感知色彩匹配,使用ColourSpace匹配使用不同照明技术的显示器

发布时间:2023年10月20日

窄带宽显示器,例如RGB OLED和基于激光的显示技术(以及在较小程度上WRGB OLED和RGB LED LCD)已经表明,现有的1931 CIE 2度观察者颜色匹配函数(CMF)实际上对于许多现代显示器的颜色匹配不够准确。

该问题主要是由于不同技术的光谱颜色分布差异很大,主要RGB通道的光谱带宽相对较窄,导致用于进行颜色读数的探头报告的变化不在视觉上可接受的公差范围内。从观看者的角度得到的感知是,一个显示器上的颜色与具有更宽光谱分布的其他显示器上的颜色不匹配。

人们也普遍认为,在某些显示器(如RGB OLED)的460 nm以下的蓝色区域中发射的光谱能量的量是造成这个问题的一个因素。


 同色异谱

在显示器色度学中,同色异谱是在具有不同光谱功率分布的不同显示器上匹配颜色的能力,这是由使用不同的显示技术引起的。

颜色同色异谱是基于这样的事实,即人类视觉系统只有三种类型的视锥光感受器,使得两种刺激在感知颜色上匹配而不具有相同的光谱功率分布成为可能,因此发生同色异谱颜色匹配。

由此我们得到了相反的结果-显示器的明显同色异谱故障,其中两个显示器的测量轮廓数据与测量探头报告的数字完全匹配,但从视觉上看,显示器明显不匹配,如上图所示。此处提供的信息主要基于RGB OLED显示器,但适用于使用标准校准工作流程进行校准时遭受同色异谱故障的所有显示器技术。

Sony和Judd修改

作为RGB OLED显示器的第一个来源,索尼(Sony)是第一个遇到同色异谱故障的公司之一,并迅速采用了Judd 1951修改概念,该概念是对CIE 1931进行修改的建议,波长短于460 nm。 Stiles(1955)、Ishak和Teele(1955)以及Vos(1978)进行的其他研究证实了这种修改,但由于实际原因,CIE标准从未采用这种修改。

虽然Judd修改的实际概念是有效的,但实际上它只能作为一个简单的偏移应用于测量的白色点,正是在这里发生了问题-正如索尼自己发现的那样!

索尼改变目标当索尼首次尝试处理OLED显示器的同色异谱故障时,他们发布了一组色度xy偏移值,范围从-0. 001,-0. 009,到-0. 004,-0. 013,取决于所使用的探头和要匹配的替代显示技术。

在后来的BVM和PVM显示器的白色平衡文档中,索尼将这些值减少到一组xy偏移- x=-0.006,y=-0.011。

问题是这些值实际上都不准确,因为简单地将偏移值添加到现有CMF的概念对于校正同色异谱故障来说是太大的妥协。

一个更好的方法是利用ColourSpace的内置功能来显著改善不同技术的两个显示器之间的感知颜色匹配变化,定义一个新的颜色空间白色点,而不是向探头的测量数据添加偏移。

使用ColourSpace的感知颜色匹配以下是克服显示同色异谱故障的更准确的方法,并且适用于任何显示技术。
(虽然我们在这里处理RGB OLED显示器,但该概念对于任何显示同色异谱故障的显示器都是有效的。

1) 将两个显示器放置在同一视线中,以便精确匹配。

两个不同白点的显示器

2) 选择哪个显示器是主显示器。
(In上面的大显示器更准确,因为较小的RGB OLED显示通常的绿色/青色偏色。

3) 使用正常的ColourSpace校准程序(包括探头匹配)将主显示器校准到所需的目标颜色空间标准(例如Rec 709)。

4) 在两个显示器上显示平坦的白色斑块。
请勿使用100%白色-建议使用95%至85%或略低的白色-因为这可确保不会发生峰值颜色通道削波。
此外,如果使用具有ABL/省电/动态亮度/局部调光功能的显示器,则应使用较小的贴片尺寸,以避免可能的相关颜色问题。

5) 手动调整第二个显示器的颜色(色温),使其在视觉上与主显示器相匹配使用RGB增益控件是最简单的方法。

显示器的Gain控制

感知白色点匹配

不是的显示器的默认白点不同

当感知匹配白色点时,任何其他显示功能都不相关-色域、伽马等。兴趣只在白色点。 这实际上意味着任何具有精确白色点的显示器(可以使用基于标准探头的校准来校准为精确的)。 可以用作感知参考。

