Колориметр. Спектрофотометр

Вступ

Для профілювання моніторів використовують спеціальні вимірювальні прилади - колориметри та спектрофотометри. Для профілювання принтерів використовують спеціальні вимірювальні прилади - спектрофотометри.

1. Плутанина з назвами

Плутанина з численними назвами спектрофотометра i1 Pro була ще за часів GretagMacbeth.
Коли GretagMacbeth та X-Rite об'єдналися, плутанина з назвами спектрофотометра i1 Pro продовжилась і ще додалась плутанина з назвами колориметра i1 Display Pro.
Замість того, щоб зробити єдину назву для спектрофотометра i1 Pro, а вже в програмному забезпеченні вказувати, який функціонал доступний, GretagMacbeth/X-Rite наплодили десятки назв одного і того ж спектрофотометра i1 Pro (EyeOne Pro, iOne Pro, i1 Pro, i1 Basic, i1Photo LT, i1 Photo, i1 Design LT, i1 Design, i1 Proof, i1 XT, i1 Pro Basic, i1 Pro Photo, та чимало інших назв). І це ще я не згадував "погіршені" версії i1 Pro, в яких штучно обмежувався той чи інший функціонал.
Замість того, щоб зробити єдину назву для колориметра i1 Display Pro, X-Rite наплодила "покращені", "погіршені" версії по суті одного і того ж колориметра, потім зробила ребрендинг... потім ще один.
І це ще я не згадував i1 Display Pro, які випускались під брендами інших виробників, Quato, NEC і т.д., і т.п.
Це не лікується.

2. Огляд колориметрів та спектрофотометрів

Колориметри

Колориметр i1 Display Pro, розроблений компанією X-Rite у 2011 році.
i1 Display Pro - базова модель. В наступні роки випускалась все та ж модель, але вже під іншими назвами, наприклад, ColorChecker Display Pro і т.д., і т.п.
Також існує "покращена" модель, але "покращення" настільки мізерні, що на них можна не звертати увагу. Наприклад, i1 Display Pro Plus. В наступні роки випускалась все та ж модель, але вже під іншими назвами, наприклад, ColorChecker Display Plus і т.д., і т.п.
Також існує "погіршена" версія i1 Display Pro, зі штучно обмеженим функціоналом, яка отримала назву ColorMunki Display. В наступні роки випускалась все та ж модель, але вже під іншими назвами, наприклад, i1 Display Studio, ColorChecker Display і т.д., і т.п.
Зрештою, в черговий раз перейменовані, i1 Display Pro та його "покращені" та "погіршені" версії тепер доступні виключно через партнера з продажів Calibrite.
Джерела: i1 Display Pro * (archive), i1 Display Pro,
ColorMunki Display * (archive), ColorMunki Display,
Різниця між i1 Display Pro та ColorMunki Display.

Зображення. Колориметр i1 Display Pro

Спектрофотометри

Спектрофотометр i1 Pro був розроблений GretagMacbeth десь у 2001 році.
У 2006 році GretagMacbeth увійшла до складу X-Rite.
З 2006 року до 2012 року спектрофотометри Gretag Macbeth i1 Pro випускались вже під брендом X-Rite.
Крок спектральних замірів i1 Pro - 10 нанометрів (3.5nm physical sampling interval and 10nm optical resolution).
Існували такі ревізії: "А", "В", "D".
i1 Pro виготовлявся десь з 2001 року до 2012 року.
Джерела: i1 Pro * (archive), i1 Pro, i1 Pro.

Зображення. Спектрофотометр i1 Pro

У 2012 році X-Rite, на базі i1 Pro, створила i1 Pro 2.
i1 Pro 2 - по суті це той самий i1 Pro, але з додатковою опцією замірів за трьома M Modes: M0, M1, M2, а також зміненим дизайном.
Більшість старого програмного забезпечення для профілювання, розробленого за часів i1 Pro, без проблем працює і з i1 Pro 2.
Крок спектральних замірів i1 Pro 2 - 10 нанометрів (3.5nm physical sampling interval and 10nm optical resolution).
Існують такі комплекти на базі спектрофотометра i1 Pro 2:
i1 Basic Pro 2, i1 Photo Pro 2, i1 Publish Pro 2.
Спектрофотометр i1 Pro 2 виготовлявся з 2012 року до 2020 року включно.
Джерела: i1 Basic Pro 2 * (archive), i1 Basic Pro 2, i1 Basic Pro 2,
i1 Photo Pro 2 * (archive), i1 Photo Pro 2,
i1 Publish Pro 2 * (archive), i1 Publish Pro 2.

