Система керування кольором (CMS)

1. Система керування кольором (CMS)

Color Management Systems (CMS) - cистема керування кольором, розроблена на основі стандартів International Color Consortium (ICC).
Задача CMS - отримання передбачуваних кольорів, не залежно від апаратної платформи або пристроїв, що використовувалися для захоплення зображення, перегляду або друкування.
Основні складові CMS: ICC-профілі, Profile connection space (PCS), Color Management Module (CMM), Gamut mapping.

Спрощена схема роботи CMS:

Коротко про суть CMS

Кожен пристрій має власний колірний простір, відповідно для кожного пристрою можна створити залежний від пристрою ICC-профіль, який саме для цього пристрою описує правила перерахунку в Profile connection space (PCS).
Кожен графічний файл (зображення) створюється у певному робочому колірному просторі і при збереженні до графічного файлу прикріплюється відповідний незалежний від пристрою ICC-профіль.
Якщо є графічний файл з прикріпленим ICC-профілем та ICC-профіль пристрою (наприклад, монітора), тоді CMS може зробити відповідні перерахунки з колірного простору графічного файлу в колірний простір монітора (максимально коректно, наскільки це можливо для кожного випадку). Докладніше дивіться нижче.

Як працює CMS у програмах з підтримкою CMS?

Розглянемо спрощену схему, як працює CMS на прикладі такої програми, як Photoshop.
Кожне зображення, яке ми відкриваємо (створюємо) у Photoshop, обов'язково відкривається (створюється) з певним Working Spaces (робочим колірним профілем), наприклад, з робочим колірним профілем sRGB.
Але від моменту, коли ми натиснули кнопку "відкрити файл" і до моменту, коли файл відкрився у вікні Photoshop, CMS у Photoshop виконує певну роботу.

Робота, яку виконує CMS

1) Зображення конвертується з робочого колірного профілю, наприклад, sRGB, в Profile connection space (PCS), наприклад, в CIE 1976 L*a*b* (Lab).
2) Значення Lab конвертуються в значення RGB по icm (icc)-профілю монітора.
3) Отримані значення передаються в драйвер відеокарти.
4) В драйвері відеокарти дані трансформуються згідно компенсаційних кривих (компенсаційні криві окремим тегом прописані в профілі монітора і завантажені в LUT відеокарти).
5) І на екрані ми нарешті бачимо результат роботи CMS у Photoshop для даного відкритого зображення.

Зауваження. Вся ця робота виконується лише для того, щоб ми побачили правильні кольори на екрані монітора, а файл як був відкритий в sRGB, так і після закриття залишиться без змін в тому ж форматі sRGB.

Зауваження. При цих трасформаціях використовується Color Management Module (CMM). А оскільки в кожній програмі з підтримкою CMS використовуються свої ноу-хау і свій Color Management Module (CMM), тому в різних програмах зображення можуть виглядати зовсім трошки по-різному навіть на профільованому моніторі.

Зауваження. В програмах без підтримки CMS зображення можуть виглядати суттєво інакше, аніж в Photoshop чи інших програмах з підтримкою CMS.

CMS нового покоління, ICC Labs, iccMAX

ICC Labs
International Color Consortium вже певний час веде розробку CMS нового покоління. Зараз, під час розробки CMS, використовується така тимчасова термінологія:
ICC Labs - назва CMS нового покоління;
V5 - назва ICC-профілів нової версії.

ICC Labs не пропонується як повна заміна існуючій зараз ICC.1, але в якості доповнення або альтернативи, на той випадок, коли вимоги не можуть бути повністю задоволені за рахунок ICC.1 * (archive).
Отже, в деяких галузях як і раніше будуть використовуватись профілі V4, чи навіть V2, за умови, що це буде відповідати існуючим потребам керування кольором.
v5 CMM декларується як така, що зможе коректно обробляти профілі V4, V2.
Проте, профілі v5 не будуть підтримуватись в поточній v4 CMM.
Докладніше на сторінці: ICC Labs * (archive).

iccMAX
Як стало відомо, на конференції ICC Developers Conference * (archive) буде опубліковано нову специфікацію, що отримає назву iccMAX. Нова специфікація спочатку буде випущена лише для публічного тестування.
І тільки потім буде затверджена у якості нового стандарту. А далі, як пропонується, iccMAX може стати частиною ISO 15076 * (archive).
Докладніше на сторінках:
Introducing iccMAX * (archive);
iccMAX * (archive).

