“Circolo Fotografico Borgosesia”
Via Angelo Ottone n° 42/44 - 13011 Borgosesia (VC)
www.fotoborgosesia.it
presenta
“APPUNTI PER L’OTTIMIZZAZIONE
DEI DISPLAY LCD”
PER UNA MIGLIORE VISUALIZZAZIONE
IN FOTORITOCCO ED ELABORAZIONE
- cenni su spazi colore e calibrazione di Maurizio Merlo
Maurizio Merlo, 2012 - [email protected]
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Alcune considerazioni di base
• Le impostazioni di fabbrica del monitor non sempre sono ottimali.
Sono un compromesso, ogni monitor richiede un affinamento.
• A volte si regola il display ‘ad occhio’, senza un riscontro oggettivo.
Una serie di immagini dedicate è un aiuto importante per una regolazione percettiva della luminosità
e del contrasto.
• Si utilizza la risoluzione nativa del display?
Solo la risoluzione nativa dell’lcd garantisce la corretta definizione delle immagini e il mantenimento
del rapporto larghezza/altezza originale.
• Con il tempo la retroilluminazione degrada in modo non uniforme.
L’invecchiamento delle lampade di retroilluminazione causa un degrado del colore originale: compaiono
dominanti di colore e diminuisce la luminosità.
• Ogni monitor è differente da qualunque altro, anche se dello stesso modello.
Le regolazioni devono essere sempre specifiche per il singolo display e proporzionate all’ambiente
che lo circonda.
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Premesse necessarie
• Impostazioni predefinite per i drivers della scheda video.
Quasi sempre i drivers delle schede video consentono regolazioni simili a quelle presenti sul monitor.
A volte sono anche più efficaci, ma restano comunque dipendenti dal sistema operativo. Per non
creare confusione o sovrapposizioni di regolazioni, si darà per scontato che siano lasciati impostati
con i loro valori predefiniti.
• I display dei notebook.
Per i loro requisiti di spessore, consumi e costi, i pannelli lcd utilizzati sui notebook hanno sovente
un forte compromesso con la qualità visiva.
Una regolazione ottimale non è sempre fattibile.
• Approfondimenti.
Gli argomenti trattati sono esposti in modo essenziale, per essere recepiti anche da chi non ha
nozioni tecniche: questo comporta inevitabili approssimazioni utili a trasferire concetti complessi
nel modo più semplice possibile. Si consiglia a ciascuno l’esperienza di sperimentare e di adattare
questi appunti alla propria personale realtà.
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Vantaggi di una buona regolazione
Si sfrutta al meglio l’intera gamma di sfumature e di colori visualizzabili,
senza perdere le graduazioni più chiare o più scure.
Nel caso specifico della fotografia, un monitor ben regolato consente di evitare
modifiche inopportune o eccessive in fase di ritocco o di elaborazione dei files raw.
Un problema di regolazione del monitor implica che le foto elaborate
siano visualizzate “correttamente” solo sul quel monitor: i tipici
esempi sono la correzione della luminosità e della temperatura colore.
Per quanto ogni display sia differente dagli altri, un buon bilanciamento
delle regolazioni offre le maggiori possibilità che le immagini elaborate
siano visualizzate in modo accettabile anche su di altri monitor,
indipendentemente dalla loro regolazione.
In ogni caso, infatti, si riduce l’ “errore” almeno da una delle due parti.
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Regolazione percettiva e approfondimenti
La regolazione percettiva è un’esecuzione ‘ad occhio’, agendo sui controlli del monitor:
quindi molto soggettiva. Per questo ci si aiuta con immagini di test specifiche che
consentono di ottenere un’accettabile regolazione di massima.
Nonostante i nomi simili, i controlli agiscono diversamente tra monitor
CRT e LCD: ormai tutti hanno un LCD ma spesso per abitudine
si ragiona ancora come se si stesse regolando un CRT.