Різниця між спектрофотометрами i1 Pro та i1 Pro 2:
Feature Comparison of new i1Pro 2 vs original i1Pro * (archive).

Зображення. Спектрофотометр i1 Pro 2

У 2019-2020 роках X-Rite створила спектрофотометри i1 Pro 3 та i1 Pro 3 Plus. Старе програмне забезпечення для профілювання, розроблене за часів i1 Pro, не сумісне з i1 Pro 3. Для користувачів, які використовують старе програмне забезпечення, - це дуже суттєва проблема (особливо, якщо це ліцензійне ПЗ, у свій час придбане за великі гроші).
Існують такі комплекти на базі спектрофотометра i1 Pro 3:
i1 Basic Pro 3 , i1 Photo Pro 3 , i1 Publish Pro 3.
Існують такі комплекти на базі спектрофотометра i1 Pro 3 Plus:
i1 Basic Pro 3 Plus, i1 Photo Pro 3 Plus, i1 Publish Pro 3 Plus.
Спектрофотометр i1 Pro 3 Plus виготовляється з 2019 року і до теперішнього часу. Спектрофотометр i1 Pro 3 виготовляється з 2020 року і до теперішнього часу.

У 2008 році X-Rite створила спектрофотометр ColorMunki Photo (ColorMunki Design). За характеристиками це досить непоганий бюджетний спектрофотометр, але, щоб не створювати конкуренцію i1 Pro, X-Rite штучно обмежила функціонал оригінального програмного забезпечення для спектрофотометра ColorMunki Photo (ColorMunki Design).
Якщо відверто, оригінальне програмне забезпечення X-Rite зроблено для аматорів. Тому, за великим рахунком, для використання всіх можливостей ColorMunki Photo (ColorMunki Design) доведеться використовувати стороннє програмне забезпечення.
Крок спектральних замірів ColorMunki Photo (ColorMunki Design)
- 10 нанометрів (3.5nm physical sampling interval and 10nm optical resolution).
ColorMunki Photo (ColorMunki Design) виготовлявся з 2008 року до 2019 року включно. В наступні роки випускалась все та ж модель ColorMunki Photo (ColorMunki Design), але вже під іншими назвами, наприклад, i1 Studio, ColorChecker Studio і т.д., і т.п.
Джерела: ColorMunki Photo * (archive), ColorMunki Photo, ColorMunki Photo,
ColorMunki Design * (archive), ColorMunki Design, i1 Studio * (archive).

Зображення. Спектрофотометр ColorMunki Photo

3. Сторонні огляди колориметрів та спектрофотометрів

Колориметр i1 Display Pro * (archive),
колориметр ColorMunki Display * (archive),
спектрофотометр ColorMunki Photo * (archive),
спектрофотометр i1 Pro * (archive),
спектрофотометр i1 Pro 2 * (archive),
спектрофотометр i1 Pro 3 * (archive).

4. Колориметр

Колориметр (Colorimeter) містить світлофільтри та фотодіоди. Один фотодіод для замірів частоти оновлення екрану і три фотодіода (кожен з яких знаходиться за кольоровим світлофільтром) для замірів колориметричних параметрів, звідси й інша назва пристрою - tristimulus colorimeter (тристимульний колориметр).
Отже, світло проходить через кольорові світлофільтри та захоплюється фотодіодами, замірюється, результат замірів множиться на 3х3 XYZ matrix (Colorimeter Correction Matrix) для переходу до тристимульних значень CIE XYZ.
Основна перевага колориметра - його простота і не дуже висока ціна. Зауваження, світлофільтри, що використовуються в колориметрах, можуть мати не ідеальні характеристики (функції, що описують можливості світлофільтрів, можуть відрізнятися від CIE standard observer color matching functions).
Але в сучасних колориметрах i1 Display Pro застосовуються файли спектральної компенсації Electronic Display Reference (EDR).
Колориметр i1 Display Pro має закриту конструкцію (що унеможливлює потрапляння всередину колориметра пилу, вологи, аерозолів). Інші особливості конструкції - це використання internal diffuser, second aspheric lens, а у якості світлофільтрів використовуються Dichroic filters які не знебарвлюються. Завдяки цим інноваціям вдалось досягти помітно більшої точності для колориметра i1 Display Pro.
Джерела: Colorimeter, Display Colorimeters * (archive), Dichroic filters.

