ディスプレイドライバの調整で階調は減るかどうか

質問

Windowsは、一般的に各色8bit、RGB24bitで色を管理していますが、
ディスプレイドライバで色調を調整した場合、これらの階調が減る
ようなことは起きますでしょうか。

以下URLのソフトウェア・キャリブレーションに関する説明でそのような
事が書いてあります。

http://www.eizo.co.jp/products/ce/management/monitor/index.html

またそれは、DVIとアナログとで状況は異なるのでしょうか。

回答No.4

kita_s

No.1です。

その先と言うことなのでまた出てきました（笑。

実際に出力した後の色の話だったんですね。すいません。

そういうことでしたら、質問者さんおっしゃるとおり、グラボのドライバで調整するとRGB一部の色の階調（出力最大値）は減ります。

ソフトキャリブレーションの場合、色温度とRGB階調幅を同時に「色」として出力します。RGBは各色256階調まで（8bit制御とします）ですが、そこに色温度を重ねた場合、通常、9300K（多くの液晶モニタのデフォルト色温度）で256階調を使うとすると、たとえば4500Kの場合はGとBは256階調使うことができません。見た目に赤っぽいと言うことはR成分が多いと言うことですが、最大値は変わりませんので、ソレはつまりGBは256まで「使い切ることができない」事になります。

たとえば、RGBがR0～255、G0～205、B0～205が4500K（てきとうです）とすると、コレを強制的に256段階にするので、どこか同じ色の場所が絶対出てきます。これによりトーンジャンプが発生します。

ハードキャリブレーションだと液晶モニタを調整します。
これがなにが違うかと言えば、グラボは信号を出力することしかできませんが、モニタはグラボからの色信号入力と出力（モニタ表示）を別に調整できます。

グラボは205段階（階調）の信号を256段階にして出力することはもちろんできません。結局は1と0の信号ですから無いものを作ることはできません。
でも、モニタは入力された信号をどれくらいの明るさで表示するか調整できます。たとえば、256段階の信号で入ってきたモノをフルで表示するのにBの明るさ＝100%だとして、キャリブレーション後は明るさが80%になりました。その為Bの最大明るさはグラボで205にした時と同じ色になります。でも、入ってくる信号を各段階80%の明るさで表示するだけですので、256という階調は減りません。

うーんわかりにくいですね。実際にキャリブレーションのデモをやってみるとすぐ理解できるんですけど。

こんな感じでしょうか。

お礼

実際は、キャリブレーションを行うような知識があるユーザーであれば、ある程度、モニター側を調整した上で、ソフトウェアキャリブレーションを行うと思いますので、それほど大きなトーンジャンプが多く現れるということも無いのかもしれませんね。

> こんな感じでしょうか。

よく分かりました。ありがとうございます。

回答No.3

foomufoomu

質問者さんは、よくわかってらっしゃるのですね。失礼しました。

むかしむかし、まだパソコン通信が数千bpsだったころ、画像の圧縮は諧調を落とすのが一番てっとり早い方法だったので、どこまで諧調を落としたら汚い画像になるか調べたことがあります。

実のところ、何も比較するものがない状態だと、10階調がいいとこで、帯状のグラデーションを見たときで32階調、なぜか球体は違いがよくわかって、それでも36階調ぐらいです。
これも、穴の開くほど画面を見つめて、なんか諧調が飛んでる気がする、程度の話です。

たとえば、コントラスト強調で、０～６３の値を０～２５５に引き伸ばしたときで、諧調数は６４に落ちるわけですが、これでもまだ識別可能数より多いので、問題ない範囲といえます。

映画製作で16ビット諧調を使うのは、製作中に何度もキャリブレーションを調整したり、画像エフェクトで極端にトーンカーブをいじった場合を想定してのことと思います。
画面表示の最終段階でのキャリブレーションは、よほど極端にいじらない限り、問題ないのではないでしょうか。
なお、前記のコントラスト強調した画像を、常識的な値でガンマ補正した場合は、64階調のままです。

お礼

> 画像の圧縮は諧調を落とすのが一番てっとり早い方法だったので、

減色性能を売りにしたグラフィックソフトも、いくつもありましたね。

> 映画製作で16ビット諧調を使うのは、製作中に何度もキャリブレーションを調整したり、画像エフェクトで極端にトーンカーブをいじった場合を想定してのことと思います。

そのように思います。通常の用途では、それほど問題になることはないということですね。

よく分かりました。ありがとうございます。

回答No.2

foomufoomu

質問の意図がよくわかりませんが、

人間が識別できる色の諧調は３２段階程度といわれています。ただし、球体の写真画像のように規則的にゆっくりと諧調が変化している画像では、周囲と比べるので、もっと細かな諧調までわかることがあります。しかし、220階調なら、全然問題ない数値といえます。

