Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 1/13. Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren

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1 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 1/13 White Paper Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren INHALTSVERZEICHNIS 1 Einleitung srgb-monitore und Wide-Gamut-Monitore Unterschiede zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren Visuelle Unterschiede zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren Unterschiede in der Farbbeurteilung zwischen Farbmessgerät und visueller Beurteilung Tatsächliche Messungen Messung der am Monitor angezeigten Farbe Visuelle Beurteilung der am Monitor angezeigten Farbe Farbabstimmung mit Farbmessgeräten und visueller Beurteilung XYZ-Farbraum auf Basis eines Sichtfeldes von 2 und XYZ-Farbraum auf Basis eines Sichtfeldes von Tatsächliches Sichtfeld der menschlichen Wahrnehmung Kalibrierung auf Basis eines Sichtfeldes von In der Kalibriersoftware ColorNavigator integrierte Korrekturmassnahmen Weisskalibrierung auf Basis eines Sichtfeldes von Sonstige Vorkehrungen für den Farbabgleich zwischen Monitoren Zusammenfassung Nr Revision A Oktober 2008 EIZO NANAO CORPORATION

2 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 2/13 1. Einleitung Eizo Nanao Corporation vertreibt Color Graphic LCD-Monitore seit Mai Diese Monitore sind in den Bereichen Grafik, Druck und Fotografie weit verbreitet. Der Gamut (Farbraum) der Ein- und Ausgabegeräte ist in den letzten Jahren deutlich grösser geworden, wie das Aufkommen von Monitoren, Digitalkameras und Druckfarben zeigt, die den Adobe-RGB-Farbraum unterstützen. Damit einhergegangen ist eine zunehmende Verbreitung des Adobe-RGB-Workflows. Im Dezember 2004 wurde der erste Farbmanagement-Monitor vorgestellt (EIZO CG220), der den Adobe- RGB-Gamut wiedergeben konnte. Seitdem wurden mehrere Monitore mit erweitertem Gamut (Wide-Gamut-Monitore) im Markt eingeführt. Kürzlich hat man festgestellt, dass sich in bestimmten Fällen die an einem srgb- Monitor mit herkömmlichem Gamut dargestellten Farben von denen an einem Wide- Gamut-Monitor - wie den oben genannten - unterscheiden. Das vorliegende White Paper thematisiert verschiedene Aspekte der visuellen Farbabstimmung zwischen srgb-monitoren und Wide-Gamut-Monitoren. Darüber hinaus werden die in Monitoren und Kalibriersoftware integrierten Korrekturmassnahmen besprochen.

3 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 3/13 2. srgb- und Wide-Gamut-Monitore 2-1. Unterschiede zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren Tabelle 1 zeigt Color Graphic LCD-Monitore mit erweitertem Gamut und ihrer Adobe-RGB-Farbraumabdeckung (*) (Stand April 2008). Ein Vergleich zwischen srgb und Adobe RGB (ein typischer Standard für erweiterten Gamut) zeigt, dass der Adobe-RGB-Gamut im Grünbereich grösser ist als der srgb- Gamut (vgl. Tabelle 2 und Tabelle 3). Dadurch kann der Wide-Gamut-Monitor nicht nur eine genauere Darstellung der Grüntöne erzielen, sondern auch von hochgesättigten Farben, wie Cyan, Gelb und Orange, die im srgb-gamut nicht möglich ist (vgl. Abb. 1). * Die RGB-Farbraumabdeckung bezeichnet den Prozentsatz des vom Monitor abgedeckten Adobe-RGB-Gamuts. CIE XYZ Color space Monitor Adobe-RGB- Farbraum CG221 98% CG241W 96% CG222W 92% Tabelle 1: Wide-Gamut- Monitore und ihre Adobe- RGB- Farbraumabdeckung X y R 0,640 0,330 G 0,210 0,710 B 0,150 0,060 Tabelle 2: Adobe-RGB- Farbkoordinaten x Y R 0,640 0,330 G 0,300 0,600 B 0,150 0,060 Tabelle 3: RGB- Farbkoordinaten Green AdobeRGB srgb y Red Blue x Abb. 1: Gamutvergleich zwischen srgb und Adobe RGB