• Luminosità
• Contrasto
• Gamma e gamma colore
• Temperatura colore (punto di bianco)
• Saturazione
L’analisi della saturazione, attraverso una panoramica sul diagramma
di cromaticità CIE, permette di esporre i concetti di base per comprendere
la resa del colore nei display LCD e la logica alla base degli spazi colore.
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Luminosità
Nei pannelli LCD il comando “Luminosità” regola semplicemente
l’intensità della fonte di luce della retroilluminazione (lampade ccfl o led).
Si imposta così la luminosità del punto di bianco e del punto di nero.
I due valori variano in modo coerente perchè dipendono entrambi dalla luce
che proviene dal retro dei cristalli liquidi, che non risultano mai completamente
opachi nemmeno nel caso del nero puro.
Spesso la luminosità predefinita è piuttosto alta, per poter compensare
in futuro l’invecchiamento delle lampade di retroilluminazione.
In questo caso deve essere ridotta.
Un riduzione eccessiva della luminosità comporta però perdita di informazione, quindi
è necessario trovare un valore che soddisfi la visibilità e che contemporaneamente
non affatichi gli occhi. In genere per i monitor è accettabile (e consigliato dallo standard sRGB)
un valore da 120 a 140 cd/m2, misurabile però solo con una sonda.
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Contrasto
Il contrasto è la progressione, lineare o curva, con la quale i cristalli liquidi passano
dalla massima opacità alla massima trasparenza alla luce della retroilluminazione.
Il punto di grigio medio resta invariato.
Da non confondere con il contrasto del pannello LCD (es. 500:1), che è una caratteristica costruttiva del monitor e indica il rapporto fra le intensità di luce
massima e minima che può essere emessa all’osservatore.
Un contrasto corretto permette, a fronte della luminosità desiderata, che
possano essere visualizzate tutte le tonalità dei tre colori primari RGB.
Con l’aiuto delle schermate campione è necessario agire sui controlli di
luminosità e contrasto, cercando il miglior compromesso tra luminosità desiderata,
profondità del nero e completezza delle sfumature.
Per iniziare, si può riportare il display alle impostazioni
di fabbrica e iniziare la regolazione da quella situazione.
Il contrasto in genere necessita di una regolazione minore o a volte nulla.
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Luminosità e Contrasto
La prima schermata è fondamentale:
racchiude tutti gli elementi necessari alla
regolazione di base.
Agire sui controlli OSD con
l’obiettivo di riuscire ad apprezzare
contemporaneamente sia le ‘ombre’ più
vicine al nero (valori 4 e 8) che le ‘luci’ più
vicine al bianco (251 e 253).
La scala dei tasselli deve apparire uniforme, cioè si deve avere la percezione che l’incremento di
luminosità tra un tassello e il successivo sia il più possibile costante, uniforme.
I cerchi aiutano questa valutazione: visivamente la differenza fra il
cerchio al centro e quello medio dovrebbe essere paragonabile a quella
fra il cerchio medio e quello esterno. Se questo non avviene, o se due di essi
sono indistinguibili, le regolazioni sono da rivalutare.
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Luminosità e Contrasto
Il gradiente permette una regolazione ‘fine’ ed
evidenzia eventuali problemi di banding, ovvero la
mancanza di un numero sufficiente di sfumature
su tutto il gradiente o solo in alcuni tratti.
Le possibili cause sono impostazioni errate
sui drivers della scheda video (es. il numero
di colori), oppure un display che per le sue
caratteristiche non offre molte sfumature
(pannelli a 6 bit).
Un leggero banding è comunque accettabile: visto
che i 256 livelli di grigio devono essere sfumati
su alte risoluzioni il driver video è obbligato ad
introdurre delle retinature.
Esempio (volutamente accentuato) di banding
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Luminosità e Contrasto
Esempi di regolazioni errate
del contrasto: le bande colorate
evidenziano come si manifestano
progressivamente le zone
‘bruciate’.
