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[教學] 淺談色度計與光譜儀的差異

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發表於 2011-2-22 05:24:55 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

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本文章最後由 真平 於 2012-12-5 06:45 編輯

近年來由於影像精準再現的觀念逐漸推廣開來,對於顏色測量儀器的詢問度因此逐漸增加,最常被問到的就是該買什麼樣的儀器才是合適的,然而網路上總是會有些似是而非的講法,所以小弟就自已的一些經驗來跟大家分享。文章裏的截圖都出自X-rite公司

首先我們花點篇幅了解一下色彩測量原理,對於人類感知色彩量化最大的功臣就是CIE 1931 XYZ配色函數(CIE 1931 XYZ color matching functions),過程如下圖
2011-05-07_0841.png
它是利用間接的方式測量出肉眼對可見光譜400nm~700nm範圍的響應,然後每個光譜分佈都依此響應去算出一組色度座標來代表量測的顏色,詳細的過程可以參考小弟的拙作CIE 1931簡介,色彩量測儀器就是把量測對象的光源或顏色的光譜分佈套到裏面的計算而算出色度座標傳送出來,而實體上處理的方式不同就造就了兩種主要色彩量測儀器-色度計和光譜儀的不同。

理想上來說,一般色度計的做法如圖:
2011-05-07_0842.png
就是在3個或4個(藍色較弱會用2個)單色感光元件前面加符合CIE 1931 XYZ配色函數3種濾片,然後再經過電路或是韌體計算出色度座標而成,然而實務上這樣理想的光學濾片很難實現,於是中低階色度計的設計就會針對量測對像的光譜分佈而有所偷料,而高階的色度計會用更多的感光元件進行分段感光的類光譜儀設計而更接近CIE 1931 XYZ配色函數的響應曲線。所以大部份色度計對不同光譜的量測對象的適應性是有問題的,即使價格到十幾萬的色度計也是如此,例如LCD業界最常用的MINOLTA CA-210在量測LED背光源時會出現約3000K離譜的色差偏差就是一例。然而這並不是色度計完全沒用,只要這時需要利用光譜儀進行校正的動作,校正後即可對該光譜進行非常精準快速的量測。色度計跟光譜儀比較起來的優點就是量測工作範圍大、低光區量測較準確、量測速度超快、量測重覆性高。

大部份光譜儀的做法是如圖:
2011-05-07_0841_001.png
利用光色散的原理(即彩虹的成因),在色散過的光後方排列一整排的感光元件,數量依解析度及精度而不同,從數十個到數百個,然後量出色光在可見光範圍的光譜分佈,因為資料量較大,一般是傳送到電腦顯示量測結果並計算色度座標,部份在機身上會有韌體計算出來的色度座標,而色度座標這個結果在光譜儀上算是副產品。因為光譜儀量出來是色光的原始光譜,再經由軟體套上CIE 1931 XYZ配色函數算出色度座標,所以它對於不同色光或光源並沒有適應性的問題,可以在各種色光下都量得正確的結果。另外因為是量測全光譜,搭配上合適的設計就可以量測反射稿,這方面色度計很難勝任。雖然在色彩量測上光譜儀普遍可以得到較準確的結果同時有可以量測反射稿的優勢,但因為它的的感測器通常較小,且能量是分散到非常多個光感測器上訊號較弱,所以量測速度極慢、低光域量測能力較差,在顯示器色彩校正上會產生一些限制。

寫了那麼多無非是希望給網友們正確的核心觀念以免被一些道聽塗說的講法誤導,那對於要開始玩色彩的網友來說,到底買什麼東西才是合適的,我想這才是網友關心的答案。撇開spyder3跟i1display這兩款入門級的色度計,在沒有經過校正前,它們說實在的只能當做練習用的器材,準確度不太可靠,唯一好處是便宜。如果認真看待量測色彩這件事,第一支感測器一定是買光譜儀,然而一般人負擔的起的光譜儀大概只有X-rite的eye-one pro(i1pro) 或 Colormunki兩支了,前者約近4萬,後者約2萬,寫到這裏不得不讚揚一下X-rite這間公司,有它才能把光譜儀帶到如此低的價位,讓我們都能一窺色彩學的奧妙。先買光譜儀的主要原因就是前述光譜儀的優點,對光源的適應性良好,可以量反射稿。至於缺點量測速度慢,我想一般人在精準度與量測速度上的取捨應該是選精準度;至於低光量的量測不準,說實在就算它量得準,顯示器未必能調得到,如果真要調整低光區的話,可以考慮再加買後述的器材。