5. Спектрофотометр

Спектрофотометр (Spectrophotometer) використовується для визначення кольору шляхом заміру спектральних даних.
Для розкладання світла на спектр спектрофотометр містить голографічну дифракційну решітку (holographic diffraction grating), а для заміру спектру - масив фотодіодів (до 128 фотодіодів). Крок спектральних замірів 10 нанометрів (3.5nm physical sampling interval and 10nm optical resolution).
Спектрофотометр вимірює рівень енергії кожної довжини хвилі для видимого діапазону.
Отже, на виході з спектрофотометра отримаємо спектральні дані (Spectral Power Distribution curve).
Спектральні дані передаються програмному забезпеченню спектрофотометра. Програмне забезпечення зіставляє Spectral Power Distribution curve та CIE standard observer color matching functions (кольорові можливості людського зору описують теоретичні криві, що називаються CIE standard observer color matching functions) і обчислює тристимульні значення CIE XYZ.
Перед початком роботи спектрофотометр перевіряється на спеціальній "референсній" керамічній пластинці.
Джерела: Spectrophotometer, What is a Spectrophotometer / Color Spectro? * (archive).

6. Спектрофотометр чи спектрорадіометр, який термін правильний?

Загалом, якщо притримуватись загальноприйнятої термінології,
тоді спектрофотометр - це пристрій, який вимірює світло, яке відбивається від задрукованої поверхні (наприклад, від паперу),
а спектрорадіометр (spectroradiometer) - це пристрій, який вимірює світло, що випромінюється якимось джерелом (наприклад, лампа освітлення або LCD-монітор).
Але оскільки на цьому сайті розглядаються лише універсальні вимірювальні пристрої X-Rite, що використовуються і для замірів світла, яке відбивається від задрукованої поверхні, і для замірів світла, яке випромінює лампа чи монітор, тому для зручності будемо використовувати лише узагальнюючий термін, який для таких пристроїв визначив сам виробник X-Rite - спектрофотометр.

7. Де виготовляються колориметри і спектрофотометри X-Rite?

На спектрофотометрах i1 Pro 2 можна знайти напис:
Assembled in China, ZH.
На спектрофотометрах ColorMunki Photo бачимо напис:
Made in China, ZH.
На колориметрах i1 Display Pro бачимо напис: Made in China, ZH.

8. Що краще для профілювання монітора, колориметр чи спектрофотометр?

Колориметри і спектрофотометри мають свої переваги і недоліки.
Порівняю колориметр i1 Display Pro і спектрофотометри (i1 Pro, i1 Pro 2, ColorMunki Photo).
Спектрофотометри (i1 Pro, i1 Pro 2, ColorMunki Photo) мають низьку чутливість в тінях і працюють суттєво повільніше, чим колориметр i1 Display Pro.
З іншого боку, колориметр i1 Display Pro може бути менш точний на деяких моніторах з нетиповим спектром підсвітки.
Отже, якщо у вас є лише один прилад, можете використовувати один прилад (пам'ятаючи про вищезгадані недоліки).
Але якщо у вас є два прилади, колориметр i1 Display Pro та спектрофотометр (i1 Pro або i1 Pro 2, або ColorMunki Photo) тоді можна спробувати об'єднати зусилля двох приладів і таким чином отримати максимум: швидкість, точність в тінях, точність для моніторів з нетиповим спектром підсвітки.
При цьому спектрофотометр використовується лише як еталон і виконує замір 4 кольорів. Далі замір 4 кольорів виконує колориметр, далі для колориметра створюється спеціальний файл-поправка. І далі для профілювання заміри сотень кольорів виконує лише колориметр.
Джерело: Colorimeter vs. Spectrophotometer * (archive).

9. Стандарти GMDI, XRGA

Раніше вимірювальні пристрої GretagMacbeth та X-Rite показували систематичні відмінності на одному й тому ж зразку.
Максимальна різниця між замірами деяких інструментів GretagMacbeth
та X-Rite сягала 2,94 DeltaE(CIE1976). Для інших інструментів GretagMacbeth та X-Rite максимальна різниця між замірами трошки менша, від 2,14 до 2,89 DeltaE(CIE1976).

