DE19839676A1 - Einrichtung und Verfahren zur Kalibrierung eines Monitors - Google Patents

Abstract

Es wird eine Einrichtung und ein Verfahren zur Kalibrierung bzw. Farbprofilierung eines Monitors beschrieben, wobei auf dem Bildschirm mit vorgegebenen Bildsignalstufen dargestellte Flächen mit einem Sensor gemessen werden, der in eine Computermaus integriert ist. Die Computermaus kombiniert die normale Funktion einer Maus, d. h. Erfassung von Änderungen von x, y-Koordinaten, und die Meßfunktion mit dem Sensor. Die Meßwerte werden über die Mausschnittstelle an einen Computer übertragen. Der Sensor kann sowohl ein Helligkeitssensor sein als auch ein Farbsensor, der die dargestellten Flächen farbmetrisch ausmißt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Bildverarbeitung und betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Kalibrierung und Einstellung der Helligkeit und Farben für die Darstellung von Bildern auf einem Monitor. Die Kalibrierung der Bilddarstellung auf einem Monitor dient in vielen Anwendungs­ gebieten der analogen und besonders der digitalen Bildverarbeitung dem Zweck, eine Bilddarstellung mit definierten Werten für die Helligkeit, den Kon­ trast, die Gradation und die Farben zu erreichen.

Je nach der Anwendung, für die Bilder auf einem Monitor dargestellt werden sollen, gibt es verschiedene Zielsetzungen für die Kalibrierung des Monitors. Im einfachsten Fall werden der kleinste und der größte Wert für die darstellbare Helligkeit (Schwarzpunkt und Weißpunkt) auf bestimmte festgelegte Werte ein­ gestellt. Da sich die Bildschirmhelligkeit durch verschiedene Einflüsse, wie Temperatur oder Alterung, im Laufe der Zeit verändern kann, sorgt die Kalibrie­ rung auf einen definierten Schwarzpunkt und Weißpunkt für die Einhaltung ei­ nes immer gleichen Helligkeitsbereiches, innerhalb dessen die Helligkeit des dargestellten Bildsignals variiert. Damit ist sichergestellt, daß Helligkeitsschwan­ kungen, die man in der Monitordarstellung sieht, dem Bild zugeordnet werden können und nicht anderen Einflüssen, wie z. B. der Alterung des Monitors. Die Kalibrierung des Helligkeitsbereichs ist ebenfalls von Bedeutung, wenn auf mehreren Monitoren Bilder parallel dargestellt und miteinander verglichen wer­ den sollen. Dann müssen alle Monitore vorher auf die gleichen Werte kalibriert werden.

Nach dem Stand der Technik geschieht die Kalibrierung der Helligkeit mittels eines separaten Helligkeitssensors, mit dem die Helligkeiten auf dem Bildschirm gemessen werden. Auf dem Monitor wird eine schwarze Fläche mit der dunkel­ sten Helligkeit und eine weiße Fläche mit der hellsten Helligkeit dargestellt, in­ dem der Monitor jeweils mit dem kleinsten bzw. mit dem größten Bildsignal an­ gesteuert wird. Der Sensor wird z. B. vom Bediener auf diese Flächen gerichtet, um ihre Helligkeit zu messen. Alternativ kann der Sensor mit einer Saugein­ richtung auf dem Glas des Bildschirms befestigt werden, und der Monitor stellt nacheinander unter dem Sensor die dunkelste und die hellste Fläche dar. Der Sensor ist mit einer Steuerelektronik verbunden, mit der die dargestellte Hellig­ keit verändert und auf bestimmte Werte eingestellt werden kann. Diese Steue­ relektronik kann sich z. B. im Monitor selbst befinden und den Signalpegel und Verstärkungsfaktor des Bildsignals beeinflussen. Sie kann sich aber auch auf der Grafikkarte eines Computer-Arbeitsplatzes befinden und dort den Signalpe­ gel analog oder digital beeinflussen. Im Fall einer digitalen Kalibrierung werden üblicherweise Lookup-Tabellen eingesetzt, mit denen ein Wertebereich von di­ gitalen Eingangswerten auf einen modifizierten Wertebereich von digitalen Aus­ gangswerten umgesetzt werden kann. Die Meßwerte des Sensors werden dann einer Steuersoftware zugeführt, die den Inhalt der Lookup-Tabellen so verän­ dert, daß der Helligkeitsbereich der Monitordarstellung auf definierte Werte ein­ gestellt wird. Schließlich können die Meßwerte des Sensors auch einer Software zugeführt werden, die die Bilddaten in einem Bildspeicher des Computer- Arbeitsplatzes so verändert, daß ein definierter Helligkeitsbereich eingehalten wird.

