ovisnost svjetloće piksela (V) o signalu slike CRT-a / Gamma korekcija. ( + / - )

Kako je u doba nastanak TV sustava ova pojava uzrokovala sliku s tamnijim srednjim tonovima, odlučeno je da se korekcija ove nelinearnosti izvrši na TV kameri, jer je to bilo puno lakše zbog njihovog enormno manjeg broja u odnosu na proizvedene TV prijamnike, kao što to ilustrira desna strana slike 3.5.20c. Isprekidana crvena linija prikazuje po kojoj zakonitosti je TV kamera pretvarala sliku u signal, a puna crvena linija način pretvorbe kod TV uređaja, da bi ukupni rezultat djelovanja oba uređaja dao linearnu ovisnost, kako prikazuje plava linija, i prihvatljivo gledljivu sliku.

Računalna tehnologija donedavno nije baš mnogo marila za rješavanje navedenog problema. Nakraj milenija još su se koristili monitori sa žutim ili zelenim slovima i crnom pozadinom, a jedna od prvih igara bila je 'TETRIS' - slaganje žutih ili zelenih likova koji padaju u jedan otvoreni 'pravokutnik'. Razvoj profesionalnih programa za izdavaštvo (DTP - DeskTop Publishing), i raznih drugih alata kao CAD - Computer Aided Design, koji su tražili prihvatljivije performanse računalnog sustava, te potom igara, navedenom problemu pristupilo se je ozbiljnije. Ne baš puno ozbiljno jer razni proizvođači nudili su monitore koji su imali različit 'gamma' kako prikazuje slika 3.5.20b. Matematičku obradu navedenog lako je pronaći na Internetu, a zaključne relacije ove svjetlosno-signalno-svjetlosne pretvorbe su:

Navedene matematičke relacije odnose se na normaliziranu vrijednost napona katodne cijevi i svjetloće na 100%, odnosno na vrijednost 1. Ponegdje u literaturi ili u opisu grafova, ili pak u numeričkim vrijednostima podešavanja parametara može se naći vrijednost 255 ukomponirana u relaciju na osnovu definiranih podešavanja nivoa u rasponu od 0-255 ili u rasponu od (-127) - (+127), već prema tome što se uzima kao referentna vrijednost. U prvom navedenom rasponu referentna vrijednost je crni nivo a u drugom navedenom rasponu 50% od maksimalnog (sivi nivo). Ako se od računalnog sustava zahtijeva da vjerno prenese video signal iz TV uređaja ili ručne kamere, DVD uređaja ili ugrađene kartice, ili pak da može prenijeti sliku na neki od njih, pa ako se tome pridoda igranje modernih igara s vrlo uvjerljivim teksturama, bez mogućnosti podešavanja sustava od slučaja do slučaja nema sreće. Ako se svemu navedenom pridoda pisač sa svojim osobitostima, koji umjesto aditivnog miješanja boja (obično nazvan RGB sustav) koristi suptraktivni (CMYK), te skener koji opet ima svoje osobitosti, opći kaos je kompletan. Osim podešavanja 'gamma' treba naučiti i što raditi s bojama.

Veliki dio problema otpada ako je grafička kartica sustava usklađena s monitorom, odnosno ima ukomponiranu 'gamma' korekciju, kao što je slučaj s Macintosh (Apple) i SGI (Silicon Graphics Incorporated) računalima jer oni to već imaju. Za SGI vrijedi gamma=1.4, a za Mac vrijedi gamma=1.8. To podrazumijeva njihovo računalo s njihovom grafičkom karticom i njihovim monitorom. Skuplje je, ali za profesionalnu uporabu nije. Navedeno je razlog zašto je 'Mac' neprikosnoven za izdavaštvo a SGI za filmsku industriju. Pa kad se njihovi produkti prenesu na PC računalo rezultat je najblaže rečeno 'čudan'. No ova ukomponirana sklopovska korekcija nema iste parametre kod navedenih, pa su i oni međusobno nekompatibilni. PC sustav ima još podosta za naučiti od njih. Obično za PC vrijedi da je gamma=2.5. Srećom novije grafičke kartice imaju ugrađen algoritam za 'gamma' korekciju i mogućnosti podešavanja iste, te ako je s upravljačkim programima sve u redu i ako su usklađeni s osobitostima monitora, u postavkama za boju u setu prozora za podešavanje grafičke kartice vrijednost za korekciju boje biti će gamma=1. Uz navedeno, kvalitetna programska potpora za gledanje video zapisa, slika ili TV programa preko kartice, imati će mogućnost podešavanja 'gamma' s obzirom na vrstu sadržaja kao i na vrstu monitora (CRT, LCD, TV, projektor ...) na kojem se promatra, te može omogućiti učinkovito korištenje PC računala.