如果顯示器有能力且網兄真的在意低光區的準確度的話,這時在第一支光譜儀外,可以考慮再採購一支色度計,然後針對不同光譜,在光譜儀的精準工作範圍內對這支色度計進行四色校正,後續用色度計量測,這樣就可以得到精準且快速的量測結果,如果沒有經過這個動作絕大部份色度計還是沒辦法對各種光源的量測得到準確的結果,這時根據不同的應用面有許多選擇,一般玩家可以考慮買X-rite的Chroma 5,它的價位在2萬左右還算ok,低光量測比前述的入門光譜儀好一截。但如果要針對某一區域的反射物進行量測且預算充足的話,則可以考慮購買X-rite的Hubble(OTC-1000)、Minolta CS-100A,不過這價位應該就已經不是玩家願意負擔的了。
價格再上去的話,當然還有不少儀器可以選購,不過我想那是專業範圍,應該不是一般網友有興趣的,會採購到這種等級的相信對這方面有相當了解,應該是不用以考本文了。

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發表於 2011-2-28 12:20:04 | 顯示全部樓層
謝謝大大精闢的分析
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 樓主| 發表於 2011-5-7 08:51:29 | 顯示全部樓層
終於找到合適的圖片補上了
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發表於 2011-8-28 10:03:49 | 顯示全部樓層
受益良多,十分感謝。
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發表於 2012-5-4 15:35:54 | 顯示全部樓層
感謝

終於稍微懂得色度計與光譜儀的皮毛

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發表於 2012-6-1 15:52:49 | 顯示全部樓層
剛剛從國外網站訂了colormunki photo
因為跟i1display價差不大
回頭來看這篇提到的
有一個問題
難道(入門)色度計沒在出廠前就以光譜儀校正過嗎?
或者因為色度計容易衰退,每次使用前都要以光譜儀校正過
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 樓主| 發表於 2012-6-1 21:23:30 | 顯示全部樓層
cnnd 發表於 2012-6-1 15:52
剛剛從國外網站訂了colormunki photo
因為跟i1display價差不大
回頭來看這篇提到的

這個不是校正不校正的問題,是各種不同光源的適用性。
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發表於 2012-12-4 17:39:00 | 顯示全部樓層
色度計在台灣業界好像都偏好用日本Minota的系統 , 連我們英國的客戶都指定它家的機器要價21萬也 只好忍痛買下去(還好不是我出錢喔 )
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 樓主| 發表於 2012-12-5 23:01:10 | 顯示全部樓層
本文章最後由 真平 於 2012-12-5 23:01 編輯
oscarfym 發表於 2012-12-4 17:39
色度計在台灣業界好像都偏好用日本Minota的系統 , 連我們英國的客戶都指定它家的機器要價21萬也 只好忍 ...

顯示器業界大部份都是選這台,因為它有支援多點同時量測,但理論上他們還會再買一台cs-2000或是其它光譜儀做參考級儀器,不然光用色度計會出大包的。
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發表於 2012-12-6 10:20:10 | 顯示全部樓層
CS-2000A 一台要近百萬 而且每年送原廠校驗要八萬 (心痛 還好是花公司的)
只有相關業者才有需要砸這種錢
但沒有搭配這一台做四色校正 CA-210量出來的值真的不要當真
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發表於 2013-8-17 12:19:00 | 顯示全部樓層
調整顯示器真是一門深奧的學問。受教了。
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發表於 2013-9-13 10:52:53 | 顯示全部樓層
最近我單位買了一支台灣的光譜儀 , 高解析硬體+軟體大概140K 跟美國Ocean的光譜儀的價格來比較算是很低的了 ,技術是從工研院技術移轉的 , 而且最重要的是它公司在桃園要校正或是有技術問題都可以很快處理 , 提供大家參考 "東方光能" http://www.rainbow-light.com.tw/
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 樓主| 發表於 2013-10-5 19:24:18 | 顯示全部樓層
oscarfym 發表於 2013-9-13 10:52
最近我單位買了一支台灣的光譜儀 , 高解析硬體+軟體大概140K 跟美國Ocean的光譜儀的價格來比較算是很低的了 ...

台灣的影音市場目前還養不起這種價位的東西,即使再超值也沒用。
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發表於 2018-7-31 12:11:48 | 顯示全部樓層
請教真平大,可否進一步介紹色度計(例如i1 Display或是Spyder)可以如何利用光譜儀(例如i1 Pro)進行校正呢?爬文能找的中文討論非常之少。本身是有i1 Pro,但最近考慮增購一色度計。
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發表於 2018-8-5 16:24:11 | 顯示全部樓層
很可惜樓主的網站資訊因為(網站)改版之後全部消失了
只剩下這邊的部分內容可見
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 樓主| 發表於 2018-8-6 13:08:18 | 顯示全部樓層
本帖最後由 真平 於 2018-8-6 01:13 PM 編輯

