Calibración de color

El objetivo de la calibración del color es medir y / o ajustar la respuesta del color de un dispositivo (entrada o salida) a un estado conocido. En términos del International Color Consortium (ICC), esta es la base para una caracterización de color adicional del dispositivo y posterior creación de perfiles. En flujos de trabajo que no son ICC, la calibración se refiere a veces al establecimiento de una relación conocida con un espacio de color estándar de una sola vez. El dispositivo que se va a calibrar a veces se conoce como fuente de calibración; el espacio de color que sirve como estándar a veces se conoce como objetivo de calibración. La calibración del color es un requisito para todos los dispositivos que toman parte activa de un flujo de trabajo gestionado por color, y es utilizado por muchas industrias, como producción de televisión, juegos, fotografía, ingeniería, química, medicina y más.

Flujo de información y distorsión de salida
Los datos de entrada pueden provenir de fuentes de dispositivos como cámaras digitales, escáneres de imágenes o cualquier otro dispositivo de medición. Esas entradas pueden ser monocromas (en cuyo caso solo se debe calibrar la curva de respuesta, aunque en algunos casos seleccionados también se debe especificar el color o la distribución de potencia espectral a la que corresponde ese único canal) o especificadas en color multidimensional – más comúnmente en el modelo RGB de tres canales. En la mayoría de los casos, los datos de entrada se calibran frente a un espacio de conexión de perfil (PCS).

Uno de los factores más importantes a considerar cuando se trata de la calibración del color es tener una fuente válida. Si la fuente de medición de color no coincide con las capacidades de visualización, la calibración no será efectiva y dará lecturas falsas.

Los principales factores de distorsión en la etapa de entrada provienen de la amplitud no lineal de la (s) respuesta (s) del canal, y en el caso de una corriente de datos multidimensional las respuestas de longitud de onda no ideales de los filtros de separación de color individuales (más comúnmente una matriz de filtros de color (CFA) )) en combinación con la distribución de potencia espectral de la iluminación de escena.

Después de esto, los datos a menudo circulan en el sistema traducidos a un espacio de trabajo RGB para su visualización y edición.

En la etapa de salida cuando se exporta a un dispositivo de visualización como una pantalla CRT o LCD o un proyector digital, la computadora envía una señal a la tarjeta gráfica de la computadora en la forma RGB [Rojo, Verde, Azul]. El conjunto de datos [255,0,0] señala solo una instrucción del dispositivo, no un color específico. Esta instrucción [R, G, B] = [255,0,0] hace que la pantalla conectada muestre Rojo al máximo brillo alcanzable [255], mientras que los componentes Verde y Azul de la pantalla permanecen oscuros. El color resultante que se muestra, sin embargo, depende de dos factores principales:

los fósforos u otro sistema que produce una luz que cae dentro del espectro rojo;
el brillo general del color resulta en la percepción de color deseada: una fuente de luz extremadamente brillante siempre se verá como blanca, independientemente de la composición espectral.
Por lo tanto, cada dispositivo de salida tendrá su firma de color única, mostrando un cierto color de acuerdo con las tolerancias de fabricación y el deterioro del material a través del uso y la antigüedad. Si el dispositivo de salida es una impresora, los factores de distorsión adicionales son las cualidades de un lote particular de papel y tinta.

Las cualidades conductivas y el cumplimiento de las normas de los cables de conexión, los circuitos y el equipo también pueden alterar la señal eléctrica en cualquier etapa del flujo de la señal. (Un conector VGA parcialmente insertado puede dar como resultado una pantalla monocromática, por ejemplo, ya que algunos pines no están conectados).

Percepción del color
La percepción del color está sujeta a los niveles de luz ambiental y al punto blanco ambiental; por ejemplo, un objeto rojo se ve negro con luz azul. Por lo tanto, no es posible lograr una calibración que haga que un dispositivo se vea correcto y consistente en todas las condiciones de captura o visualización. La pantalla de la computadora y el objetivo de calibración deberán considerarse en condiciones de iluminación controladas y predefinidas.

Técnicas y procedimientos de calibración
La forma más común de calibración tiene como objetivo ajustar las cámaras, escáneres, monitores e impresoras para la reproducción fotográfica. El objetivo es que una copia impresa de una fotografía parezca idéntica en saturación y rango dinámico al original o un archivo fuente en una pantalla de computadora. Esto significa que se deben realizar tres calibraciones independientes:

La cámara o el escáner necesita una calibración específica del dispositivo para representar los colores estimados del original de una manera no ambigua.
La pantalla de la computadora necesita una calibración específica del dispositivo para reproducir los colores del espacio de color de la imagen.
La impresora necesita una calibración específica del dispositivo para reproducir los colores del espacio de color de la imagen.
Estos objetivos pueden realizarse a través de la traducción directa de valores desde el origen al objetivo, o utilizando un espacio de color de referencia conocido común como término medio. En el sistema de perfil de color más utilizado, ICC, esto se conoce como PCS o «Espacio de conexión de perfil».

Cámara
La calibración de la cámara necesita un objetivo de calibración conocido para fotografiarse y la salida resultante de la cámara se convertirá en valores de color. Luego, se puede construir un perfil de corrección usando la diferencia entre los valores de resultado de la cámara y los valores de referencia conocidos. Cuando dos o más cámaras necesitan ser calibradas relativamente entre sí, para reproducir los mismos valores de color, se puede usar la técnica del mapeo de color.

Escáner
Para crear un perfil de escáner, necesita una fuente de destino, como un objetivo IT8, un original con muchos campos de color pequeños, que el desarrollador midió con un fotómetro. El escáner lee este original y compara los valores de color escaneados con los valores de referencia del objetivo. Teniendo en cuenta las diferencias de estos valores, se crea un perfil ICC que relaciona el espacio de color específico del dispositivo (espacio de color RGB) con un espacio de color independiente del dispositivo (espacio de color L * a * b *). Por lo tanto, el escáner puede emitir con fidelidad de color a lo que lee.

Monitor
Para calibrar el monitor, un colorímetro se fija de forma plana a la superficie de la pantalla, protegido de toda la luz ambiental. El software de calibración envía una serie de señales de color a la pantalla y compara los valores que realmente se enviaron con las lecturas del dispositivo de calibración. Esto establece los desplazamientos actuales en la pantalla a color. Según el software de calibración y el tipo de monitor utilizado, el software crea una matriz de corrección (es decir, un perfil ICC) para los valores de color antes de enviarlo a la pantalla o da instrucciones para alterar el brillo / contraste de la pantalla y los valores RGB a través del OSD . Esto sintoniza la pantalla para reproducir con bastante precisión la parte dentro de la gama de un espacio de color deseado. El objetivo de calibración para este tipo de calibración es el de papel de impresión iluminado por luz D65 a 120 cd / m2.

Impresora
El perfil ICC para una impresora se crea al comparar un resultado de impresión de prueba utilizando un fotómetro con el archivo de referencia original. El diagrama de prueba contiene colores CMYK conocidos, cuyos desplazamientos a sus colores reales L * a * b * escaneados por el fotómetro dan como resultado un perfil ICC. Otra posibilidad para el perfil ICC de una impresora es utilizar un escáner calibrado como dispositivo de medición para el diagrama de prueba CMYK impreso en lugar de un fotómetro. Se necesita un perfil de calibración para cada combinación de impresora / papel / tinta.