4 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 4/ Visuelle Unterschiede zwischen srgb- und Wide-Gamut- Monitoren Im Folgenden werden ein srgb-monitor und ein Wide-Gamut-Monitor verglichen, die beide anhand derselben Sollwerte (Targets) kalibriert wurden. Im direkten Vergleich sehen die an zwei srgb-monitoren dargestellten Farben gleich aus. Die Farbdarstellung an einem srgb-monitor und an einem Wide-Gamut-Monitor ist Gegenstand der folgenden Untersuchung. Abb. 2 zeigt links einen srgb-monitor (CG211) und rechts einen Wide-Gamut-Monitor (CG241W). Beide Monitore sind auf dieselben Sollwerte kalibriert und eingestellt (Helligkeit: 100 cd/m 2, Farbtemperatur: 5000 K, Gammawert: 2,2, Messvorrichtung: Eye-One Pro) und zeigen einen weissen Bildschirm an. Der Vergleich zeigt deutlich die Farbunterschiede zwischen den beiden Monitoren: Der srgb-monitor hat trotz Kalibrierung mit denselben Sollwerten eine bläuliche Farbe. Was macht diesen Unterschied aus? Abb. 2: Vergleich von Monitoren mit unterschiedlichen Gamuts

5 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 5/13 3. Unterschiede in der Farbbeurteilung zwischen Farbmessgerät und visueller Beurteilung Im Folgenden soll analysiert werden, warum die von einem srgb-monitor und einem Wide-Gamut-Monitor angezeigten weissen Bildschirme unterschiedlich dargestellt werden, obwohl sie mit den gleichen Sollwerten wie im Kapitel 2.2 beschrieben kalibriert wurden Tatsächliche Messungen Abb. 3 zeigt Messungen, die an den vom CG211 (srgb) und CG241W (Wide-Gamut) angezeigten weissen Bildschirmen (siehe Abb. 2 in Kapitel 2.2) mit einem Messgerät (Sichtfeld von 2, XYZ-Farbraum) durchgeführt wurden. In diesem Beispiel waren die für CG211 und CG241W durchgeführten Messungen praktisch identisch. Abb. 3: Abweichung zwischen subjektiver visuelle Beurteilung und Gerätemessung

6 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 6/ Messung der am Monitor angezeigten Farbe Zur Messung von Farben an einem Monitor diente folgendes Verfahren: (1) Die Spektralverteilungseigenschaften des Monitors und die Messempfindlichkeit (RGB) der Messvorrichtungen werden multipliziert (XYZ-Wert). (2) Der anhand der vorstehenden Multiplikation ermittelte XYZ- Wert wird zur Berechnung der Farbkoordinaten herangezogen. Abb. 4 zeigt die Spektralverteilungseigenschaften der Monitore CG211 und CG241W. Die Abbildung weist eine deutliche Differenz zwischen einem srgb-monitor und einem Wide-Gamut-Monitor in Bezug auf die Welleneigenschaften in Nähe des Grünwerts aus (Wellenlänge 450 bis 550 nm). Die durch die Messung ermittelte Farbe ist sowohl durch die Spektralverteilungseigenschaften des Monitors, als auch durch die Empfindlichkeit (RGB) des Messgeräts bedingt. Die Messung der XYZ-Werte (Zahlen in Rot) ist in bestimmten Fällen gleich, obwohl durch das Messgerät ganz unterschiedliche Farbanteile abgeschnitten werden und damit für die Messung unsichtbar bleiben. Die braunen Flächen in den Abbildungen rechts zeigen die Differenz. Da die Messung der XYZ-Werte für CG241W und CG211 gleich ausfällt, gelten die von den beiden Monitoren angezeigten Farben in Bezug auf die Gerätemessung als "identisch". Produkt der Eigenschaften von CG241W und der Empfindlichkeit des Messgeräts Messung mit Messgerät Z Y X X Y Z CG241W Produkt der Eigenschaften des CG211 und der Empfindlichkeit des Messgeräts Spektralverteilung des Monitors Empfindlichkeit des Messgeräts X Y Z CG Abb. 4: Produkt der Spektralverteilungseigenschaften des CG211/CG241W und der Empfindlichkeit des Messgeräts

7 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 7/ Visuelle Beurteilung der am Monitor angezeigten Farbe Zur "Messung" von Farben an einem Monitor anhand visueller Beurteilung diente folgendes Verfahren: (1) Die Spektralverteilungseigenschaften des Monitors und die visuelle Empfindlichkeit (RGB: technisch werden diese als LMS- Zapfen bezeichnet) der Augen werden multipliziert (übereinandergelegt). (2) Der anhand der vorstehenden Multiplikation ermittelte RGB- (LMS)-Wert wird zur Farbbeurteilung herangezogen. Obwohl die vorstehend beschriebene "Messung" eigentlich eher eine "Auslegung" als ein arithmetisches Verfahren ist, entsprechen die Messprinzipien denen eines Messgeräts. Die visuelle Beurteilung, ergibt sich aus der Überlagerung der Spektralverteilungseigenschaften des Monitors mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Wenn die Messungen mit dem Messgerät (Kapitel 3-2) von denen einer visuellen Beurteilung abweichen (d.h. A, B, C oder A, B, C weichen von den Messwerten ab), folgt daraus, dass die Empfindlichkeit des Messgeräts von der Empfindlichkeit des menschlichen Auges abweicht. Produkt der Eigenschaften des CG241W und der Empfindlichkeit des menschlichen Auges Z Y X Visuelle Wahrnehmung? X Y Z CG241W A B C Produkt der Eigenschaften des CG211 und der Empfindlichkeit des menschlichen Auges Spektralverteilung des Monitors Empfindlichkeit menschlichen Auges des Abb. 5: Produkt der Spektralverteilungseigenschaften des CG211/CG241W und der Empfindlichkeit des menschlichen Auges X Y Z CG211 A B C

