TV-Kalibrierung mit HCFR v3 und einem X-Rite i1 display Pro

der böse Golf

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Hallo Leute,

da hier ja alle möglichen Bastelungen vorgestellt werden, möchte ich mal hier meine Fortschritte bei der Kalibrierung meines Fernsehers dokumentieren...
Der ein oder andere weiß ja, dass ich beruflich mit dem Thema Monitor-Kalibrierung auseinandersetze und was liegt da näher als auch zuhause am heimischen TV eine möglichst optimale Farbdarstellung vorfinden zu wollen...

Vorab: die Kalibrierung eines TV/Projektors und eines hochwertigen ColorManagement-Monitors sind wirklich sehr verschiedene paar Schuhe. Hauptsächlich liegt das daran, dass man in HighEnd-Monitore die Korrektur direkt in den Controller schreiben kann, während man am TV/Projektor die Korrekturen manuell umsetzen muss und dazu meist relativ beschränkte Möglichkeiten hat.

Entsprechend muss ich mich da auch erstmal ins Thema einfuchsen und mache vielleicht auch nicht alles richtig, aber ich dachte evtl. ist es für euch Fuzzis ja auch ganz interessant, was bei mir so rauskommt.

Los geht's:
Das Opfer ist ein Sony KDL 40D3500 mit mittlerweile 5900 Betriebsstunden.
Die Zielvorstellung ist eine neutrale Graubalance mit einem Weißpunkt von 6500K (Tageslicht, bzw. auch so in der HDTV-Norm festgelegt) und eine optimale Reproduktion des HDTV (Rec709)-Farbraums.

Als Werkzeuge stehen mir diverse Messgeräte aus der Firma zur Verfügung: Als Spektralradiometer das X-Rite i1 Pro (ca. 1070€ in der günstigsten Hardware-only-Variante) und als Colorimeter das basiccolor Discus (940€) und das X-Rite i1 display Pro (ca. 240€). Das grundsätzlich beste Messgerät ist dabei der Discus, da das i1 Pro im dunklen Bereich sehr ungenau wird und stark schwankt und das i1 display Pro nicht ganz sooo empfindlich ist.
Trotzdem fiel die Wahl auf das i1 display Pro, weil einfach der Discus nicht von der zu verwendenden Software HCFR unterstützt wird...

Software-seitig habe ich zwar Zugriff auf die Kalibrationssoftware basICColor display 5.0.3 (bzw. sogar neuere Entwicklungsbuilds), die auch eine Kalibration auf den HDTV-Standard unterstützt, aber letztendlich dafür ausgelegt ist, Korrekturen automatisch zu errechnen und entweder direkt in den Monitor zu schreiben oder eben in einem Farbprofil abzulegen. Die Auswertung und visuelle Darstellung der Messwerte ist dabei sehr eingeschränkt und wenig hilfreich, wenn man manuellen Eingriffen auf die RGB-Gains über das Service-Menü machen muss (Weißpunkt anpassen geht, aber es gibt keine Verlaufsdarstellung). Rein vom Algorithmus her, ist das aber die beste Kalibrationslösung, die ich kenne, jedoch für meine Zwecke leider ungeeignet.

Entsprechend fiel meine Entscheidung auf die Freeware HCFR v3, die auf dem open-source Color-Management-System argyllCMS basiert und aus eben einem französischen HomeCinema-Forum heraus entwickelt wurde und deshalb auch ziemlich ideal ist.

Leider sind die Stellhebel des Sony-TVs sehr begrenzt, ich kann im Service-Menü lediglich die RGB-Werte für den Bereich von 50-100IRE und 0-50IRE anpassen. D.h. ich kann lediglich die Endpunkte (Schwarz- und Weißpunkt) direkt ansteuern, aber nicht den Verlauf dazwischen korrigieren.

Ich hatte schon vorher einmal den Weißpunkt mittels basICColor display und dem Discus auf 6500K korrigiert, so dass ich nicht bei Null anfangen musste. Die erste Messung mit dem i1 display Pro ergab allerdings schon einen ganz brauchbaren Verlauf, allerdings mit Farbabweichungen im Bereich von 10IRE bis 100IRE (10-100% Helligkeit) von 2-4. Die allgemeine Einordnung des Farbabstandes ist grob, dass man ein dE von 3 auch als ungeübter Betrachter als sichtbaren Unterschied wahrnimmt. Unter dE=2 sieht man nur als geübter Betrachter eine Abweichung und unter dE=1 kann eigentlich keine Farbunterschied mehr festgestellt werden. Ich bewegee mich also im wahrnehmbaren Bereich...