Boje su pak posebna priča. No ako želimo s 'Mac-a' prebaciti slike na PC ili ih preuzeti s nekog digitalnog fotoaparata, ili pak skenirati neke slike, trebat će se osim s 'gamma' poigrati i s bojama. Osobito ako se slikovni rezultat želi ispisati. Svaki od fotoaparata je priča za sebe. Osnovno za prikaz slike je naravno monitor, na kojem se obično može podesiti:

• temperatura boje (od 5000 K - 9300 K), svjetloća bijelog nivoa
• svjetlina (promjena svjetloće svih boja)
• kontrast (podešavanje razlike između svijetlog i tamnog nivoa)

Navedeni parametri vrijede za crno-bijeli i kolor prikaz. Za boje se definira još nekoliko parametara. Prikaz spektra boja može se prikazati na različite načine a jedan od čestih je HSV (hue, saturation, value) model boje prikazan na slici 3.5.21a. Pojedine stavke znače slijedeće:

• Hue - nijansa, ton boje, ili jednostavnije vrsta boje.
• Saturation - zasićenost boje, čistoća boje.
• Value - sjajnost boje, svjetlina ili tamnoća boje.

Izbor ili odabir boje (hue) znači da se pomicanjem vektora S u krugu kao prikazuje slika 3.5.21 i slika 3.5.21b mijenja sadržaj slike tako da se na primjeru sa slike vidi da na primjer plava prelazi u zelenu. zelena u žućkastu i tako redom kako se vektor okreće duž kruga. Dakle, sve boje se mijenjaju. Ovaj parametar neće se mijenjati prilikom obrade slike ako su boje u redu. Koristiti će se ako cijela slika naginje na zelenkasto kako bi se boja neba, između ostalih, 'upristojila' u plavu. Parametar koji nadzire je raspon kutova od 0±180°.

Zasićenost ili intenzitet boje (saturation), najbolje je opisati kao njezinu čistoću, odnosno koliki u boji ima bjelila. Ako je veličina vektora S=0 odabir boje nije od značaja jer je sve bijelo. Što odabrana boja ima više sive boje u sebi to je manji njen intenzitet, djeluje prljavije. Obično se nadzire u rasponu od 0±100 ili od 0-255.

Sjajnost (lightness, luminance) se odnosi na samo odabranu boju a ne na cijeli spektar kako to nadzire svjetloća, ako se mijenja sjajnost zelene boje ne mijenja se i plave. Ako je V=0 izbor boje i njena zasićenost nemaju značaja jer je sve crno. Obično se nadzire u rasponu od 0±100 ili od 0-255. Vrijednost 127 trebala bi značiti 50% od maksimalne vrijednosti ako je 'gamma' ispravno podešena.

Prikazani stožac nije baš moguće jednostavno prikazati u dvodimenzionalnom prikazu na zaslonu monitora, pa se radije koristi dvodimenzionalni prikaz kao da je plašt stošca 'ispeglan'. Ovakav model boja naziva se HSB (hue, saturation, brightness), no za uporabu je praktičniji model HSL (hue, saturation, luminance) prikazan na slici 3.5.21c. Promjene vrijednosti HSL postavki prate vrijednosti za RGB (red, green, blue) postavke i obrnuto, tako da je podešavanje boja moguće na dva načina. RGB podešavanje bliže je poimanju aditivnog miješanja boja i prikazivanju na monitoru, pa će se u praksi brzo podešavanje izvršiti RGB postavkama a HSL postavkama dotjerati izbor. Windows operativni sustav koristi HSL-RGB model odabira boja, a aplikacije za obradu fotografija (Photoshop, Ulead ...) obično koriste HSB-RGB model odabira boja. U ponekim aplikacijama moguće je izabrati kakav model prikaza boja se želi koristiti; neki od navedenih ili na primjer CMY (cyan, magenta, yellow) model, ili neki drugi model koji u ovom opisu nije prikazan.

Slika* 3.5.21 HSV i HSL model boja. ( + / - )

Sve boje vidljivog spektra ne može zapisati niti jedna kamera ili skener, niti i može monitor prikazati i pisač ispisati. No oko, odnosno ljudski mozak u stanju je prihvatiti i 'ispravno' protumačiti sliku s puno manje nijansi nego što je u stvarnosti. Zato je moguće od ukupnog PROSTORA BOJA (COLOR GAMUT), prikazanog na slici 3.5.22a smanjiti obim na realno tehnički upotrebljiv. Nevolja je u tome što taj realno upotrebljiv prostor nije za sve uređaje isti. Da bi se različiti uređaji mogli iskoristiti mora se iznaći način kako ih združiti. Naredna slika prikazuje nekoliko najčešće korištenih prostora boja u uređajima od cjelokupnog prostora boja.