Neben der einfachen Kalibrierung des Helligkeitsbereichs muß für manche An­ wendungen der Bildverarbeitung auch der Verlauf der Helligkeit zwischen dem Schwarzpunkt und dem Weißpunkt, d. h. die Gradation, kalibriert werden. Dazu werden auf dem Monitor Flächen mit unterschiedlichen Helligkeiten dargestellt, indem der Monitor z. B. mit definierten abgestuften Bildsignalen angesteuert wird. Wie schon beschrieben, werden die Flächen mit dem Sensor ausgemes­ sen und die Meßwerte in der Steuerelektronik bzw. der Steuersoftware ausge­ wertet, um zu jeder dargestellten Bildsignalstufe einen definierten Helligkeits­ wert einzustellen.

Die Messung von Helligkeiten auf dem Bildschirm kann auch zu einer einfachen Kalibrierung der Farbdarstellung auf einem Farbmonitor eingesetzt werden. Da­ zu werden auf dem Monitor z. B. Farbflächen der Primärfarben Rot, Grün und Blau (R, G, B) mit abgestuften Bildsignalen dargestellt und jeweils mit dem Sen­ sor die Helligkeit gemessen. Dabei wird berücksichtigt, daß die Farben als un­ terschiedlich hell empfunden werden und daß auch der Sensor für verschiedene Farben eine unterschiedliche Empfindlichkeit hat. Ein mit maximalem Bildsi­ gnalpegel dargestelltes Rot wirkt z. B. heller als ein mit dem gleichen Bildsignal­ pegel dargestelltes Blau. Wenn die Meßwerte bei der Auswertung entsprechend der farbabhängigen Empfindlichkeit mit bekannten Faktoren gewichtet werden, können zu den dargestellten Bildsignalstufen der Primärfarben definierte Hellig­ keitswerte eingestellt werden. Auf diese Weise wird der Helligkeitsbereich und die Gradation in den drei Farbkanälen des Monitors kalibriert, was die Grund­ voraussetzung für eine kontrollierbare Farbdarstellung ist.

Für Anwendungen mit höheren Anforderungen an die Genauigkeit und Wieder­ holbarkeit der Farbdarstellung auf einem Monitor, z. B. in der elektronischen Re­ produktionstechnik, reicht die Kalibrierung der Farbkanäle bezüglich Helligkeit und Gradation nicht mehr aus. Der Monitor muß so kalibriert werden, daß er je­ weils für eine bestimmte Kombination der roten, grünen und blauen Bildsi­ gnalstufen eine gewünschte definierte Farbe darstellt. Dazu werden die ge­ wünschten Farben in einem sogenannten deviceunabhängigen Farbsystem vor­ gegeben, z. B. im CIE XYZ-System oder im CIE L*a*b*-System. Anstelle des Helligkeitssensors wird ein Farbsensor verwendet, der die Farben auf dem Bild­ schirm farbmetrisch in einem deviceunabhängigen Farbsystem ausmessen kann, z. B. im CIE L*a*b*-System. Zur Kalibrierung werden nicht nur abgestufte Farbflächen der drei Primärfarben (R, G, B) auf dem Monitor dargestellt und ge­ messen sondern auch Mischfarben, die durch Kombination verschiedener Bild­ signalstufen der drei Primärfarben entstehen. Für diese Kalibrierung ist dann erforderlich, daß die Steuerelektronik bzw. die Steuersoftware die Farbdarstel­ lung auf dem Monitor für jede Kombination der Bildsignalstufen individuell und unabhängig von den anderen Kombinationen der Bildsignalstufen einstellen kann.

Für Anwendungen im Bereich des Color Management ist eine sogenannte Farbprofilierung eines Monitors erforderlich. Das Farbprofil beschreibt die Farbdarstellungseigenschaften des Monitors. Durch Verknüpfung des Monitor- Farbprofils mit den Farbwiedergabeeigenschaften eines weiteren Geräts, z. B. eines Farbdruckers, werden Vorgabewerte für die Kalibrierung des Monitors so ermittelt, daß die Farben eines Bildes in der Monitordarstellung gleich aussehen wie die Farben des ausgedruckten Bildes. Zur Bestimmung des Monitor- Farbprofils werden ebenfalls abgestufte Farbflächen von Mischfarben, die durch Kombination verschiedener Bildsignalstufen der drei Primärfarben entstehen, dargestellt und farbmetrisch ausgemessen. Aus den gemessenen Werten wird das Farbprofil berechnet.