Nach etwas Puzzeln mit den RGB-Werten und zig Messungen konnte ich dieses Ergebnis erzeugen:
sonybravia_kdl40-3500hvumd.png


Ich bin zufrieden... im Bereich zw. 15 und 100IRE durchgängig ein dE unter 1,7! Das ist für so ein Gerät, die beschränkten Eingriffsmöglichkeiten und von einem Wert über 2 kommend ein ganz brauchbareres Ergebnis. Ich hätte den Weißpunkt noch mit einem Digit minus im Blau etwas optimieren können, aber das ging dann zulasten des gesamten Verlaufs.
Bei meinen High-End-Monitoren in der Firma bin ich allerdings nen mittleres dE im Grau von 0,2 gewöhnt (das ist sehr nahe der Messschwelle eines Discus).

Hier noch einmal der Verlauf der Farbtemperatur:
sonybravia_kdl40-3500u5uzx.png


Auch der ist sehr zufriedenstellend... bei 100IRE zwar ne leichte Abweichung nach oben, das auch nur auf 66xxK, was aber ziemlich egal ist.


Die Graubalance und der richtige Weißpunkt sind schonmal das A und O einer sauberen Farbdarstellung...
Das nächste ist dann der Farbraum... Da schwanke ich noch zw. der optimalen Übereinstimmung mit dem Rec709-Standard und einem möglichst großen Farbraum.

Im Moment sieht der Farbraum so aus:
sonybravia_kdl40-3500scuwd.png

Die Eckpunkte für Rot und Blau stimmen schon sehr gut mit Rec709 überein, aber im Grün bin ich sehr weit weg. Da der TV aber immer den gesamten Farbraum nutzt und nicht wie ein Monitor an einem PC mit Color-Management einen definierten Farbort ansteuert, der möglichst innerhalb des möglichen Farborts liegt sollte, wird bei mir der Grünbereich also wesentlich gesättigter wiedergegeben als gewollt.
Beim Profilvergleich in Chromix Colorthink sieht's noch schlimmer aus:
farbraum-vergleich_soejur6.png

farbraum-vergleich_solhup3.png

farbraum-vergleich_so58umr.png


sRGB wird auch nahezu komplett abgedeckt! Bei Interesse kann ich noch mehr Vergleichsbilder posten. Habe noch gegen AdobeRGB, sowie meinen NEC SpectraView Reference 271 von der Arbeit verglichen.

Die Frage ist für mich jetzt ob ich das über die RBG-Gains im Service-Menü regele, über Menüeinstellungen wie Farbton/Sättingung oder doch über das Monitorprofil mache.
Vielleicht stelle ich den TV nochmal auf Werkseinstellungen zurück und messe das auch mal, damit ich ne Einschätzung über die Verbesserung bekomme..

Daran werde ich mich in den nächsten Tagen mal versuchen... und dann ist irgendwann noch Carsten/Mr.Woofa's Projektor dran... :bang:
Also: stay tuned!
 
Hallo Jens,

sehr interessantes Thema :) Könntest du eventuell etwas mehr ins Detail gehen? Mir z.B. fehlen da sehr viele Grundlagen um zu verstehen wovon du redest.

1. Bergiffserklärung? 10IRE 100IRE WTF?
2. Wie sieht so ein Messaufbau aus?
3. Was misst du da?
4. Auswertung der Messergebnisse?
5. Korrektur von gemessenen Werten?

Es ist extrem schwer in deinem Beitrag durch zu steigen wovon du redest, wenn man keine Ahnung davon hat :D Für dich ist das meiste davon vermutlich Alltagsgequatsche und deswegen selbstverständlich. Bitte bitte etwas DAU-freundlicher schreiben :)

Mich würde z.B. auch mal interessieren:
Was ist der Unterschied zwischen einer Hardwarekalibrierung im Monitor und dem hinterlegen eines ICC Profils für die Software?
 
