近來, 常有網友提到Huey校正後偏紅的問題, 以及Spyder2在廣色域螢幕上的校色不太正確的結果.
個人因為工作上的關係, 手邊剛好有i1 display2和CA-210.
為了瞭解廣色域校正的問題, 也跟sambad商借到Spyder2. 並受到Ln的委託, 也借到了Huey.
看來各種常見的校色器, 一時之間幾乎都到手了. 不趁這個時候把各家色度儀一個個檢驗好像過意不去.
開始測試之前, 先解釋一個觀念, 也就是校色軟體如何進行螢幕校正的整個流程.
1. 首先, 校色軟體在螢幕上顯示色塊, 並且控制色度儀進行CIEXYZ的讀取.
利用CIEXYZ的結果, 要求使用者調整螢幕RGB的強弱, 使螢幕的白點接近預期的結果, 譬如6500k.
2. 同樣的, 利用讀取的結果, 陸續修正螢幕的灰階表現, 使得各段的灰階都接近6500k
這兩個流程當中, 各自有一些因素影響校正的結果.
1. 第一個步驟中, 色度儀本身的誤差, 會造成校正後的螢幕白點, 沒辦法真正接近預期的色溫. 這是硬體造成的誤差. 譬如說想要校正成6500k, 但是色度儀的誤差卻讓你校成7000k.
2. 第二步驟的修正中, 灰階的校正不再是透過色度儀測量, 然後一階一階的修正, 這樣的方式相當冗長.
比較快速的做法是R/G/B分開測量, 得到相對應的CIEXYZ, 然後再將R+G+B得到預測的灰階色溫. 如果預測色溫與預期不同, 再以預期的色溫經過反運算得到R/G/B的分別強度, 以此來校正螢幕. 這個步驟會同時包含硬體以及軟體的誤差.
首先是硬體誤差的部分. 色度儀對於純色的準確度(指的是R/G/B), 跟中性色相比(也就是指灰/白), 本來就比較差. 所以以R/G/B來預測灰階, 更容易因為硬體的誤差而預測錯誤.
就軟體的部分, 因為LCD本身的特性, R+G+B分開測量的讀數本身就不會跟相同RGB組成的W一樣(就算用了完美0誤差的色度儀也一樣, 因為這是LCD特性造成的). 所以利用這種加成性的方式預測螢幕特性, 當然會不準. 因為軟體的計算方式與硬體特性不同, 是軟體的誤差.
但通常而言, 這裡的軟體誤差在一般應用上, 不至於造成無法接受的結果.
因此以上兩個誤差的加成, 會使校正失敗. 為了瞭解哪裡出了問題, 必須分階段的驗證.
要是硬體的問題, 無解, 送回原廠請原廠維修 (很不幸的, 原廠可能會建議你直接買新的).
如果是軟體的問題, 可能還有的救, 跟原廠反映, 請原廠推出新的軟體.
瞭解規格在說什麼
驗證之前, 先看看各個色度儀的規格:
由此圖可以看到, 色度儀在量測誤差方面, 可以分為三個部分
1. Accuracy(準確度) 色度儀所量測的CIEXYZ與真正人眼感受到的CIEXYZ之間的誤差.
2. Repeatability(重複性) 色度儀量測同一樣本, 因為儀器或環境不穩定造成的誤差.
3. Inter-Instrument Agreement(儀器間的一致性) 可以視為儀器的品質控管(QA)的好壞.
如果用打靶來比喻, 準確度高代表彈孔都落在靶心周圍 (但不代表發發正中紅心); 重複性高代表彈孔都落在一致的地方 (但不代表是落在靶心); 如果準確度高重複性又高, 那就是發發命中紅心了, 這是最理想的狀況. 至於一致性高的話, 那就是不管換誰打, 打出來的彈孔都差不多.
規格畢竟是規格, 要是儀器故障造成的個案, 在規格上是看不到的. 所以必須自行評估出類似的數據. 往後將特別針對Huey的偏紅以及Spyder2的廣色域校正失效這兩個點詳加研究.
在整個驗證中, 將以CA-210為標準儀器; 也就是說, 假設CA-210是最準確的, 以CA-210為參考.
| Spyder2 | Huey | i1 display2 | CA-210 | |
| 準確度 △x&△y | +/- 0.0035 | N/A | +/-0.004 | +/- 0.003 |
| 重複性 △x&△y | +/- 0.001 | N/A | +/-0.001 | +/- 0.001 |
由規格可看到, CA-210準確度是最佳的(但是價格將近Spyder2的100倍); 附帶一提, CA-210也是EIZO出廠用來校正螢幕Gamma的儀器. 因此是一台具有公信力的儀器.
驗證開始
至於驗證的方法, 首先提到的是重複性的部分.
除了規格表所提供的△x&△y以外, 加上MCDM的統計指標來做驗證, 所謂的MCDM也就是 "mean color difference from the mean". 與平均值的誤差(色差)的平均; MCDM相對越大, 代表儀器越不穩定, 重複性越差.
而採用的色差是CIEDE2000的色差公式. 為什麼不只採用dx和dy來表示誤差就好而加上色差? 因為dx和dy沒辦法真正對映到人眼的感受. 但我們並不在意這台儀器有多精準, 在意的是儀器本身的誤差是否可以被人眼所辨識出來, 白話一點就是"量出來的結果是不是爛到人眼感受的到".
一般來說, 色差超過0.5, 人眼就可以感受到差異; 因此一台好的儀器, 準確度和重複性最好都在色差0.5以下.
在此特別聲明, 由於不清楚原廠評估儀器準確度的方式以及環境, 所以這裡的驗證結果不見得與規格會相符, 但是驗證的方式會儘量符合我們一般使用者的使用狀況.