Slika* 3.5.22 Prostor boja i usklađivanje osobina uređaja. ( + / - )

Od cjelokupnog prostora boja, sve boje ne mogu se snimiti video uređajima, a pogotovo ne i ispisati. Kvaliteta uređaja općenito, kvaliteta optike kamere, vrsta čipa za prihvat slike, veličina piksela pisača i kvaliteta njegovih boja i mnoštvo drugih čimbenika imaju svoj doprinos u definiranju mogućnosti cjelokupnog sustava bez obzira u koje svrhe se koristi. Od cjelokupnog prostora boja najzahtjevnije su odrednice za ADOBE-ov Wide Gamut RGB koji pokriva oko 77% cjelokupnog prostora boja i Adobe RGB koji pokriva oko 50% prostora boja. Svaka aplikacija za obradu slika ima dio koji se zove 'Color Management' ili nešto slično, gdje se može izabrati koji prostor boja se želi koristiti. Danas vjerojatno najrašireniji prostor je sRGB kojeg su ga osmislili Microsoft i HP negdje oko 1996. godine, s namjerom da se osiguraju na svim monitorima iste boje. Širenjem Interneta i odlaskom web-palete u zaborav, trebalo je riješiti i pravilan opisa boja i kod PC-a (IE). sRGB prostor boja prihvatljiv je za prosječnog korisnika računala.

Windows XP podrazumno podržava sRGB. Ako se želi dodati još nekakva konfiguracija prostora boja, tada treba preuzeti i instalirati besplatnu 'Microsoft Color Control Panel' programsku potporu (zahtijeva .NET framework), koja će u {Control Panel} dodati novu ikonu {Color} preko koje se omogućava dodavanje novih profila i njihovo objedinjavanje u kartici ||Devices||-|ICEcompatible devices instaled on your system| izborom .ICM (Image Color Management) datoteka za |Displays, Printers i Scaners|. Dakle, ako uz monitor pisač i skener nisu isporučeni sadržaji s ovim datotekama (ili ih uopće nema) usuglašavanje paleta boja različitih uređaja NIJE MOGUĆE. Ne treba kupovati računalnu opremu ako uz nju nisu priloženi mediji koji sadrže navedene datoteke, jer tada rješenja glede usuglašavanja paleta nema. Ove datoteke vrlo je teško pronaći na Internetu zasebno. Kada se u programskoj potpori za obradu slika, u dijelu pod nazivom 'Color Management' prikazanom na slici 3.5.22b, usklade .ICM datoteka monitora s .ICM datotekom pisača, ostvariti će se prikaz boja u prozoru programske potpore za crtanje istovjetan rasponu boja pisača. Dakle, samo prozor programske potpore za crtanje imati će zbog usklađivanja boja manji raspon boja od sustava. Prozor programske potpore za crtanje prikazivati će CMYK prostor boja iako cijeli sustav koristi sRGB prostor boja, a emulira se AppleRGB profil. Na slici 3.5.22b ne vidi se datoteka pisača jer nije instalirana njegova .ICM datoteka.

No, grafika i pravilne boje i dalje su domena Apple-a i u najvećoj mjeri koriste ga firme za pripremu tiska. Oprema je skupa i namijenjena profesionalcima. Bolje kamere i srodni uređaju omogućavaju barem Adobe RGB prostor boja. Treba paziti na kompatibilnost, odnosno uradak napravljen u Adobe RGB prostoru boja izgledati će lošije na sRGB sustavu u odnosu na uradak napravljen u sRGB prostoru i prikazuje se na sustavu sa sRGB mogućnostima. Ako se želi koristiti Adobe RGB prostor treba ili instalirati njihovu programsku potporu koja će automatski u operativni sustav dodati ovu mogućnost ili s Adobe poslužitelja preuzeti .ICC (International Color Consortium) datoteke koje sadrže željene profile. Profili se dodaju s prethodno spomenutom Microsoftovom programskom potporom.

LCD monitor i njemu srodni monitori po tehnologiji imaju linearnu ovisnost veličine signala slike i svjetloće piksela (gamma=1), što će sustav prepoznati iz njegove .ICM datoteke i uskladiti ga s grafičkom karticom. Što se tiče linearnosti, navedeno je dobra osobitost za računalo, ali nije za TV. Ako se u PC uređaj umetne TV kartica može doći do presvijetle ili pretamne slike prikaza TV sadržaja jer gamma nije korigirana. Kod TV uređaja koji koriste LCD tehnologiju mora se ugraditi NELINEARNOST da bi se TV signal ispravno reproducirao, kako bi se dobilo okruženje kao da je u pitanju 'stara CRT'. Kod LCD TV prijamnika s priključkom za računalo treba pripaziti ima li ugrađenu korekciju 'gamme' i može li se gamma podesiti prema vrsti izvora video zapisa.