Hi Jens,

sehr interessant das Ganze. Ich habe meinen TV (Sharp 60" 635-Serie) auch mit HCFR kalibriert, allerdings mit dem günstigen Spyder 3. Das war zwar sehr mühselig und hat teilweise auch verwirrende Ergebnisse gebracht (Gammakurve war am Anfang gut, jetzt liegt sie immer zwischen 1,6 und 1,9?), aber es hat sich SEHR! gelohnt. Das Bild hat imho deutlich zugelegt. Am Anfang erscheinen einem die 6500K als viel zu warm, aber nach etwas Eingewöhnung will man nichts anderes mehr.

@Michael:
http://www.curtpalme.com/forum/viewtopic.php?t=10457
Da steht alles drin was man wissen muss. Viel Spaß beim Lesen.

mfg Christian
 
@michael
ich gehe gerne noch etwas in die tiefe...
zu 1.: ich dachte da schreib ich schonmal die fachbegriffe aus dem heimkino-bereich hin, weil die der ein oder andere schonmal gehört hat.
Wikipedia schrieb:
Ein Wert von 100 IRE ist definiert als der Signalhub zwischen einem schwarzen und einem weißen Videobildinhalt. Dabei entspricht 0 IRE dem schwarzen Bildinhalt und einer Spannung von 0 V.
letztenlich gibt die IRE nur einen prozentwert zw. 0 und 100 für die helligkeit bzw. "grau" an... 100IRE = 100% hellligkeit = weiß, 30 IRE = 30% helligkeit = dunkles grau, 0 IRE = 0% helligkeit = schwarz

zu 2.:
das messgerät sieht so aus:
i1_display_pro.jpg

links zugeklappt und rechts offen, auf der diffusor-abdeckung (zur umgebungslichtmessung) stehend, so dass man die messöffnung sieht.
es wird allerdings so verwendet (die schutz- und diffursorkappe wird nach hinten geklappt):
monitor-calibration.jpg

ist zwar kein TV und auch nicht HCFR als software, aber so musst du dir das vorstellen...
das gegengewicht auf der rückseite hält den sensor auch bei parallel zur wand angebrachtem TV in position.

zu 3.:
im weitesten sinne elektromagnetische strahlung (gerne auch als "licht" verallgemeinert :D)...
das i1 display pro und der discus sind sog. colorimeter. das ankommende licht wird durch farbfilter, die grob der empfindlichkeit der stäbchen und zapfen des menschlichen auges entsprechen, in rot-, grün- und blau-anteile aufgespalten und die jeweilige energiemenge mit einem sensor gemessen. je besser die filter dem menschlichen auge entsprechen, desto besser die aufspaltung und desto genauer das ergebnis im vergleich zur visuellen wahrnehmung.
das i1 pro ist ein spektralfoto- bzw. noch richtiger spektralradiometer und zerlegt die einkommende strahlung in einzelne 10nm-bereiche, für die jeweils mathematische funktionen angewendet werden um die strahlung in XYZ-werte (ähnlich RGB) zu zerlegen, aus denen man weitere umformungen hin zu Lab- oder RGB-Farbmodellen machen kann.

zu 4.:
wenn videomaterial produziert wird, gibt es regeln/normen, die den farbraum definieren in dem sich das material "aufhält". es gibt also z.B. eine HDTV-norm (Rec07), sowie die bekannteren normen PAL oder NTSC.
in diesen normen ist im weitesten sinne definiert, wie z.b. ein 100%/voll gesättigtes Grün auszusehen hat.
außerdem ist z.b. festgelegt wie ein weiß auszusehen hat, das soll z.b. einer farbtemperatur von 6500 Kelvin entsprechen, was wiederum der "farbigkeit" einer weißen fläche beleuchtet von tageslicht, mittags auf der nordhalbkugel, entspricht. ("weiß" kann auch bläulicher/kälter oder gelblicher/wärmer sein, vgl. z.b. glühbirnen).
die dritte wichtige komponente ist das gamma, also der verlauf von der helligkeit zu dunkel. das auge reagiert nicht linear auf helligkeitsunterschiede, wir tun uns z.b. schwer unterschiede zw. sehr hellen flächen oder zwischen sehr dunklen flächen zu sehen. eine gamma-funktion ist quasi eine eingabe-ausgabe-übertragungsfunktion und "korrigiert" den helligkeitsverlauf. das ist etwas vergleichbar mit der autohifi-referenzkurve... wir sind im hochton empfindlicher, also lassen wir den frequenzverlauf nicht linear, weil wir den HT dann zu laut empfinden, sondern korrigieren den verlauf so, dass alle bereich gefühlt gleich laut empfunden werden. wäre der helligkeitsverlauf/gamma im videomaterial linear, würde in schattenpartien alles zulaufen und ohne detailzeichnung sein und dann abrupt details auftauchen, wenn das material in den bereichen so hell wäre, dass wir wieder einen unterschied zu schwarz sehen. das ist aber unnatürlich und wird als "abriss" bezeichnet (0->1 information ohne zwischenstufen).
das videomaterial wird also so belichtet, dass man auch zwischenstufen in der helligkeit sauber unterscheiden kann. und diese belichtungskurve wird in der norm beschrieben/festgelegt und muss natürlich auch am TV reproduziert werden, damit das bild am tv so ist wie von den videomachern im studio gewünscht.