重複性的量測, 以一台儀器量測同樣的樣本三次, 共256個樣本, 共量測768次, 計算儀器的穩定度; 樣本是以熱機一個小時以上的TN面板產生0~255的灰階, 該面板非廣色域面板; 結果得到下表:
重複性
| △x | △y | mcdm | |
| Spyder2 | 0.00112 | 0.00035 | 0.4 |
| Huey | 0.00169 | 0.00053 | 0.12 |
| i1 display2 | 0.003 | 0.0006 | 0.19 |
| CA-210 | 0.00007 | 0.00009 | 0.04 |
CA -210不用說, 非常穩定. 排除CA-210, Spyder2有最好的x/y重複性, 但是以人眼的感受來評估時(也就是以色差的mcdm評估), Huey有較穩定的重複性. 整體而言, 儀器的穩定度都在人眼可接受範圍內. (色差<0.5人眼無法辨別)
準確度方面, 以i1校正LCD時所採用的99個色塊樣本來做測試; 這99個色塊涵蓋了螢幕所能呈現顏色的大部分範圍; 因此以這些色塊作準確度的驗證, 是有其代表意義的, 使用的面板與驗證重複性時相同. 首先來看看初步的統計結果:
準確度(未校正, 儀器未校正)
| △x | △y | mean △E | |
| Spyder2 | 0.00941 | 0.01151 | 3.87 |
| Huey | 0.005 | 0.00572 | 1.18 |
| i1 display2 | 0.05239 | 0.03343 | 12.51 |
準確度(已校正, 儀器已校正)
| △x | △y | mean △E | |
| Spyder2 | 0.00508 | 0.0066 | 2.19 |
| Huey | 0.0039 | 0.00273 | 0.78 |
| i1 display2 | 0.00119 | 0.00281 | 0.72 |
為何準確度的驗證分為兩個表: 未校正 及 已校正?
準確度(未校正) 代表以儀器原始數值所驗證的結果, 也就是我們一般使用狀況下的結果. 可以看到Huey具有最好的準確度, 平均色差僅有1.18. 而其中色差達到12的i1 dsplay2, 準確度相當的不理想!!! 這裡要特別說明的是, 我手上這顆i1 display2已經故障, 測量任何顏色皆會嚴重偏紅, 實際用來校正螢幕的話, 會使螢幕偏綠偏的很誇張(感謝sambad提供的情報) . 故障的儀器為何要加入比較呢? 雖然儀器可能因為品質或者故障而造成若干誤差, 但如果誤差很穩定而且呈現某種比例關係, 其實可以利用常用的色度儀校正方法 "四色校正" 讓色度儀校正回一定的準度. 為了讓i1 display2可以起死回生, 所以來比較看看儀器經過校正之後的結果.
校正之後可以看到, Spyder2的精準度從3.87到2.19的小幅提升, 但色差>2勉強能接受. Huey經過校正後色差已經降到1以下, 而最為驚人的i1 display2, 從最慘的色差12.51變成最好的色差0.72 , 到底發生了甚麼事情? 個人猜想i1 display2上CIEXYZ的X sensor, 可能因為碰撞或者設計不良, 造成輸出的訊號過大, 因此測量結果恆定有偏紅的現象, 但是這樣的誤差呈現固定的偏移的話, 透過四色校正是可以把儀器給起死回生的. 從結果來看校正的確有效. 因此, 這個校正方法不只對i1 display2, 對於任何一種色度儀, 都具有校正的效果. 可惜的是, 這個校正流程, 並沒有辦法配合各個校正廠商所提供的校色軟體應用在螢幕校正上. 這個方法可能只適合對於螢幕校正無可自拔, 然後又嫌原廠軟體太爛想深入研究其他校正方法的人.
量測速度
校正螢幕不只要準, 還要夠快!
想當初研究螢幕校正的時候, 測量一次要四個小時, 我想大家應該很難想像那是怎樣的情形...
對於各個色度儀的量測速度, 以UGRA(瑞士印刷學會) 用來驗證螢幕色域的35個色塊作測試. 測試結果如下:
| 總測量時間 | 單一色塊平均測量時間 | |
| Spyder2 | 97.7s | 2.8s |
| Huey | 42.1s | 1.2s |
| i1 display2 | 56.5s | 1.6s |
| CA-210 | 22.6s | 0.6s |
這回合又是CA-210奪冠, 這當然是實至名歸; 墊底的是Spyder2, 單一色塊平均量測時間竟需要2.8s; 民用色度儀速度最快的是Huey, 平均僅需要1.2s, 只需要CA-210兩倍的時間, 算是速度相當快的.
小結
校色器的比較並沒有到此就結束, 這只是剛開始, 但在繼續之前, 先就這一次測試作一結論.
以儀器的重複性(穩定度)排名 Huey > i1 display2 > Spyder2
以儀器的準確度排名(未校正) Huey > Spyder2 > i1 display2
以儀器的準確度排名(已校正) i1 display2 > Huey > Spyder2
以儀器的量測速度排名 Huey> i1 display2 > Spyder2
以儀器的價錢排名(便宜在前) Huey > Spyder2 > i1 display2
最後, 總結儀器的品質以及價錢, 以c/p排名 Huey > i1 display2 > Spyder2
此外, 這次跟Ln所商借的Huey, 據Ln的使用狀況會有偏紅的情形, 但是在我的Dell 2407WFP-HC以Huey 1.05版軟體校正的結果, 並沒有偏紅的狀況. 有可能是因為儀器在不同螢幕下有不同的誤差所造成的, 這點我還會繼續追蹤.
以上只是就硬體上的品質作驗證, 各位實際校正螢幕時, 還會因為校正軟體的好壞而影響校正結果. 關於校正軟體的部分, 後續將會繼續為大家做評估.