Contrasto debole
Contrasto alto
Contrasto
eccessivo
Se insorge una dominante sulle alte luci, significa che
i colori primari non raggiungono la massima luminosità
contemporaneamente.
Contrasto al limite, dominante sulle alte luci
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E’ necessario abbassare il contrasto, fino a risolvere la
dominante, oppure agendo leggermente sui controlli RGB del
monitor (ma si rischiano altri sbilanciamenti importanti).
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Gamma
La luminosità emessa dal monitor non è proporzionale al valore digitale
inviato dal computer: serve una compensazione per ripristinare questa corrispondenza.
Il gamma è un valore matematico che determina l’entità di questa compensazione.
Un gamma di 2,2 è lo standard di fatto ormai per tutti i display e per i più diffusi profili colore (esclusi
quelli in quadricromia per la stampa). E’ diventato anche lo standard costruttivo per monitor e
display lcd: così per tutti i prodotti sul mercato il punto di grigio medio appare centrato rispetto al
bianco e al nero, e le sfumature verso gli estremi sono lineari e simmetriche.
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grigio medio
Gamma corretta (2,2)
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grigio medio
Gamma errata (intenzionalmente accentuata)
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Gamma
Il concetto di gamma si applica anche
alle sfumature di colore, non solo al gradiente bianco/nero. Si
può solo verificare il gamma del proprio display come conferma
alla validità delle regolazioni; correggerlo diventa problematico
perchè è una correzione non lineare, raramente gestita dai
controlli OSD del monitor.
Alcuni software propongono una regolazione percettiva e prevedono
sempre la creazione di un profilo personalizzato per il proprio monitor.
Questi programmi però per la loro imprecisione sono sconsigliati.
Osservare l’immagine di test da una sufficiente distanza e alla risoluzione nativa del monitor
(senza riscalatura o adattamenti). I due tipi di bande verticali devono apparire quasi indistinguibili in
corrispondenza del valore 2,2. Sono accettabili scostamenti massimi di ±0,3 tra un colore e l’altro.
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Gamma colore
La verifica del gamma colore permette di valutare la coerenza di luminosità e tonalità dei vari colori
emessi dal display. Si basa sulla proprietà visiva dell’occhio che percepisce come un grigio neutro,
acromatico, l’accostamento di due colori complementari secondo la sintesi additiva e opportunamente
bilanciati (infatti il monitor segue la sintesi additiva).
Queste coppie sono alternate in modo fitto in spazi contornati dal corrispondente grigio neutro.
Osservate da una distanza sufficiente, devono fondersi con lo sfondo senza mostare dominanti. Il test è
utile anche per valutare l’angolo di visione dell’LCD dato che è percettibile ogni minima variazione.
Se viene mostrata una dominante significativa in una o più zone, significa che la luminosità di un colore
prevale su quella del suo complementare: è consigliabile bilanciare luminosità e colori con un colorimetro.
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Temperatura colore
Il settaggio della temperatura colore in un LCD qualifica l’apparenza del bianco: se ‘freddo’
appare tendente all’azzurro; se ‘caldo’ tende al giallo-arancio. Conseguentemente, tutti colori
assumono questa tendenza e conferiscono la tonalità dell’immagine visualizzata dal display.
1800K
4000K
5500K
6500K
8000K
12000K
16000K
L’unità di misura è il grado Kelvin.
Nei controlli OSD dei monitor c’è quasi sempre la possibilità di variare la
temperatura colore. In genere vengono presentate quattro opzioni:
Caldo (5000K), Normale (6500K), Freddo (9300K), Personalizzato (R,G,B)
Il valore predefinito è 6500K, che è lo standard costruttivo per la maggioranza dei monitor e display LCD,
nonchè il punto di bianco dello standard sRGB. Per l’utente comune è praticamente la scelta obbligata.
“Caldo” e “Freddo” sono da utilizzare solo in particolari casi
di luce ambiente alterata o in contesti di prestampa.