zu 5.:
ich habe einige optionen im tv um z.b. den weißpunkt zu beeinflussen. das schimpft sich dann z.b. "neutral", "warm1", "warm2". da habe ich mich auf den modus festgelegt, der 6500K am nächsten kam. die feinkorrektur habe ich dann über das versteckte servicemenü gemacht, wo ich direkt im TV die umsetzung von ankommenden RGB-infos zur ausgabe korrigieren kann. ich kann also für den weißpunkt (bzw. von 50-100IRE), als auch für den schwarzpunkt (bzw. 0-50IRE) einstellen, wie die sich auch einer mischung aus RGB zusammensetzen. ist der weißpunkt also zu kalt (<6500K), dann ist zuviel blau drin, also drehe ich den B-Wert herunter. so spielt man also mit R, G und B rum, bis der weißpunkt/schwarzpunkt passt.
bei carsten's projektor kann ich z.b. auch noch dazwischen in 12 stützpunkten die RGB-werte korrigieren und so einen ganz linearen verlauf in bezug auf die farbe herstellen.
das sieht man am meisten im grau, weil wir im "unbuntbereich" (das gegenteil von hochgesättigten bunten farben) sehr empfindlich für farbstiche sind. passt die linearität im RGB-verlauf nicht, dann kann es sein, dass nen hellgrau grünlich wirkt und nicht "neutral", nen mittleres blau statt ganz rein eher rötlich zu "lila" tendiert oder nen hochgesättigtes rot eben richtung magenta (pink). ziel ist, dass auch die farben 1:1 so wiedergegeben werden, wie vom videomaterial ankommend. auch da funktioniert der vergleich mit der akustik! wir wollen auch keinen 6db-peak bei 2kHz und nen 7db-dip bei 300Hz...

das gamma kann ich leider nicht beinflussen und ich überlege gerade noch wie ich die eckpunkte R, G und B so tunen kann, dass sie auf den definierten eckpunkten des Rec709-standards landen.
im büro macht das das farbprofil, das auf den monitor angewendet wird... das könnte ich am HTPC der meinen TV ansteuert auch so machen. große korrektureingriffe können aber auch große nachteile (wie z.b. "umgekippte farben" bringen... darum bin ich da noch etwas vorsichtig.



das bringt mich dann auch zur letzten frage: unterschied HW-korrektur und ICC-profil?
man muss da unterscheiden zw. dem ziel eines farbprofils und einer "kalibration" des systems.
beim kalibrieren eines monitors misst man quasi dessen fehler (bauartbedingt, alterung, fertigungstoleranzen, etc.) aus und korrigiert diese dann über die RGB-kurven im speicher der grafikkarte oder über direkte look-up-table (korrekturtabellen) im monitor.
von diesem zustand erzeugt man dann einen fingerabdruck in form eines farbprofils.

mit dem farbprofil kann man dann von einem farbraum in den anderen umrechnen.... das ist nötig, weil z.B. ein in einer ganz speziellen lichtsituation hochgesättigtes rot über den sensor in einer digitalkamera z.b. als RGB 100/0/0 festgelegt wird und am Sony TV visuell ganz anders aussieht als auf einem samsung monitor oder einem panasonic plasma oder einem mitsubishi projektor, weil die unterschiedlich technologien zur reproduktion benutzen oder unterschiedlich alt sind oder, oder, oder....