8 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 8/13 4. Farbabstimmung mit Farbmessgeräten und visueller Beurteilung Nachfolgend werden Verfahren zur Farbabstimmung mit Messgeräten und mit visueller Beurteilung besprochen XYZ-Farbraum auf Basis eines Sichtfeldes von 2 und von 10 Die häufig verwendeten Farbmanagementregeln vereinbaren die Verwendung des XYZ- Farbraums auf der Basis eines Sichtfeldes von 2 (auch X 2 Y 2 Z 2 Farbraum genannt) für Messgeräte. Der auf einem Sichtfeld von 2 beruhende XYZ-Farbraum wird selbstverständlich auch zur Kalibrierung von Monitoren und zur Anfertigung von Farbprofilen verwendet. Die Grundlage für den XYZ-Farbraum ist ein Farbabstimmungs-Experiment mit einem Sichtfeld von 2. Die Angabe von "2 " im "Sichtfeld von 2 " bezieht sich auf das Sichtfeld aus der Blickrichtung eines Betrachters auf ein Objekt (Abb. 6). Später durchgeführte Versuche zeigten jedoch, dass die Spektralempfindlichkeit je nach Breite des Bildes, das auf die Netzhaut des Betrachters einfällt, variiert. Deshalb hat die CIE (International Commission on Illumination) im Jahr 1964 einen zusätzlichen Farbraum auf der Basis eines Sichtfeldes von 10 eingeführt (X 10 Y 10 Z 10 -Farbraum). Dennoch hat sich der XYZ-Farbraum auf Basis des Sichtfeldes von 2 als De-facto-Standard für das Farbmanagement durchgesetzt. Abb. 6: Sichtfeld von 2 und von 10

9 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 9/ Tatsächliches Sichtfeld der menschlichen Wahrnehmung In vielen Fällen werden bei der tatsächlichen Arbeit an Monitoren ganze Bildschirme beobachtet und miteinander verglichen, wie in Abb. 7 gezeigt. Daher ist davon auszugehen, dass die tatsächlichen Betrachungsbedingungen für die Farbabstimmung von Monitoren eher einem Sichtfeld von 10 als einem Sichtfeld von 2 nahekommen. Betrachtet man Monitore mit einer Bildschirmgrösse von 21x24 Zoll (53,34x60,96 cm) aus einer typischen Entfernung von einem Meter, liegt das Sichtfeld zwischen ca. 22 und 25. Abb. 7: Tatsächliches Sichtfeld in der Praxis -

10 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 10/ Kalibrierung auf Basis eines Sichtfeldes von 10 Viele Labormessgeräte können Messungen auf Basis eines Sichtfeldes von 2 und von 10 durchführen. Im vorliegenden Fall wird die Kalibrierung mit einem Sichtfeld von 10 durchgeführt, und zwar gestützt auf die Annahme aus Kapitel 4.2, dass Messungen über einem Sichtfeld von 10 die in der Praxis vorherrschenden Bedingungen besser wiedergeben. Wie in Abb. 8 gezeigt, erscheinen die Bildschirme beider Monitore subjektiv gleich weiss, was darauf hinweist, dass die Kalibrierung anhand eines Sichtfeldes von 10 subjektiv genauer ist als eine auf Basis von 2, wodurch sich wiederum die Genauigkeit des Weissabgleichs verbessert. Das bestätigt zudem, dass die Kalibrierung von Messinstrumenten für Endanwender auf ein Sichtfeld von 10 zu besseren subjektiven Ergebnissen führen würde. Abb. 8: Ergebnisse der Kalibrierung mit einem Sichtfeld von 10