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Temperatura colore
Una temperatura colore personalizzata, ottenuta agendo sui
controlli RGB, è necessaria essenzialmente per due esigenze specifiche:
• Correggere visivamente alcune dominanti del colore (metodo impreciso)
• Ottenere un punto di bianco molto preciso, dato che ogni monitor
ha una tolleranza che può essere anche notevole (±500K).
In questo caso è indispensabile un riscontro strumentale con un colorimetro.
I controlli RGB regolano la luminosità dei singoli colori (invece nei CRT ne regolano la saturazione).
E’ importante intervenire il meno possibile su questi controlli perchè ne consegue sempre una
diminuzione delle sfumature visualizzabili. Quindi regolazioni minime e solo se indispensabili.
Solo se il monitor ha un corretto punto di bianco è pensabile una regolazione visiva
della temperatura colore di un’immagine, per esempio in Camera Raw o Lightroom,
perchè infatti ci si basa sull’immagine a monitor.
Non esiste un’immagine di test che permetta di valutare il punto di bianco.
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Saturazione
E’ la ricchezza nativa dei colori RGB emessi dal pannello LCD;
influenza l’aspetto di tutti gli altri colori, che seguono la qualità dei primari.
All’opposto dei monitor CRT, non è regolabile dai comandi OSD
ma è una caratteristica costruttiva dei filtri colorati posti nei pannelli a cristalli liquidi.
La sua regolazione, se indispensabile, è possibile solo in desaturazione
e deve avvenire via software (dal driver della scheda video) che la simulano
combinando le altre componenti colore in sintesi additiva.
Alcuni display LCD commerciali hanno colori primari tendenzialmente saturi, perchè questo
richiede il mercato per presentare colori più vivi. Altri invece sono purtroppo desaturati, con
colori piuttosto spenti. Una categoria speciale di pannelli, denominati wide-gamut, hanno colori
primari volutamente molto più saturi del normale per poter mostrare un numero di colori elevato,
normalmente non riproducibile dai modelli comuni.
Prima di valutare la saturazione ed esaminare i colori di un monitor
è indispensabile avere un punto di riferimento certo: il diagramma CIE.
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Diagramma di cromaticità CIE
Ogni occhio umano è differente, serve però un riferimento comune (standard) per effettuare valutazioni
e confronti. Uno studio eseguito nel 1931, su di un numero elevato di persone in tutto il mondo, ha
permesso di definire un modello matematico che rappresenta i colori visibili da un’occhio umano medio.
Pur essendo una forma tridimensionale complessa,
per convenzione si semplifica in una figura
bidimensionale che considera solo i colori alla loro
luminosità massima.
Il profilo curvo esterno rappresenta lo spettro visibile
alla sua massima saturazione, mentre nel tratto
rettilineo sono sfumate le porpore.
La saturazione aumenta con la distanza
dal centro verso ai bordi.
Al centro la curva che sviluppa le temperature colore,
espresse in gradi Kelvin.
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Spazio colore sRGB
Sul diagramma di cromaticità CIE è possibile rappresentare gli spazi colore.
Sono ‘aree’ geometriche che delimitano un insieme di colori; per le periferiche come i monitor
che hanno tre colori primari in sintesi additiva, questi saranno i vertici di un triangolo.
Questo triangolo conterrà tutti i colori riproducibili
combinando per sintesi additiva i tre primari RGB.
sRGB
Lo standard sRGB è orientato alla riproduzione dei colori
con lo scopo di avere la massima compatibilità con le
periferiche standard. E’ un insieme di colori decisamente
limitato rispetto a quelli visibili dall’occhio, ma è
facilmente riproducibile da tutti i tipi di pannelli LCD.
I tre vertici (colori primari) hanno
coordinate xy definite dallo standard.
E’ previsto il punto di bianco a 6500K (D65).
