Calibración de monitores HD – balance de blancos y barras de color

Este post explica cómo hacer la calibración de un monitor con una grabación HD en el espacio de color 709. Hay diferentes cuestiones en lo relativo a la definición estándar SD y a su monitorizado que no se aplica al HD.

1. La configuración NTSC, o 7,5 IRE (%) Nivel de negros. Esta configuración es sólo para la definición estándar. La porción de negros de los test de señal en HD llega a ser de 0 IRE (%) en el monitor de forma de onda.

Test de señal de las barras de color:

Muchas cámaras y grabadores de mesa generan barras de colores – o bien la versión HD SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers), que son éstas:

smpte169

O las nueva versión específica para HD, ARIB (Association of Radio Industries and Businesses):

arib-calibrated
El uso correcto de estas señales de prueba te ayudarán a configurar correctamente el brillo de tu monitor HD (el nivel de negros), el contraste (nivel de blancos) y el Chroma (el nivel de saturación de los colores). El proceso usando ambos campos de color es virtualmente idéntico.  Mientras las barras de color te    ayudarán a configurar aspectos de tu monitor, ellas no harán nada para decirte si está bien calibrado o no, lo cual, significa saber si se está reproduciendo correctamente los colores y un Chroma neutro-una escala de grises libre. Este es el componente más crítico de monitorizar y se lleva a cabo con la el ajuste del balance de blancos.

Parte 1: Ajustar el balance de blancos.

Cuando estamos calibrando un monitor HD, estamos ajustando a lo que es el 100% de blanco, y que se reproduce como completamente neutral y libre dentro del espacio de color REC709.

espacio_color709
El REC 709 es el espacio de color estándar para las imágenes en HD. Especifica un un punto blanco en D65, en los 6500 grados kelvin. Si este punto blanco se pone correctamente, debe de asegurar que todos los colores y la escala de grises dentro de la gama se reproducen con precisión. Si no ocurre, es que hay problemas de calibración que no se pueden resolver con sólo ajustar el balance de blancos.

Cuando hacemos el balance de blancos en un monitor comenzamos en el punto D65 y después ajustamos las ganancias del Rojo, del Verde y del Azul (RGB) para llevar el 100% del blanco hasta el punto correcto. Tal y como se ve en el anterior gráfico, está representado por una carta de dos dimensiones con dos ejes de coordenadas X e Y. Para los LCD, CRT (pantallas de tubo) y otras pantallas anteriores las coordenadas para el blanco dentro del espacio de color Rec.709 son X 0,313 e Y 0,329.

Estos ajustes están hechos usando un espectómetro y un colorímetro también conocido como termocolorímetro. El proceso del ajuste del balance de blancos con un termocolorímetro es similar de un monitor a otro. Alguno puede usar un termocolorímetro para hacer este proceso automáticamente mientras otros lo harán manualmente.

Abel Cine tiene un gran artículo sobre cómo usar esta combinación de hardware/software para calibrar un monitor

Una visión general del proceso, primero ponemos, en el monitor, una señal de test con un 100% de blanco y después usamos el termocolorímetro  para medir objetivamente la pantalla. Te dirá dónde está este blanco dentro de las coordenadas X e Y (de este espacio de color). Desde aquí, las ganancías RGB son ajustadas hasta que el termocolorímetro verifica que el blanco está en la posición correcta dentro de las coordenadas X 0,313 e Y 0,329. Si estás usando un monitor OLED, usarás diferentes coordenadas a las X 0,313 e Y 0,329 y deberás de ajustar el Bias para compensar la desviación que tiene el Chroma (color) dentro de las tonalidades oscuras. Este proceso es muy similar ajustando el balance de blancos, usando el 20% de la escala de grises, en vez del 100% de blanco.

La manera más barata para hacer un balance de blancos en tu monitor es con un software libre de sony usado en las pruebas del  i1 Pro and i1 Pro 2 . Estas no son las pruebas más exactas pero están bien valorados y han tenido muy buenos resultados alineando y emparejando varias pantallas a la vez.

Usa este termocolorímetro/software, el ajuste de las ganancías de RGB y Bias para llegar a ambos objetivos correctos tanto el de blanco 100% como el de 20% de gris.

La temperatura de color se calibra con el eje X e Y. El nivel de luminancia es la Y.
100% Blanco (Ganacías)

X 0,313
Y 0,329
Y 100 (nivel de estudio)

20% Gray (Bias)

X 0,313
Y 0,329
Y 2,7 (gamma 2.2)

Y es la luminancia.

Los puntos X y Y siempre serán iguales tanto para la Ganancía como para el Bias. El nivel de Ypara Bias cambiará con la gamma elegida si es la 2.2, la 2.4, o la 2.6. Consulta al fabricante!

Una nota importante sobre la gamma de tu monitor:

Rec.709 no especifica una gamma pero de facto es la estándar 2.2. La más nueva Rec.1886 especifica la gamma 2.4. Este tema está más allás del alcance de este post así que he escrito un artículo por separado. Recomendaciones para la elección de una gamma en un monitor. Para simplificar este artículo asume que estamos trabajando con la gamma 2.2.

