色彩管理实操—色度计的校正

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色彩管理实操—色度计的校正

物体的颜色可以用亮度饱和度色调来描述,通常把饱和度、色调称为色度。为了描述各种颜色,必须测试它的亮度色度坐标

亮度表示物体的明亮程度,通常用cd/m2或尼特表示。

色度可以用CIE1931-XYZ计色系统的两个坐标x,y标定,也可以用其它计色系统标定。

色度坐标可以表示颜色的浓淡程度(饱和度)和种类(色调)。

光学测量仪器根据工作原理一般可以分为分光型的光谱仪分色型的色度计

分光型辐射亮度计一般采用分光型测量法,分光型仪器由传感器阵列组成的传感器模块完成光电转换,传感器的每个单元对应特定的波长,传感器分别测量发光体在不同波长的光谱功率分布或亮度特性,然后由光谱数据计算求得三刺激值XYZ,可以测量光源光谱能量分布,辐射度、亮度、色度。(不同等级的光谱仪器传感器阵列大小是有区别的,如128像素、256像素、512像素等。参考https://gaiamount.com/academy/detail/1236)

CIE标准光谱光效率函数CIE配色函数曲线以数据的形式储存在仪器内,用它来处理待测光源的光谱能量分布数据。可以避免由于传感器灵敏度匹配引起的测量误差,因此特点是精度高,但是测量慢,价格高,体积大。可以适应高精度数据需求,可以根据被测光源特性给分色型色度计做校正。

分色型的色度计一般采用三刺激值测量法,是使用三片光谱敏感度吻合CIE三刺激值配色函数曲线的滤光片,用以测量光源色彩的仪器。

这类仪器传感器一般是光电二极管,将入射光线转化为电信号,直接产生CIE标准的XYZ三刺激值。这类传感器的精度有限,和CIE敏感度曲线又一定误差,必须用与被测光源光谱特征相近的标准光源对色度计进行校正,在平面显示校正时,通常是用光谱仪根据对被测试光源的测量结果校正色度计。

三刺激值的测量方法优点是速度快,价格低,缺点是精度差,必须根据被测显示屏的光谱特征做校正数据,才能减小测量误差。

下面根据分色型色度计必须由分光型光谱仪校正误差的工作原理,举例说明用光谱仪CS2000校正三刺激值色度计K10的工作流程和方法(色度计和光谱仪的校正组合很多,这里只是举例说明工作流程,例如还可以采用CS2000校正CA210/CA310系列等)。

K10是美国Klein Instruments(http://www.kleininstruments.com/)公司系列产品。

主要特点:快速高质量的色度计、精度高,低光性能好、大口径光学感应,大尺寸光电二极管、金属及高强度塑料外壳轻便耐用便携,可以保证长时间工作。

CS2000是日本柯尼卡美能达(KONICA MINOLTA)公司系列产品(http://www.konicaminolta.com.cn)。

主要特点:分光型辐射亮度计、512像素的传感器阵列、可测最低亮度:0.003cd/m2,在低亮时也能保证高精度和快速测量(1cd/m2测量时间为5秒)、最高可测对比度100000:1,1°测量角度时亮度范围0.03-5000cd/m2、仅5nm的半波宽:可以保证在整个可见光范围内色度的精确测量。

用CS2000校正K10,可以由厂家软件写入K10内部,也可以借助色彩管理软件的探针校正功能写到PC上储存在电脑软件中,其原理都是一样的。

需要的仪器设备及软件(以下设备及软件可以根据需求自行替换,操作方法类似):

CS2000、K10、PC、TruecolorNavigator,线材(USB连接线等),目标监视器。

 

首先,搭建环境

K10通过USB连接到PC,CS2000开机对准屏幕中心(尊正监视器可以打开测光表辅助判断中心点,对准中心后要关闭测光表),被测试目标监视器根据背光及平板显示类型要提前预热,CCFL预热1-1.5小时;LED预热30-60分钟;OLED预热10-15分钟。

如果目标监视器可以关闭校正,需要还原校正前原始色度进行测试(尊正监视器可以如图选择both,同时关闭1DLUT和3DLUT,显示屏色度的原始效果)。

PC端打开TruecolorNavigator软件连接CS2000,点击灰阶测试图标,把测试窗口拖到目标显示设备(提前通过HDMI,DP转DVI-D的方式接入监视器)进行一次测试,看一下监视器的色彩等指标,方便和K10的读取结果进行比较,注意保存结果:

PC端再次打开TruecolorNavigator软件连接K10,进行一次测试,看一下监视器的色彩等指标,方便和做完OFFSET数据校正后K10的读取结果进行比较

然后点击软件左上角的设置-K10-进入仪器配置页面,点击校正

将出现的色度计校正窗口拖到目标显示器中心

然后依次点击红、绿、蓝、白,仪器对准的窗口会出现不同的测试卡,分别点击测量,可以出现4行数据。

移开K10,再次点击红、绿、蓝、白,用CS2000对准目标监视器中心测试4次(用X、Y、Z的方式),分别手工把数据输入参考数据一栏

全部输入完成后,点击校正,会自动生成一个校正矩阵,校正矩阵下方数值会发生变化

这时K10就已经被校正过了,如果需要验证,可以再次点击测量红、绿、蓝、白,验证测试结果是否接近CS2000的参考测试数据,如果值接近,就可以关闭校正窗口,但是如果想长期保存仪器校正结果,需要在菜单上方点击保存配置

会生成一个后缀.alg的色度计校正文件,当下次连接此色度计时,导入.alg设置校正矩阵就会生效,可以在设置菜单再次确认,校正矩阵有有效数据

到这一步,可以再次测试目标显示器,验证效果:

 

对比图

效果非常明显,经过色度计校正RGBLevels,DE2000,亮度等指标,接近CS2000光谱仪的测试结果。但是要注意,一种背光类型或光谱特征接近的显示面板就要做一组校正矩阵数据。这样的仪器组合可以很大程度利用色度计和光谱仪的优点,更好的完成显示设备校正流程。

 

专业领域色彩管理软件中都有类似的校正流程

LightSpaceCMS

(https://www.lightillusion.com)

 

CalMAN

(http://calman.spectracal.com/)

 

 

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