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Gamut di un display
I comuni monitor LCD aderiscono allo standard sRGB, ma l’insieme dei colori che ciascun modello
può riprodurre non è esattamente coincidente con lo spazio colore standard. Questo insieme si
definisce gamut del monitor.
esempio di gamut
spazio sRGB
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L’esempio tracciato in blu rappresenta il gamut di un
monitor di media qualità. I colori primari non coincidono
con quelli dello standard sRGB. Si può dedurre che:
• Il punto di bianco è più caldo (~ 6000K)
• I rossi sono meno saturi del dovuto
• I blu hanno una saturazione corretta ma una lieve
dominante verso il magenta
• I verdi sono leggermente più saturi e leggermente virati
verso il giallo.
In pratica, sono differenze difficilmente percepibili, se
non utilizzando una sonda. E’ comunque utile esserne
consapevoli e valutare il gamut prima di un acquisto.
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Display wide gamut e AdobeRGB
I monitor wide-gamut, grazie alla maggior saturazione nativa dei loro colori primari, offrono un numero
di sfumature molto elevato: sono adatti a riprodurre lo spazio colore AdobeRGB che rispetto all’sRGB
guadagna molte tonalità nell’area ciano-verde-giallo. Include inoltre i colori del gamut medio CMYK.
wide gamut
spazio AdobeRGB
quadricromia
Proprio per la loro capacità di riprodurre discretamente
bene lo spazio colore delle periferiche in quadricromia,
sono indicati per le prove di stampa a video
(es. “prova colore” in Photoshop).
Implicano però alcune complicazioni.
E’ indispensabile profilarli con una sonda: il profilo colore
così ricavato sarà preciso, ma potrà essere sfruttato solo
dalle applicazioni che supportano la gestione del colore.
Tutti gli altri programmi verranno visualizzati con colori
errati, eccessivamente saturi.
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Esempio di confronto fra tablet
Più un display ha i primari scostati dallo standard sRGB, più sarà necessaria una profilazione con
colorimetro per una visualizzazione attendibile dei colori. In ogni caso anche un profilo dedicato
non potrà modificare i colori primari del display LCD, potrà solo correggerne l’apparenza miscelando
al meglio le tinte: quindi è sempre consigliabile analizzare il gamut già al momento dell’acquisto e
scegliere il modello con il gamut più affine allo standard sRGB e con il punto di bianco nativo più
vicino a 6500K (saranno necessarie meno correzioni).
Apple iPad 2
Apple new iPad
Asus Transformer Prime
Si nota come il nuovo iPad mostra i colori più fedeli allo standard sRGB, e copre quasi il 100% dello spazio colore.
L’iPad 2 ne copre circa l’80% con primari discostati. Il punto di bianco è per entrambi sensibilmente ‘freddo’, circa 7300K, ma più corretto nel new iPad.
L’Asus Transformer ha sicuramente tonalità più calde, con 6000K circa, ma una minore copertura complessiva dello spazio sRGB.
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Cenni su calibrazione e profilazione
Per una regolazione precisa, e per mantenerla costante nel tempo,
è necessario l’utilizzo di una sonda colorimetrica. Questo dispositivo,
appoggiato sul display, legge la tonalità e la luminosità dei colori inviati
dalla scheda video al monitor con una serie di campioni. I valori letti dalla
sonda sono confrontati con quelli originali inviati, permettendo così al
software di creare un profilo di correzione punto per punto, specifico per
quella coppia “scheda video + display”.
Questo consente innanzitutto una regolazione non lineare lungo tutto l’arco di luminosità dei tre singoli
colori primari, cosa impossibile con una regolazione percettiva e usando i soli comandi OSD.
I vantaggi di una profilazione colore sono:
• possibilità di correggere il gamma, o personalizzarlo;
• coerenza della temperatura colore scelta (es. 6500K) dalle luci alle ombre;
• affinità dei colori allo standard desiderato (sRGB, AdobeRGB, ecc.);
• possibilità di simulare la resa che avrebbe un’immagine su un’altra periferica, mostando i colori non riproducibili.