Nach dem Stand der Technik wird für die beschriebenen Verfahren zur Kalibrie­ rung bzw. Farbprofilierung eines Monitors ein separater Sensor verwendet, der entweder direkt mit einer Steuerelektronik im Monitor verbunden ist oder über eine Schnittstellenelektronik mit einem Computer-Arbeitsplatz verbunden ist. Im letzteren Fall berechnet eine Steuersoftware im Computer-Arbeitsplatz aus den Meßwerten die einzustellenden Helligkeits- bzw. Farbwerte für die Monitordar­ stellung. Ein solcher separater Sensor und seine Schnittstellenelektronik ist mit zusätzlichem Aufwand und zusätzlichen Kosten verbunden. Da die Kalibrierung eines Monitors in der Regel nur gelegentlich durchgeführt wird, wenn am Moni­ tor etwas verändert wurde oder wenn die Kalibrierung überprüft werden soll, sind die Kosten für einen nur wenig genutzten separaten Sensor besonders nachteilig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der be­ kannten Einrichtungen und Verfahren zu vermeiden und eine kostengünstige Lösung anzugeben, mit der ein Monitor kalibriert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 8 gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Computermaus mit Sensor in der Ansicht von oben und

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform einer Computermaus mit Sensor.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, den Sensor für die Messung der Hel­ ligkeiten bzw. der Farben auf dem Bildschirm des Monitors in eine Computer­ maus zu integrieren. Eine Computermaus wird in der Regel an jedem Compu­ ter-Arbeitsplatz benötigt, um Bewegungen der Maus auf der Tischoberfläche in entsprechende Bewegungen eines Zeigers (Cursor) auf dem Bildschirm umzu­ setzen und mit dem Zeiger in Verbindung mit der Betätigung einer Maustaste gewünschte Softwarefunktionen auszulösen ("anklicken"). Durch die Integration eines Sensors für Helligkeit oder für Farben kann die Computermaus zusätzlich für die Kalibrierungsfunktion genutzt werden. Zweckmäßigerweise wird der Sen­ sor so in die Computermaus integriert, daß sich die Lichteintrittsöffnung des Sensors auf der Unterseite der Maus befindet. Die Lichteintrittsöffnung kann aber auch an der Vorderseite oder an einer anderen beliebigen Stelle plaziert werden, wenn dabei die Formgebung der Computermaus eine bequeme Hand­ habung sowohl der Mausfunktion als auch der Sensorfunktion ermöglicht.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eine typische Computermaus (1) in der Ansicht von oben. Sie hat zwei Tasten (2) zum Auslösen von Softwarefunktionen und ist mit einem Kabel (3) an eine Schnittstellenelektronik des Computer-Arbeitsplatzes angeschlossen. Es ist vorteilhaft, wenn die Lichteintrittsöffnung (4) des Sensors auf der Unterseite in einer Ecke plaziert wird. Dadurch kann der Bediener bei den Kalibrierungsmessungen die Sensoröffnung sicherer auf die auszumessen­ den Helligkeits- bzw. Farbflächen auf dem Bildschirm positionieren. Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der eine Ausbuchtung der Mausform vor­ gesehen ist, in der die Lichteintrittsöffnung (4) des Sensors plaziert wird.

Während der Kalibrierung hält der Bediener die Sensoröffnung der Computer­ maus auf die zu messende Helligkeits- bzw. Farbfläche auf dem Bildschirm des Monitors. Die Messung kann z. B. durch eine der "normalen" Maustasten (2) ausgelöst werden oder auch durch eine zusätzliche Meßtaste (5) auf der Com­ putermaus, die speziell für die Auslösung des Meßvorgangs vorgesehen wird (Fig. 2). Der Meßwert wird dann über das Kabel (3) und die Schnittstellenelek­ tronik der Computermaus an die Steuersoftware im Computer-Arbeitsplatz wei­ tergeleitet, die die Kalibrierungseinstellungen für die Monitordarstellung vor­ nimmt.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Kalibrierung bzw. Farbprofilierung eines Monitors durch Messung von auf dem Bildschirm mit vorgegebenen Bildsignalstufen darge­ stellten Flächen mit einem Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor in eine Computermaus integriert ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Helligkeitssensor ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Farbsensor ist.

4. Verfahren zur Kalibrierung bzw. Farbprofilierung eines Monitors durch Mes­ sung und Auswertung von auf dem Bildschirm mit vorgegebenen Bildsi­ gnalstufen dargestellten Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß die dar­ gestellten Flächen mit einem in eine Computermaus integrierten Sensor gemessen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor die Helligkeit der dargestellten Flächen mißt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor farbmetrisch die Farbe der dargestellten Flächen mißt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Com­ putermaus die Funktionen

• a) Erfassung der Änderung von x,y-Koordinaten und
• b) Messung von auf dem Bildschirm dargestellten Flächen

kombiniert sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderun­ gen von x,y-Koordinaten und die Meßwerte von auf dem Bildschirm darge­ stellten Flächen über die gleiche Schnittstellenelektronik an einen Computer weitergeleitet werden.