11 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 11/13 5. In der Kalibriersoftware ColorNavigator integrierte Korrekturmassnahmen Nachfolgend werden die verschiedenen, in ColorNavigator integrierten Korrekturmassnahmen besprochen, die dazu beitragen, die Farbabstimmung zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren (Adobe RGB) zu verbessern Weisskalibrierung auf Basis eines Sichtfeldes von 10 Wie in Kapitel 4.1 beschrieben, beruhen bei der herkömmlichen Kalibrierung von Monitoren die Einstellungen und Messungen auf den XYZ-Werten des XYZ-Farbraums auf einem Sichtfeld von 2. Im Unterschied dazu erfolgt die visuelle Beurteilung der Bildschirmfarben von zwei Monitoren durch einen menschlichen Betrachter auf der Betrachtung der Farben über einen bestimmten Bildschirmbereich, wie in Abb. 5 gezeigt. Die tatsächlichen Bedingungen kommen den Bedingungen in einem Sichtfeld von 10 daher näher als einem Sichtfeld von 2. Die CIE (International Commission on Illumination) empfiehlt zudem die Verwendung des XYZ-Farbraums auf der Basis eines Sichtfeldes von 10 für alle Messungen und Beurteilungen eines Sichtfeldes, das grösser als 4 ist. Die Kalibrierungssoftware ColorNavigator (Vers. 5.1 und höher) zeichnet sich durch eine "Multiple Monitor Matching"-Funktion aus (vgl. Abb. 9), die zur Weisskalibrierung auf das Sichtfeld von 10 zurückgreift. Durch Integration der "Multiple Monitor Matching"- Funktion ist man mit ColorNavigator in der Lage, die Genauigkeit der Farbabstimmung zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren zu verbessern.(*) * ICC-Profildaten werden mit dem Sichtfeld von 2 ermittelt. Abb. 9

12 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 12/13 6. Sonstige Vorkehrungen für den Farbabgleich zwischen Monitoren Die Farbabstimmung von Monitoren kann auch durch die Leistungsmerkmale und Eigenschaften von LCD-Monitoren beeinträchtigt sein, u.a. von Unterschieden in Bezug auf Kontrastverhältnis, Farbtoneigenschaften und Gleichmässigkeit. Diese Probleme wurden mit den nachfolgend beschriebenen Massnahmen gelöst. Unterschiede im Kontrastverhältnis: Bestimmte Unterschiede im Kontrastverhältnis sind sogar zwischen zwei Color Graphic LCD-Monitoren aus unterschiedlichen LCD-Modulen oder -Bauarten sichtbar. Die Kontrastleistung variiert mit unterschiedlichen LCD-Modulen oder -Typen, ein Faktor, der bekanntermassen die Farbabstimmung von Monitoren beeinträchtigt, insbesondere im unteren Tonwertbereich. In diesen Fällen lassen sich die Auswirkungen dieser Unterschiede im unteren Tonwertbereich zwischen zwei Monitoren minimieren, indem man denselben Sollwert für den Schwarzpegel in ColorNavigator einstellt. Da die Software standardmässig auf "Minimalwert" eingestellt ist, wird der genannte Effekt verringert, wenn man diesen Wert für beide Monitoren auf denselben Wert einstellt. Unterschiede im Tonwert: Unterschiede in der Tonleistung lassen sich nicht benutzerseitig einstellen. Bei Color Graphic LCD-Monitoren wird der Tonwert für jedes Produkt werksseitig eingestellt, um eine hohe Qualität der Tonwerteigenschaften zu erzielen. Gleichmässigkeit: Die meisten Monitore der Color Graphic LCD-Monitoren, u.a. die Modelle CG211, CG221, CG301W, CG241W und CG222W, weisen sogenannte "Digital Uniformity Compensation"- Schaltungen auf, mit denen eine gleichmässige Helligkeit und Farbe am Bildschirm erzielt wird. Manuelle Einstellfunktion: Um die Anforderungen von Benutzern mit noch höheren Ansprüchen zu erfüllen, bietet ColorNavigator die Möglichkeit zur manuellen Abstimmung, u.a. für Weisspunkt, Helligkeit, Tonwerte und eine 6-Farben-Abstimmung zur Erzielung einer sehr hohen Farbabstimmungsgenauigkeit. Diese Funktionen erleichtern die visuelle Optimierung der Farbabstimmung. ColorGraphic-Displays

13 Farbabgleich zwischen srgb- und Wide-Gamut-Monitoren 13/13 7. Zusammenfassung Bei der Farbabstimmung von Monitoren mit unterschiedlichen Gamuts ist unbedingt zu berücksichtigen, wie die Benutzer die Bilder am Monitor vergleichen und wie sie die Ergebnisse dieser Beobachtungen auf die tatsächlichen Messungen und Analysen anwenden. Dieses White Paper hat dargelegt, warum es sinnvoll ist, für den Weissabgleich unterschiedlicher Monitore nicht das herkömmliche Sichtfeld von 2 zu verwenden, sondern ein Sichtfeld von 10. Das kommt der subjektiven visuellen Beurteilung am nächsten. Um jedoch eine hochgenaue Kalibration und Profilierung einzelner Schirme zu erzielen, nutzen Color Graphic LCD-Monitore und die Kalibrierungssoftware ColorNavigator die für den XYZ-Farbraum geltende Grundlage des Sichtfeldes von 2. Alle Produktbezeichnungen sind Marken oder eingetragene Marken der jeweiligen Gesellschaften.