誤發
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 樓主| 發表於 2018-8-6 13:15:01 | 顯示全部樓層
本帖最後由 真平 於 2018-8-6 01:31 PM 編輯
woodplus 發表於 2018-8-5 04:24 PM
很可惜樓主的網站資訊因為(網站)改版之後全部消失了
只剩下這邊的部分內容可見 ...
我這因為下篇回文的原因神隱很久沒發新文。這幾個月要開始寫些東西,但因為忙一個新生意,加上原本是布幕生意的淡季不淡,業蹟都快接近旺季,實在是忙到翻掉,以致於改版到一半就停了,後續舊文會慢慢放上去的。
新文會先發臉書粉絲頁。
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 樓主| 發表於 2018-8-6 13:15:18 | 顯示全部樓層
本帖最後由 真平 於 2018-8-6 03:17 PM 編輯
GeorgeCD 發表於 2018-7-31 12:11 PM
請教真平大,可否進一步介紹色度計(例如i1 Display或是Spyder)可以如何利用光譜儀(例如i1 Pro)進行校正呢? ...

我不確定您想要懂這些的目的,十幾年前,我好心教了一些初步校正知識給一位G開頭的網友,整天在那裏亂搞,害我整個市場行銷亂了套。

幾年前大陸開始有課程,有位經銷差點被先去上課的競爭者戳破校正很厲害的神話,找我求救,我收了些費用教他救了他,結果現在整天在那裏秀一堆証照,買一堆高級儀器,一直想要爬到我頭上,當台灣第一,騙到一些客戶。但一個人的基本程度到那裏不是短時間上這些課程就能改變,我中英文精通,十幾年嚴格的理工訓練,這個是要怎麼比啊?我早就是講師級的,只是台灣沒市場可以開課。

幾年前又有一個團體,看懂了我翻譯的東西,跑去上大陸的課程,弄懂一些色彩量測,搞一個東方影像神話,自已訂標準,說得滿嘴好影像,還挾怨報復我,整天在攻擊我跟我賣的產品。還好市場還算明智,把他們洮汰了。

最近又有一位連對焦要看晶格都不懂的大師出現,整天說的一嘴好影像,整天想要搶影像市場。

當年我花心力帶進來校正的知識,是想推廣正確的影像概念,但無形中這些知識的傳播造成一堆市場亂像,甚至被拿來當作欺騙客戶的說詞,這是我始料未及的。所以我後來沒再寫更新的東西,這就是主因。

所以一切隨緣吧!

另外提醒一下,你現在想做的事情是沒意義的,這種校正不是校一次就搞定,是每次都要校,所以你的手上常態要有光譜儀才行,即然有光譜儀,那就直接用光譜儀量就好了。
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發表於 2018-8-7 09:44:11 | 顯示全部樓層
本帖最後由 GeorgeCD 於 2018-8-7 09:49 AM 編輯
真平 發表於 2018-8-6 01:15 PM
我不確定您想要懂這些的目的,十幾年前,我好心教了一些初步校正知識給一位G開頭的網友,整天在那裏亂搞, ...

感謝真平大的經驗分享,有您真好,可以學習您的經驗。看起來似乎是世風日下,人心不古,越來越多的人不會飲水思源了。

個人只是因為在本文中看到真平大所提及可修正色度計,加上個人喜歡知其然也知其所以然,單純想要知道如此而已,其它如付出代價考量是不是會真的做甚麼,當然又是另一回事了。小弟非影視設備相關從業人員,只是工作上會接觸平面設計相關和電腦,校正電腦螢幕是經常會做並且行之有年,也一直認為理所當然的常態,但從未將其應用在個人休閒嗜好的電視上。拜真平大之賜有了些概念,也想嚐試應用在自己個人家庭劇院的老電視P50GT50W上。最近用i1 Pro(手邊可經常取得使用的有兩部)加上HCFR發現,在較暗部(30%以下)時如同真平大所說過的,小弟發現明顯有不太穩定及怪異的現象(反覆操作兩台i1 Pro都一樣,另一i1 Pro 2雖可借得但不想再試了),所以就暫時忽略此現象便可順利完成電視的調整。故也在此版提出此詢問。

這幾天也隨意到處搜尋瀏覽,也似乎找出了些進一步的概念,在此就簡略敘述一下,有錯也請指正。大略程序就是利用準確度高的光譜儀、軟體和待測標的物製作出色度計的修正檔(correction file如ccmx或ccss等...),這時便可得對暗部測量較精確快速的色度計了。

問題不在"分享"本身,而是另一端點的"人"。再次感謝真平大的知識分享。
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 樓主| 發表於 2018-8-7 20:06:25 | 顯示全部樓層
GeorgeCD 發表於 2018-8-7 09:44 AM
感謝真平大的經驗分享,有您真好,可以學習您的經驗。看起來似乎是世風日下,人心不古,越來越多的人不會 ...

以i1pro的量測能力,不應該30ire就不穩定,這應該有其它問題。
我以前的印像是投影機到20ire,電視應該可以到10ire。
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