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Cenni su calibrazione e profilazione
La procedura di creazione di un profilo colore segue tre fasi:
Calibrazione. Le regolazioni richieste al profilo devono essere sempre le minime indispensabili:
serve quindi una buona base di partenza ottenuta regolando i controlli OSD, con l’aiuto della sonda.
Si deve quindi portare il display più vicino possibile ad un punto noto, es.: temperatura 6500K e
luminosità 120 cd/m2. Si sceglie poi il gamma desiderato, es. 2,2 e si procede alla calibrazione.
E’ possibile ‘fermarsi’ qua ottenendo un profilo di sola calibrazione
che non corregge i colori ma solo il gamma e il punto di bianco.
Profilazione. Con il display calibrato, la profilazione analizza numerose serie di colori e ne calcola
la correzione: tonalità e saturazione vengono affinate per ogni campione, miscelando le tre
componenti colore in sintesi additiva (infatti non sarà mai possibile variare i primari RGB dell’LCD).
Verifica. Applicando il profilo appena creato, il software rivaluta i campioni colore e ne riscontra la
differenza con i valori di riferimento. Una schermata riassuntiva evidenza i colori corretti al meglio e
quelli con problemi residui. Un indice, denominato Delta-E, quantifica l’eventuale errore: in base ai
risultati si valida il profilo oppure si procede rifacendo il percorso.
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Esempio di profilazione
Come esempio indicativo, si può esaminare un comune monitor di buona
qualità: un monitor Dell, full-hd con pannello IPS a led e di prezzo medio,
inferiore a 300 €. Un prodotto di fascia medio-alta che può interessare a chi
lavora con grafica e fotografia.
standard
profilato
Il gamut del display copre bene lo spazio colore sRGB. I primari blu e verde sono leggermente scostati
dallo standard: lo si nota infatti dal grafico prima della calibrazione. Dopo la calibrazione i risultati sono
eccellenti, salvo per i toni scuri, che sono un punto debole per la maggior parte degli LCD.
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Considerazioni sulla calibrazione
L’utilizzo di un profilo colore richiede alcune attenzioni.
In particolare nei pc con Windows, molte applicazioni e lo stesso sistema operativo ignorano parte
del il profilo: considerano solamente le correzioni della prima fase, quella di calibrazione,
ignorando le regolazioni del colore. Pertanto, solo alcuni software evoluti consentono di
visualizzare i colori correttamente.
Anche questo è uno dei motivi per i quali è meglio, se possibile, avere già una buona
calibrazione di base e ridurre al minimo necessario l’intervento delle correzioni nel profilo colore.
Se la calibrazione non è eseguita nel modo corretto, senza ponderare bene i vari parametri,
si otterrà un profilo magari validato sul proprio monitor ma le immagini elaborate risulteranno
visualizzate correttamente solo sul monitor stesso: su altri monitor
(anche se profilati altrettanto bene e validati) risulteranno visualizzate in modo errato.
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Conclusioni
Nonostante l’apparente complessità di questi argomenti, è bene
prenderne conoscenza (non è necessario approfondire eccessivamente)
per poter gestire in modo corretto il proprio lavoro di post-produzione.
Il monitor è uno strumento, e come tutti gli strumenti di lavoro
va compreso bene per poterlo sfruttare al meglio.
Un display regolato in modo errato potrebbe essere “l’anello debole
della catena” di un flusso di lavoro altrimenti ottimale.
Tenere in considerazione gli spazi colore permette di sfruttare al meglio
tutti i dati provenienti dalla fotocamera con il formato raw e di ottenere
una realistica anteprima di stampa delle fotografie o delle pubblicazioni.
Questo è un argomento che richiede approfondimenti tecnici specifici,
difficili da affrontare senza prove pratiche.
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