2. ICC-профіль

ICC-профіль (ICC profile) - це набір даних, що характеризує пристрій введення або виведення кольору, або колірний простір, відповідно до стандартів, оприлюднених International Color Consortium (ICC).
Версії ICC-профілів:
- ICC v2 Specification * (archive);
- ICC v4 Specification * (archive).

Місцезнаходження ICC-профілів
Windows\System32\spool\drivers\color - для Windows.
Library/ColorSync/Profiles - для Mac OS X.

Залежні від пристроїв профілі - це профілі, що створені при профілюванні монітора та принтера. Кожен з цих профілів працює виключно з тим пристроєм, для якого такий профіль було створено під час профілювання.

ICC-профіль принтера - це файл з математичним описом кольоровідтворюючих можливостей даного принтера (кольоровідтворюючої системи "принтер-чорнило-папір-режим друку"),
що дозволяє програмам, що підтримують CMS, максимально коректно відображати кольори при друкуванні фотографій на цьому принтері.

ICC-профіль монітора - це файл з математичним описом кольоровідтворюючих можливостей даного монітора, що дозволяє програмам, що підтримують CMS та ICC-профіль монітора, максимально коректно відображати кольори на цьому моніторі. Окрім того профіль монітора як правило містить поправки (компенсаційні криві), які будуть завантажуватись в LUT-відеокарти.

Незалежні від пристроїв профілі - це профілі Profile connection space (наприклад: CIEXYZ, CIELAB) та профілі колірних просторів sRGB, AdobeRGB.



Приклади фігур колірного гамуту профілів в колірній координатній системі CIE xy:
оливковий трикутник - ProPhoto RGB,
білий трикутник - BT.2020 (Rec.2020),
сірий трикутник - AdobeRGB,
синій трикутник - DCI-P3,
чорний трикутник — sRGB (Rec.709).

3. Profile connection space (PCS)

Profile connection space (PCS) - колірний простір зв'язку між колірними профілями (проміжний колірний простір). PCS - колірний простір, незалежний від пристрою. PCS застосовується для з'єднання профілів пристрою-джерела з профілем пристрою-призначення. Найпоширеніші PCS, які розроблені International Color Consortium: CIEXYZ, CIELAB.
У 1931 році створено CIE 1931 RGB та CIE 1931 XYZ.
У 1976 році з колірного простору CIEXYZ було математично виведено колірний простір CIELab. Інша назва колірного простору CIELab - CIE 1976 L*a*b*.

4. Gamut mapping

Gamut mapping - трансформація, що має місце, коли здійснюється перетворення з одного робочого простору в інший, або перетворення з профілю одного пристрою в профіль іншого пристрою.
Всі ці трансформації виконуються модулем Color Management Module.

5. Color Management Module (CMM)

Color Management Module або Color Matching Method, або CMM (модуль керування кольором або метод зіставлення кольорів) – це «двигун», який фактично виконує роботу з керування кольором.
Отже, CMM відповідає за роботу з ICC (ICM) профілями та за колориметричні розрахунки.
Рекомендований CMM для Photoshop - Adobe Color Engine (ACE).
Приклади інших CMM: ICM 2.0 для Windows, Apple CMM, Kodak CMM, Heidelberg CMM. Можна посперечатися, яка CMM найкраща. Але оптимально у всіх програмах використовувати одну і ту ж CMM.
Докладніше на сторінках:
Color Matching Method; Adobe Color Management Module * (archive).

6. Додаток. Глосарій

Зібрання слів, що потребують пояснень, знаходиться на сторінці: "Глосарій".

Теги: Система керування кольором, Color Management Systems CMS, ICC-профіль, Profile connection space, PCS, Gamut mapping, Color Management Module, CMM.