APPUNTI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI DISPLAY LCD

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1 Circolo Fotografico Borgosesia Via Angelo Ottone n 42/ Borgosesia (VC) 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 - 1 -

2 Le impostazioni di fabbrica del monitor non sempre sono ottimali. Sono un compromesso, ogni monitor richiede un affinamento. Alcune considerazioni di base 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

3 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

4 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

5 Luminosità Contrasto 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. Gamma e gamma colore 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. 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

6 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/m 2, misurabile però solo con una sonda

7 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. Contrasto - 7 -

8 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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10 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

11 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 Contrasto al limite, dominante sulle alte luci Se insorge una dominante sulle alte luci, significa che i colori primari non raggiungono la massima luminosità contemporaneamente. 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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16 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. Gamma 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. grigio medio grigio medio Gamma corretta (2,2) Gamma errata (intenzionalmente accentuata)

17 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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19 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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21 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 8000K 12000K 16000K 6500K 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

22 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. Temperatura colore

23 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. Saturazione

24 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

25 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)

26 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 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

27 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

28 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

29 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

30 La procedura di creazione di un profilo colore segue tre fasi: Cenni su calibrazione e profilazione 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/m 2. 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

31 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

32 L utilizzo di un profilo colore richiede alcune attenzioni. Considerazioni sulla calibrazione 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

33 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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