例如,几乎所有标准色域LCD显示器都基于探头测量的数据提供精确的白色点,因此可以校准任何LCD显示器的白色点,并在执行校准时将其用作匹配任何其他显示器的参考。 这意味着可以使用简单的笔记本电脑屏幕,而不管其色域和/或伽马能力。

注意:这并不意味着LCD显示器是准确的开箱即用! 远不是它通常-他们必须校准有一个准确的白色点。 这也并不意味着所有的LCD显示器本身不会遭受同色异谱故障,因为宽色域RGB LED背光LCD确实也会受到影响。

在笔记本电脑屏幕上放置一个85%到95%的白色贴片,并使用探头和ColourSpace进行测量,调整RGB增益以获得准确的白色点(色温),备用显示器可以在感知上与之匹配。

在此图像中,笔记本电脑已被精确校准,以显示完美的白色点,虽然比较大的显示器更亮,但白色点在感知上是准确的。 在真实的世界中,降低笔记本电脑的亮度以匹配其他屏幕的亮度将进一步改善感知匹配。

然后可以手动调整OLED屏幕的白色点(例如通过RGB增益),以在感知上匹配笔记本电脑屏幕(和更大的屏幕)。

6)当达到感知匹配时,在实时测量模式下使用ColourSpace测量新的色温xy值,并记录xy值以供以后使用。
注:三色探头仍应使用探头匹配,以尽可能匹配两个显示器的光谱输出。

基于测量匹配的白点

7) 使用先前记录的xy值制作并保存新的颜色空间目标,并使用特定名称进行保存。

OLED Colour Space Target

8)重置对第二个显示器所做的调整,以获得感知匹配,将显示器放回其默认色温。

9)使用探头匹配将第二个显示器配置为正常,以确保最佳光谱匹配。

作为感知匹配一部分的探头匹配

作为感知匹配方法的一部分,必须将三色刺激与所使用的各个显示器上的光谱匹配,以防止由于ColourSpace颜色引擎中使用的数据不正确而导致的不准确。

10)使用ColourSpace正常创建3D校准LUT,选择新的Colour Space Target作为Source。 这将生成用于第二显示器的自定义感知匹配3D LUT,尽可能准确地将其与主显示器匹配。

OLED 校正,3D LUT 和1D LUT

克服Judd修改限制

上述方法将克服Judd修改的简化偏移方法的限制,为任何显示技术提供最佳可能匹配,同时仍然使用实际测量的轮廓数据来执行显示校准,其中在整个3D LUT生成过程中使用加权目标白色点偏移。

这种方法比校准后白色点偏移或固定探头偏移有效得多,如所建议的,并与试图克服同色异谱故障的替代校准过程一起使用。

使用ColourSpace笔记本电脑参考白色

如上所述,使用标准ColourSpace校准技术,大多数笔记本电脑屏幕都可以轻松校准,以显示完美的参考白色,因为所使用的LCD屏幕在光谱颜色分布方面的表现符合预期。

校准ColourSpace笔记本电脑屏幕的一个非常简单的方法是使用ColourSpace的DCM选项,因为这将完美地对齐屏幕的灰度,从而对齐白色点。

随着笔记本电脑屏幕精确校准正确的白色点(色温),它可以被用作视觉参考知觉颜色匹配。

使用DCM选项,用户可以快速轻松地打开/关闭应用的校正,因为当使用笔记本电脑的HDMI输出进行外部显示器的闭环显示校准时,您不希望它处于活动状态。

OLEDs 和暗光饱和度

OLED是为数不多的几种显示技术之一,它可以保持全色域(饱和度),一直到接近黑色。 这对观看图像的感知有真实的影响,并且看到将其与CRT和LCD显示器的更正常的响应相匹配如何有助于观看者对显示图像的感知是非常有趣的。

因此,在校准OLED显示器以供专业分级使用时,经常采用的技巧之一是人为地降低低光区域的饱和度,以更好地匹配更传统显示器的外观和感觉。

这是有一些真实的逻辑的,因为人类对颜色的感知随着场景亮度的下降而迅速下降。

对于使用Adjust LUT工具的ColourSpace用户,可以使用Mono Blend工具直接在LUT上执行这种去饱和。

对于那些没有调整LUT工具的人,可以通过Photoshop或类似工具使用LUT图像方法。

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