Така різниця - наслідок використання різних стандартів вимірювальних пристроїв від GretagMacbeth та X-Rite.
GMDI - стандарт, розроблений GretagMacbeth.
XRGA (X-Rite Standard for Graphic Arts) - стандарт, розроблений X-Rite у 2010 році.

X-Rite розробила набір пропрієтарних матриць для міжмодельного узгодження, які теоретично дозволяють узгоджувати заміри, які виконувались різними моделями інструментів від GretagMacbeth та X-Rite. Але навіть після такого узгодження залишається різниця близько 1,63 DeltaE(CIE1976) між інструментами GretagMacbeth з підтримкою стандарту GMDI та інструментами X-Rite з підтримкою стандарту XRGA.

Тому, все одно залишиться якась різниця між інструментами GretagMacbeth та X-Rite при використанні як в старих програмах (коли нові інструменти використовуються в режимі сумісності з GMDI), так і в нових програмах (коли заміри старих інструментів будуть конвертуватися в XRGA).

Деякі спектрофотометри, які відповідали стандарту GMDI (GretagMacbeth):
i1 Pro (Rev A-D), i1iO (Rev 1 and 2), SpectroEye, Spectrolino.

Деякі спектрофотометри, які відповідають стандарту XRGA (X-Rite):
i1 Pro 2, ColorMunki Photo, ColorMunki Design, i1 Studio, EasyTrax
та всі інші майбутні спектрофотометри X-Rite.

Загалом, оскільки GretagMacbeth давно не існує (у 2006 році була поглинута X-Rite), а останні моделі спектрофотометрів з підтримкою стандарту GMDI припинили виробляти ще в 2012 році, тому можна сказати, що актуальним є сучасний стандарт XRGA.

Джерела:
The New X-Rite Graphic Arts Standard (XRGA), XRGA,
XRGA: X-Rite’s Graphic Arts Standard * (archive).

10. M Modes: M0, M1, M2, M3

В стандарті ISO 13655:2009 * (archive) визначені такі режими спектральних вимірювань M Modes: M0, M1, M2, М3. Більшість вимірювальних приладів, розроблених з 2009 року, вказують, який режим використовується під час вимірювання.
M0 - режим заміру без поляризаційного фільтра під джерелом світла, що імітує CIE Illuminant A (вольфрамова лампа). Ультрафіолетовий вміст (УФ-вміст) вольфрамової лампи не вказано. УФ-вміст вольфрамової лампи також змінюється з часом, що означає, що вимірювання ненадійні.
Цей режим не рекомендується, якщо використовується папір з оптичними відбілювачами.
M1 - режим заміру без поляризаційного фільтра під джерелом світла, що імітує CIE Illuminant D50 з правильним УФ-вмістом. У цьому режимі вимірювання виконується з освітлювачем, що імітує D50 з правильним УФ-вмістом. Недоліком є ​​те, що джерело світла може бути нестабільним з точки зору його УФ-вмісту, і тому надійність з часом має бути поставлена ​​під сумнів. Інше питання, що у вас може й не бути ідеального джерела освітлення приміщення D50, але то таке.
M2 - режим заміру без поляризаційного фільтра під джерелом світла, що імітує будь-який стандартний освітлювач без ультрафіолетової складової. Під час вимірювання УФ-вміст відсікається (UV Cut). Режим вимірювання M2 був стандартизований, щоб відобразити умови спостереження, вільні від будь-якого УФ-вмісту, наприклад, у музеї. Багато цифрових друкарських машин досі постачаються з спектрофотометром з режимом заміру M2 (UV Cut).
M3 - має ті ж вимоги до освітлення зразка, що й M2, але додатково використовується поляризаційний фільтр. Цей режим вимірює, відсікаючи ультрафіолетове світло та використовуючи поляризаційний фільтр.
M3 використовується для мінімізації різниці між вологим офсетним відбитком та сухим офсетним відбитком.
Додаткова інформація: ISO 13655:2009 demystified * (archive),
ISO 13655:2009 demystified * (archive).

Спектрофотометри i1 Pro випускались в двох модифікаціях:
- No-Filter (M0), для замірів лише за одним стандартом, M0 (ISO 13655-2009) Tungsten (No-Filter);
- UVcut (M2), для замірів лише за одним стандартом: M2 (ISO 13655-2009) UV excluded (UVcut).