PARTE2: CONFIGURANDO EL BRILLO, CONTRASTE Y EL NIVEL DE CHROMA CON LAS BARRAS.

Un análisis del campo de color SMPTE HD.

Los componentes de este test de señal son 75% de contraste en las barras de color (Amarillo, Cian, Verde, Magenta, Rojo, Azul), 20% barra Azul (Blue), 10% barra Púrpura, 75% barra para el contraste blanco, 0% barra negra (black), y la escala de grises (The Pluge). Cuando usamos estos test de señal para calibrar el brillo, contraste, y el chroma, todo por lo que realmente necesitas preocuparte es por el 75% barras de color, el 100% Blanco y la escala de grises (pluge). La barra Azul 20% (Blue) y la barra 10% Púrpura caen a lo largo de la linea IQ en el vectorscopio para comprobar que la información de color en la señal de test se centra con precisión en el vectorscopio.

La escala de grises (the pluge) te ayudará a situar el brillo (nivel de negros). Consiste en una barra con un valor IRE de -3,5% a la izquierda, otra del 0% en el medio y otra a la derecha del 3%.

digital-smpte2012

Aquí están las barras de color SMPTE con los negros levantados así puedes ver mejor la escala de grises (the pluge)
smpte169_bright

En la siguiente imagen se puede ver la misma forma de onda de la señal de luminancia de la imagen anterior. Esto ayuda a ver en que nivel de señal está cada una de las barras que hemos visto en la imagen anterior. Resaltando la escala de grises (the pluge).

smpte_waveform75_2012

Y el vectorscopio. Puedes ver como cada una de las barras de color se alinea perfectamente en su objetivo indicando que éstos colores son puros. Si esto fuera un campo de color de contraste 100%, los vectores ocuparán el lugar exacto, R=rojo, Mg= Magenta, B=Azul, Cy= Cian, G=Verde, Yl= Amarillo.

vectorscopio
CONFIGURANDO EL BRILLO, EL CONTRASTE Y EL COLOR CON LAS BARRAS SMPTE
smpte169
1. Selecciona la gamma 2.2 y el balance de blancos a D65(6500ºK) (o modo usuario, si has hecho un ajuste del balance de blancos) Calibra el brillo, el contraste y el chroma a sus niveles de fábrica. Si tienes un monitor en el que puedas tener un balance de blancos a tu gusto, asegurate de que lo tienes ajustado correctamente antes de comenzar. Si estás trabajando en un rodaje con presupuesto, ellos te puede enviar a un técnico con un termocolorímetro y el lo puede hacer por ti. O puedes hablar con el fabricante y conseguir un listado de termocolorimetros recomendados para el uso de ese monitor con X, Y (temperatura de color) y Y (Luminancia) y podrás hacerlo tu mismo. Una vez que los tengas, envía la señal de barras SMPTE HD al monitor a través de HD-SDI. Esto lo harás mejor en un ambiente oscuro, si estás al aire libre o en un espacio que no esté techado, intenta que no llegue luz directa a la pantalla y que sea lo más suave posible.

2. Cada uno hace las cosas a su manera. Yo comienzo con el contraste que es el más subjetivo. Mirando a la barra del 100% de blanco, gira el botón de contraste hasta que la veas lo más brillante posible respecto de las demás. Ahora vuelve hacia atrás un poco. Esto será diferente en cada una de las pantallas, y la manera más inteligente para hacerlo es con un aparato que lea el nivel de luminancia.

3. Cuando aumentas el contraste también levantas el nivel de negros. Ahora utiliza la escala de grises (the pluge) y calibra tu brillo para que la barra izquierda (-3%) desaparezca alrededor del campo negro 0%. La barra derecha que es del 3,5% debería de verse levemente.

4. Ahora chequea tu contraste de nuevo. Está la barra del 100% de blanco siendo la más brillante de todas? Si necesitas reajustarla, asegurate de volver a atrás para reajustar el nivel de negros. Al volver a hacer cada uno de los ajustes tendrías que ser capaz de llegar un nivel de blanco y negro satisfactorio.

5 Ahora chequea el Chroma. Tu monitor debería tener el botón de blue only. Este botón te ayudará a ajustar correctamente el nivel de saturación del color. Púlsalo y echa un vistazo.

Si aparece algo como lo que se ve en la siguiente imagen estarás en el buen camino.

correct
Si estás viendo algo como esto, entonces el nivel de Chroma es incorrecto.
incorrect
Ajusta el nivel de chroma hasta que veas las barras igualadas entre ellas y la parte de arriba larga con la de debajo corta tenga el mismo color.