das ICC-profil besteht eigentlich nur aus mehreren tabellen. zum einen eine eingangstabelle, die beschreibt einfach nur das profilierte gerät und stellt eine verbindung zw. z.B. dem RGB-farbraum zu einem medienneutralen PCS (profile connection space) her. da steht also drin: RGB 234/45/156 ist gleich Lab 80/23/-78. aus dem Lab-wert kann ich halt in jeden farbraum umrechen... egal ob das die RGB-verteilung eines TV oder CMYK-druckfarben sind.
im color-management-modul des rechner passiert am TV z.b. folgendes. es wird z.b. das Rec709-profil mit dem TV-profil verrechnet. aus dem rec709-profil kommt: RGB 255/0/0 wird in den PCS zu Lab 94/169/-12 umgesetzt, dann wird über das TV-profil von Lab 94/169/-12 zu RGB 254/1/3 umgesetzt. jetzt sollte das rot am tv visuell genauso aussehen, wie im rec709 definiert, weil das was der TV quasi verfälscht, herausgerechnet wurde.
es wird also was anderes an die grafikkarte weitergegeben, als laut eingangsprofil (rec709) ausgegeben werden soll, damit der visuelle eindruck dann wieder stimmt....

aber zurück zur korrektur: die kurven der grafikkarte haben meist nur eine auflösung von 8bit, als 256 abstufungen und wirken global.
die LUT (look-up-table = korrekturtabelle) im controller des hardware-kalibrierbaren monitors hat meist 14-bit auflösung und die umsetzung der LUT im monitor erfolgt dann auch nochmal mit 10bit je farbe.
es kann also wesentlich feiner korrigiert werden... außerdem kann ich in einer tabelle festlegen, dass im graubereich etwas rötlich korrigiert werden muss, was sich dann aber z.b. nicht im blaubereich niederschlägt.
in der graka kann ich z.b. nur generell rot im hellen bereich anheben und das wirkt sich sowohl auf alle farbtöne in dem helligkeitsbereich aus. dadurch wird der grau vielleicht neutraler, aber das blau halt verfälscht. sowas kann ich per HW-kalibration ausschließen...
die LUT kann man letztendlich mit nem grafischen EQ mit 16384 bändern vergleichen, die auch so "hart" umgesetzt wird, während die korrektur in der graka quasi ein 1-bändiger parametrischer EQ ist...

wie gesagt, das sind die möglichkeiten von high-end-grafikmonitoren...
ich kann halt an meinem Sony Bravia TV nur die RGB-zusammensetzung des Schwarz- und Weißpunktes korrigieren und nicht mal den verlauf dazwischen. alles was dann da nicht passt in bezug auf gamma, weißpunkt und rgb-linearität muss im profil und/oder über die graka korrigiert werden.

ich hoffe, ich konnte etwas weiterhelfen... :D
 
Würdest Du so eine Einmessung auch bei anderen machen?
Gegen ne Unkostenpauschale natürlich :beer:
 
grundsätzlich ja...
muss für mich aber auch erstmal nen sicheren weg haben, damit ich auch keinen blödsinn einstelle...
da bin ich noch dran!
 
Jens, super! Danke dir. Mir ist dadurch einiges klarer geworden :)
Jetzt fehlt nur noch ein schönes Tutorial, wenn du eine sichere Methode gefunden hast.
 
Top :)

Man bastelt zwar selbst viel rum, aber irgendwie zufrieden ist man nie...

Hätte nen 46" LED TV zum Einstellen sowie nen 22" HP Monitor ^^


evtl. kannst Du ja ne Rundreise machen, wenn sie noch mehrere Leute aus einer Region finden, die "was zum messen" haben...
 
das problem ist allerdings auch, dass ich aktuell firmen-equipment nutze, ich aber da nur noch bis ende märz arbeite...

muss mal in mich gehen, ob ich nen i1 display pro kaufe...
 
Ich bleibe dabei: Wenn man sich etwas reinfuchst (z.B. nach der Anleitung von Curt Palme) kriegt man das hin.
Ich habe da viel Zeit rein gesteckt, weil ich aber auch JEDE Menge Einstellmöglichkeiten habe. Der Sharp lässt viele Einstellungen zu (Weißpunkt, Farbraum...) und dann habe ich das Ganze ja auch noch mal am Onkyo 886 ;)
Aber es lohnt sich!

mfg Christian
 
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