Razvoj igara i njihovo 'prebacivanje' na PC platformu s npr. neke igrače platforme, može dovesti do efekta prikaza vrlo tamne slike, jer PC sustav u odnosu na ostale igrače i računalne sustave ima najveći 'gamma'. Dobro je ako igra u svojim postavkama podešavanja ima ukomponiranu gamma korekciju. Ako nema treba podesiti gamma korekciju u postavkama grafičke kartice. Igre nisu osobite samo po tome, već i po načinu na koji su izrađene teksture i ostalo. Grafičke kartice danas sadrže toliko tranzistora i logičkih kola da je moguće prikazati vrlo uvjerljive terene i likove, ili vjerne simulacije kao na primjer Silent Hunter 4 - simulacija korištenja podmornice, ali uz ispravno podešene parametre.

SAŽETAK:

Priča o bojama ne bi bila potpuna a da se ne spomenu Internet preglednici. U samim začecima Internet ere preglednici nisu bili dizajnirani da mogu vjerno prenijeti cijelu paletu boja s monitora. Ni same grafičke kartice kao i pojedini standardi prikaza slike nisu nudili isti obim boja, odnosno dubinu boja ili još jednostavnije rečeno broj raspoloživih boja. Danas gotovo svi računalni sustavi imaju 24 bit-nu grafiku, U samim začecima web-a to nije mogla biti polazna pretpostavka. Definiran je raspon SIGURNIH-STANDARDNIH BOJA (SAFE PALETTE - WEB PALETTE) koje svaki preglednik može prikazati, a koji se temelji na pretvaranju 32 bit-ne dubine boja u 8 bit-nu. Neke od metoda pretvaranja su na primjer 'Dithering' i 'Nearest Color', a za preglednike je definirana web-paleta, nazvana još 6-6-6 jer je sadržavala šest nijansi s ravnomjernim razmakom unutar raspona boje za svaki boju posebno; crvenu, zelenu i plavu. Tako su za svaku boju definirane vrijednosti 00-33-66-99-CC-FF (0-51-102-153-204-255), što čini 6×6×6=216 standardnih web boja od cjelokupnog raspona od 255×255×255=16'581'375 boja. Prema 'Google Analytics' statistici ove stranice se gledaju s dubinom boja 32 b (92%), 24 b (3%) i 16 b (4%), što znači da više nije nužno strogo se držati web-palete boja. Moderni Internet preglednici ne 'zamaraju' se s web-paletom boja.

Vrlo značajno je ispravno podesit temperaturu boja monitora. Temperatura-toplina boje označava temperaturu izvora svjetlosti mjerenu u Kelvinima (K). Što je iznos u Kelvinima manji to svjetlo ima crveniju nijansu a kod povećavanja temperature svjetlo emitira plaviju nijansu.

Prosječna mješavina Sunčeve i nebeske svjetlosti s nešto oblaka, kakva je oko podneva na umjerenim geografskim širinama, ima temperaturu boje između 5400 K i 5900 K. Za monitor uobičajena vrijednost je 6500 K ili 7200 K. Dobro je ako monitor ima mogućnost podešavanja ove osobitosti. Dakle, sva podešavanja i korekcije odnose se na sposobnost ispravljanja i usklađivanja fizičkih razlika u sklopovlju i uređajima glede prikaza i obrade slike i za profesionalnu uporabu ova osobitost je od velikog značaja.

Izuzetak iz cijele priče je monitor za blagajnu u samoposluzi, još uvijek je CRNO-BIJELI CRT monitor dijagonale 9". Stare DOS računovodstvene aplikacije još uvijek veselo rade s 16 boja (4 bit-a) - CGA grafički standard. Slijedi EGA s 64 boje te potom VGA s 256 boja u paleti s mogućom promjenom sadržaja palete itd. Jesu li navedeni standardi umirovljeni? Nisu, koriste ih mobiteli.

Uz dosad navedeno, nedvojbeno je da je uz mikroprocesor i grafička kartica veliki potrošač energije (poneke preko 100 W). Kako se preko utora na matičnoj ploči ne može osigurati dovoljna količina energije, nerijetko grafičke kartice imaju dodatni konektor za napajanje, što znači i da izvor energije mora imati za to predviđene konektore. Naravno GPU treba hladiti i kako u malo mjesta između utora matične ploče treba osigurati dobro odvođenje toplote sve više se koristi aktivno hlađenje, odnosno sustav hlađenja s toplovodnim cijevima, radijatorom i ventilatorom za ispuhivanje toplote s radijatora. Pojedini proizvođači imaju u ponudi i vodeni blok za hlađenje GPU. Treba pripaziti na osobitosti grafičke kartice prilikom nabave. Vrlo često grafička kartica iste osnovne oznake (na primjer Radeon x800) ima i do desetak proizvodnih verzija različitih mogućnosti i cijene.