6. Si encuentras que tienes que hacer algunos ajustes en el Chroma esto podría elevar ligeramente el nivel de contraste así que quita el blue only y chequea tanto la barra del 100% de blanco como la escala de grises. Al volver a tener que reajustar todos estos valores, podrás encontrar los ajustes más precisos que tu monitor puede producir. Hay algunos monitores que no tienen el botón Blue only pero pueden verse sin color (blanco y negro). El proceso de calibración con el blanco y negro es idéntico al que se hace con el Blue Only.

Al final de proceso deberías de ver algo parecido a esto:

smpte169

UN ANALISIS DEL CAMPO DE COLOR DE ARIB:

Esta señal de test tiene una gran variedad de componentes semejante a la SMPTE. Contiene las mismas barras de color del 75% de contraste, con la suma de dos barras de gris neutro en diferentes valores de luminaria, y una escala de gris con más pasos (-2%, 2% y 4%) que supongo que ofrece la posibilidad de hacer un ajuste más fino del nivel de brillo.

arib-calibrated

Aquí está un diagrama detallado de qué es cada uno de los elementos que aparece en la carta ARIB:

aribexplained
Aquí está la forma de onda en la escala de luminaria. Observa que barra de luminancia que va del 0%-100% crea una rampa que atraviesa el centro de la imagen y después está la escala de grises con -2%, 2% y 4%.

arib_wfm-1
Ajustando el brillo contraste y color con la carta ARIB:

IMAGEN ARIB.

Aunque puedas pensar que es radicalmente diferente, en principio es igual que hacerlo con las SMPTE. Sigue exactamente los mismos pasos descritos anteriormente para llegar a un nivel de brillo, contraste y de chroma correctos.

La gran diferencia está en el (pluge). Cuando usamos esta señal, la barra del medio (2%), la de la derecha del 4% deberían de poderse ver y la de la izquierda (-2%) debería de mezclarse con la zona contigua de negro (0%).

Cuando ajustamos el chroma con el Blue Only esto es lo que deberías de ver con el nivel correcto:

arib-blue
Cuando hayas hecho correctamente la calibración completa deberías de ver esto:

arib-calibrated

Carta de color 100% SMPTE:
100-new

Algunos magnetoscopios de grabación podrán sacar este tipo de cartas pero la mayoría de las cámaras no. No pienso que éste tipo de cartas sean útiles para la calibración de la señal ya que no tienes la escala de grises en el negro (the pluge). Están bien para chequear la saturación de una pantalla o si por alguna razón necesitas chequear un 100% de señal en un sistema de video. Esta carta contiene los tres colores primarios  (Rojo, Verde, Azul) y 3 secundarios (Amarillo, Cian y Magenta) con un 100% de contraste y con una barra de blanco 100% y una barra de negro 0%.

En el vectorscopio con una Ganancía x2 podrás ver que los colores están dentro de su posición más pura.
Vectorscopio_colores_puros

Cuando vemos esta carta con el Blue Only activado y si tu nivel de Chroma está correctamente ajustado, deberías de ver esto-las barras similares con un valor alterno:

100-new-blue

Escrito por Ben Cain del blog negative spaces. Traducción: Jorge Rio.

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3 comentarios en “Calibración de monitores HD – balance de blancos y barras de color

  1. Oscar Guignant dijo:

    Hola, una pregunta. En el artículo dice q las coordenadas para el blanco dentro del espacio de color Rec.709 son X 0,313 e Y 0,329. Pero para monitores OLED son diferentes. Mi pregunta es, para televisores OLED LG, que son WRGB las coordenadas son diferentes también? O son X 0,313 e Y 0,329 como en los LCD LED? Tengo un colorimetro Xrite i1Display Pro y uso el software Calman 5. Dentro del software tengo, entre otras, la opcion de perfil OLED y también LCD (LED) entre otras más. Pero creo que el perfil OLED es para OLED RGB y no para WRGB, como son las TVs LG. Los TV OLED WRGB que coordenadas para el blanco usaría?

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    • Te comento… Yo no tengo mucha idea de este tema, más allá de lo que pone en el artículo. Pero lo que sí he hecho ha sido preguntar a Rafa Roche, que a nivel técnico está por encima mío. Aquí su contestación:
      Sobre los displays estoy un poco desconectado pero te cuento lo que sé:
      LAs coordenadas tricomáticas del blanco en el TIC son independientes de los dispositivos. Es decir, son las mismas para todos los dispositivos, eso no varía.
      Otra cosa es la simulación o configuración que tiene que hacer cada tipo de display para cumplir esa norma, que es a lo que se refiere en el tema de la calibración. Es decir que cada uno combina la información ya sea RGB o WRGB para conseguir llegar a esas coordenadas. Y a partir de ahí la pregunta se refiere concretamente a que perfil de calibración del Caimán hay que utilizar para cada display. Lo primero que recomendaria es leerse las instrucciones del Caiman que seguro que viene la info. Lo que necesita es una tabla de los displays existentes y a que perfil del Caiman corresponden. Si no está en el manual ya hay que escribirles o a ellos o a why on set o Moonlight o similar, es decir gente que está calibrando monitores.
      Espero haberte ayudado.

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