Спектрофотометр i1 Pro 2 дозволяє виконувати заміри одразу за трьома стандартами Measurement Illumination Conditions * (archive) але лише при замірах на таких поверхнях, як папір, тобто поверхнях, які не випромінюють світло:
M0 (ISO 13655-2009) Tungsten (No-Filter),
M1 (ISO 13655-2009) D50,
M2 (ISO 13655-2009) UV excluded (UVcut).
Такі заміри i1 Pro 2, як M0 (No-Filter) та M2 (UVcut), використовуються для розрахунку Optical Brightener Compensation (OBC).
Джерела: Optical Brightener Compensation (OBC),
X-Rite i1 Family: Optical Brightener Compensation * (archive).

Такий замір i1 Pro 2, як M1 (ISO 13655-2009) D50, прописаний в новому міжнародному стандарті офсетного друку ISO 12647-2:2013.

Спектрофотометри ColorMunki Photo, ColorMunki Design, i1 Studio дозволяють виконувати заміри за одним стандартом:
M2 (ISO 13655-2009) UV excluded (UVcut).

Інформація про спектрофотометри та програмне забезпечення:
UV Filter or Non-UV Filter * (archive).

11. Програмне забезпечення для профілювання

MonacoPROFILER належав Monaco Systems. X-Rite придбала Monaco Systems і через певний час припинила підтримку цієї програми.
i1Match та ProfileMaker 5 належали GretagMacbeth. X-Rite придбала GretagMacbeth і через певний час припинила підтримку цих програм.
Ресурси X-Rite були витрачені не на розвиток вже куплених перспективних програм чи на оперативне оновлення драйверів для колориметрів та спектрофотометрів, а на створення нової програми i1Profiler, яка в деяких версіях містила помилки. Згодом в i1Profiler з'явились обмеження по підтримці деяких вимірювальних пристроїв X-Rite.

Зауваження, i1Profiler v3.1.1 - це остання версія програми, яка підтримувала комплекти на базі спектрофотометра i1 Pro (i1 Basic, i1 Photo, i1 Design, i1 Proof, i1 XT).
Починаючи з 15 січня 2020року, версія i1Profiler v3.2.0 і більш нові версії, більше не підтримують комплекти на базі спектрофотометра i1 Pro (i1 Basic, i1 Photo, i1 Design, i1 Proof, i1 XT).
При встановленні i1Profiler повідомляється: "Припинено підтримку версій A-D спектрофотометра i1 Pro (i1 Pro 1). Термін служби інструментів i1 Pro 1 минув, їх обслуговування більше не здійснюється."
Але, звичайно, i1 Pro і далі підтримується в програмах від інших розробників, наприклад, Argyll CMS (розробник Graeme Gill).

Зауваження, i1Profiler v3.7.1 - це остання версія програми, яка підтримувала колориметри i1Display Pro:
" This will be the last i1Profiler release to support the i1Display family of display colorimeters. These devices will be supported in software from X-Rite’s partner Calibrite."
Щоправда, не уточнюється, що якщо раніше підтримка i1Display Pro в i1Profiler була безкоштовна (входила в вартість колориметра i1Display Pro), то відтепер підтримка i1Display Pro в Calibrite - платна.
Але, звичайно, i1Display Pro і далі підтримується в програмах від інших розробників, наприклад, Argyll CMS (розробник Graeme Gill).

Джерела:
i1Match,
ProfileMaker 5,
MonacoPROFILER, MonacoPROFILER,
i1Profiler (i1Publish), i1Basic Pro, i1Profiler v3.1.1, i1Profiler v3.7.1 * (archive),
i1Profiler * (archive),
Argyll CMS * (archive).
Порівняння деяких програм профілювання:
i1Publish_Comparison * (archive).

12. Термін використання колориметра, спектрофотометра

Інформацію про офіційну гарантію від виробника, про досвід користування, про те, чому може зіпсуватися колориметр або спектрофотометр, про точність колориметрів і спектрофотометрів дивіться на сторінці:
"Термін використання колориметра, спектрофотометра".

Теги: Спектрофотометр (spectrophotometer), i1 Pro, i1 Pro 2, ColorMunki Photo, колориметр (colorimeter), i1 Display Pro, GretagMacbeth, X-Rite.
Про вимірювальні інструменти для профілювання.