AZ Reprodukce Barev

Úvod do problematiky správy barev zobrazovacích zařízení

Z hlediska správy barev má monitor zvláštní postavení – jednak plní funkci jak vstupního tak výstupního zařízení a dále zde nelze vymezit přesné hranice mezi kalibrací a charakterizací zařízení. V případě monitoru je totiž kalibrace a charakterizace prováděna současně. Neplatí zde pravidlo, že profil (charakterizace) pouze popisuje, ale nemění chování daného zařízení. Pokud tedy změníte aktuální profil, změní se barevné podání monitoru.* Navíc se neprovádí kalibrace a charakterizace samotného monitoru, ale celého zobrazovacího systému – tj. monitoru, grafické karty včetně jejího ovladače. Výsledky kalibrace se liší v závislosti na typu zařízení a použité metodice charakterizace.

Typy zobrazovacích zařízení:

  • CRT
  • LCD

CRT – catode ray tube

Základem CRT monitoru je trojice katod, tzv. elektronových děl, které emitují elektrony. Emitované elektrony procházejí sadou elektromagnetických čoček, které upravují jejich rychlost a dráhu a dopadají na luminofor (A). Protože záporně nabité elektrony mají tendenci se navzájem odpuzovat, je těsně před stínítkem obrazovky umístěna tzv. maska (B), která má zabránit, aby nebyl ozářen více jak jeden bod daného luminoforu.

Obr. 16: schematické znázornění funkce CRT monitoru

LCD – liquid crystal display

Co jsou kapalné krystaly?

V roztokách mají makromolekuly (látky s dlouhým řetězcem) tendenci se sbalit do klubíčka a vytvářet tzv. statistické klubko. Toto chování je motivováno dosažením minima energie. Tekuté krystaly jsou látky, které v řetězci obsahují dvojné vazby a aromatická jádra, která jim nedovolí se ve formě roztoku skládat do statistického klubka. Zjednodušeně si je můžeme představit jako tyčinky s délkou několikanásobně větší než je šířka, které vykazují určité prostorové uspořádání. Podle způsobu orientace rozlišujeme 3 základní druhy kapalně krystalických látek:

  • smektické
  • nématické
  • chirálně nématické

Ve smektické fázi jsou molekuly uspořádány rovnoběžně a vytváří vrstevnatou strukturu. Při nematickém uspořádání jsou molekuly také orientovány rovnoběžně, ale narozdíl od smektické fáze netvoří struktutu vrstev. Chirálně nématická struktura je spirála složená z postupně stáčených vrtev nématické fáze. Orientaci tekutých krystalů lze v elektrickém poli měnit.

Obr. 17: Model uspořádání tekutých krystalů

Aplikace tekutých krystalů pro výrobu zobrazovacích zařízení

Schopnosti změny prostorového uspořádání podle přivedeného napětí se využívá v konstrukci LCD dispejů. Základem kontrukce LCD displejů je linárně polarizované bílé světlo, které prochází přes vrstvu tekutých krystalů a analyzátor a poté dopadá na stínítko, na kterém jsou naneseny RGB filtry (vysvětlení polarizace světla). Polarizací světla označujeme stav, kdy kmity příčného vlnění probíhají pouze v jedné rovině. Při pohledu ve směru šíření světla se pak kmity jeví stále v jedné úsečce – viz obrázek 18.

Obr. 18: Schematické znázornění principu polarizace světla

Polarizované světlo lze získat několika způsoby, nejčastěji polarizačními filtry. Analyzátor i polarizátor si můžeme pro názornost zjednodušeně představit jako velmi úzkou štěrbinu, kterou vždy projde jen to záření, jehož kmity mají stejnou orientaci jako daná štěrbina. Je-li orientována souhlasně s rovinou šíření záření, světlo prochází.

Obr. 19: Mechanický model průchodu polarizovaného světla v případě, že polarizátor a analyzátor jsou orientovány rovnoběžně

Protože analyzátor a polarizátor jsou vůči sobě otočeny o 90° neprocházelo by bez přítomnosti tekutých krystalů analyzátorem žádné světlo.

Obr. 20: Mechanický model průchodu polarizovaného světla v případě, že polarizátor a analyzátor jsou vzájemně otočeny o 90°

Umístíme-li však mezi zkřížený analyzátor a polarizátor látku, která které stáčí rovinu polarizace (tekuté krystaly), začne část záření, která je dána průmětem do příslušného směru, procházet – na obrázku č. 21 je znázorněna zelenou barvou.

Obr. 21: Model průchodu polarizovaného světla materiálem s tekutými krystaly

Podle toho jaká je orientace tekutých krystalů v základním stavu a jakým způsobem se v elektrickém poli mění, rozeznáváme různé typy LCD displejů. Spirálovité uspořádání chirálně nematické dalo za vznik tzv. TN, TN+F LCD displejům. Chirálně nématická fáze stáčí rovinu polarizace jejíž rotace závisí na přivedeném napětí. Čím větší bude úhel pootočení, tím méně světla projde analyzátorem, který otočen oproti polarizátoru o 90° a tím menší bude jas zobrazovaného bodu. Tyto monitory se používají v kancelářských aplikacích, pro použití ke správě barev mají značná omezení. Pro práci s barvami jsou vhodnější jiné typy displejů, které využívají odlišného způsobu orientace tekutých krystalů. Jejich funkce je však principálně podobná TN, TN+F displejům a detailnější popis přesahuje záměr této kapitoly.

Způsoby kalibrace zobrazovacích systémů:

  • subjektivní způsoby
  • objektivní metody

Subjektivní metody

jsou levným prostředkem, ale mají omezenou přesnost. Jsou založeny na vizuálním posuzování a hodnocení různých grafických prvků. Oko se však v průběhu dne unavuje a ovlivňuje tak barevný vjem. Při vizuálním hodnocení je dále potřeba dbát na světelné podmínky, neboť ty také ovlivňují vnímání barev. Subjektivní metody byly primárně vytvořeny pro CRT monitory, jejich použití pro kalibraci a charakterizaci LCD displejů nepřináší příliš uspokojivé výsledky. Představitelem je například Adobe Gamma, která je dodávána spolu programy fy. Adobe nebo freewarový WiziWYG spol. Praxisoft.

Obr. 22: WiziWYG – nastavení jasu bílého a černého bodu

Objektivní metody

jsou založeny na měření barevnosti pomocí hardwarového zařízení v kombinaci s příslušným software.

Obr. 23: Objektivní kalibrace a charakterizace monitoru pomocí Eye-One Match