ところで、キャリブレーションで諧調が減るというと、普通は最大が220になることを言うのではなく、中間を曲線的に変換させるため、使える数値が減ることをいいます。
たとえば０～９の１０階調しかない機器があったとして、これの中間を持ち上げようとすると
０　１　２　３　４　５　６　７　８　９
　　↓
０　２　４　６　７　７　８　８　９　９
のようにするしかなく、使える数字は７種類に減ってしまいます。これがソフトウェアキャリブレーションの問題点です。
しかし、そうしないと、滑らかに色が変化しているように見えないのですから、どうしようもないことです。

補足

回答ありがとうございます。

> 人間が識別できる色の諧調は３２段階程度といわれています。

比較によらない場合、そうなんですね。

> しかし、220階調なら、全然問題ない数値といえます。

例えば、単色（赤(255,0,0)など）でグラデーションをつくる場合、
球体の例でおっしゃるような状況になり、256階調では足りないため、
最近は、8bitではなく16bitで製作されているようですね（映画向け等）。

現象は、CGの場合で特殊な色に限定されるとは思いますが。

そういう意味では、8bit環境で階調が減るのは結構辛いものが
あるように思います。

> これがソフトウェアキャリブレーションの問題点です。

本来はモニター側で適切に調整した上で、中間値の補正という意味で
ガンマカーブの補正を行う点、了解しております。

220のお話は、説明しやすい例という意味合いでNo.1さんが出された
お話だと思います。

> 質問の意図がよくわかりませんが、

カラープロファイルのことを調べていてソフトウェアキャリブレーションの
情報にたどり着き、そういう問題があるという事が書いてあったので、
ちょっと気になったという程度です。。

facebookが画像にカラープロファイルを含めていたり、
sRGBとは異なるカラースペースに対応したカメラやディスプレーなどが
でてきたりしているので、そういう意味でも気になっておりました。

回答No.1

kita_s

うまく調整していないと滑らかな階調にならない場合はありますが、コレは階調のbit数が少なくなったわけではなく、人間にとって階調が減った・狂った様に見えると言うことでしょう。

たとえば、白黒の場合、8bitなら256(0～255)階調となります。
液晶のモニタを白黒階調0の時に真っ暗として調整すると255の時は真っ白になります。
この場合、階調8とか16とかだとかすかに黒い部分との差が見分けられるかと言うほど暗い場所になります。

しかし、液晶の明るさ・コントラストを最大にしてこの階調8の部分がはっきりとわかるほどにするとどうでしょうか？かなり白っぽい画面になり、階調220とかですでに真っ白に見えるかもしれません。

こうなると、PCは256階調で表示していても我々人間の目には220階調しかないように見えます。220以降は白なので階調変化無しです。まあこれはかなり極端な例ですが。PAINTとかで８階調程度の帯を作ってグラボや液晶モニタを調整してみるとわかりやすいと思います。

グラボの調整はコレをグラボ側で行うことで、液晶の調整と同様なことができます。

こんな感じでPCはちゃんと階調表現していても実際の見え方によっては階調が減ったようにも見えます。
PCが出力する階調は減りません。見え方でそのようになります。

その為、キャリブレーションして、適正な色深度と階調に調整しましょうとなるわけですね。そうするとどの色も滑らかな、表現できる範囲の色域を最大限に使って豊かな色表現ができます。

まあ、デザインでもしてなければ気にするほどでもないんですが。

DVIとRGBは信号をデジタルで送るかアナログで送るかなので色再現には差は有りませんが、液晶はデジタル表示に適しているので、DVIの方が良いです。HDMIも可。RGBやD端子だと液晶のドット再現が弱いので。

補足

ご回答ありがとうございます。

> しかし、液晶の明るさ・コントラストを最大にしてこの階調8の部分がはっきりとわかるほどにするとどう
> でしょうか？かなり白っぽい画面になり、階調220とかですでに真っ白に見えるかもしれません。

質問させて頂きたかったのは記載いただいた状況から先のお話になります。

モニタがこの状態の時、つまり、グラフィックカードからの出力が220でモニタでは完全な白となる状態の時、ソフトウェアやOSが255を指定した際にグラフィックカードで220を出力するように調整するのが、ソフトウェア・キャリブレーションという事だと認識しております。

このモニタの状態だと恐らく、0を指定しても少し明るめのグレーになっているかもしれませんが、一先ず黒側の事は無いことにしておきます。

そうすると、ソフトウェアやOSでは0～255を扱いますが、実際に出力されるのは0～220という事になり、この状態では階調が減ることになります。

仮に256を220にダウンスケールすると、結構、微妙なことになるのではないかと思い、ソフトウェア・キャリブレーションというのは考えものなのだろうかと思ったりもします。

という認識で合っているのかどうかが知りたかった内容です。