Android-färghantering: allt du behöver veta

Det har varit mycket prat om färghantering här och på andra håll på internet den senaste tiden. Android Oreo ger nytt stöd för färghantering, Pixel 2 XL har ett rykte för att göra det dåligt, och dessa två saker tillsammans gör att vi vill prata om det. Men vad betyder färghantering exakt?

Låt oss prata om det och lite om hur och varför det används, och kanske till och med lite coolare saker.

Vad är färghantering?

Skratta inte, men du måste förstå precis vilken färg som bygger på hur våra ögon ser det innan du pratar om hur våra prylar försöker göra det rätt.

Färg beskrivs lättast som ett resultat av nyans, mättnad och glans.

Ljus avger energi över specifika band eller våglängder, men våra ögon kan inte se de flesta av dem. Detta kallas spektrum. Termer som IR (infraröd eller längre våglängder än den röda änden av spektrumet vi kan se) och UV (ultraviolett, kortare än de blå våglängderna vi kan se) är verkliga och det finns massor av vetenskap om att mäta deras intensitet men de don ' Det har något med färg att göra eftersom färg är en mänsklig sak.

I de ljusvåglängder som är synliga är Hue den punkt där ett band har mest energi, Saturation definierar bandbredden (där utsändningen av ljus börjar på spektrumet och där det slutar), och Brilliance är intensiteten hos en människa- synlig ljusvåg. Nyans definierar vilken färg våra ögon kommer att se, Mättnad definierar renheten hos den, och Brilliance definierar dess ljusstyrka. Diagram hjälper, så här är en.

Detta är den typ av ljus som en växt inte kan använda för fotosyntes. Därför är växter mestadels denna färg - de reflekterar detta ljus!

I det här diagrammet har alla röda, gröna och blåa ungefär samma nyans - de toppar cirka 450 - 550 nanometer. Rött har mest bandbredd (det täcker mer spektrum) så det är mindre mättat än blått som har den minsta mängden bandbredd. Alla tre färgerna har en mycket hög glans där de toppar, så de är lika intensiva. Våra ögon tolkar detta som en lerig ful gul färg. Alla färger skapade i rött, blått och grönt kommer att ha sin egen spektrumprofil precis som fulgul gör.

Färgen på din TV och färgen på din telefon och färgen från din kamera behöver alla matcha.

RGB står för rött, grönt och blått. Det är en tillsatsmodell för att skapa färg, där ljus i varje spektrum släpps ut för att skapa färgen. Om du har en färgbläckstråleskrivare (kom ihåg de?) Skapar den en färg med cyan, magenta, gul och svart (CMYK) som en subtraktiv modell, där färger appliceras så att ljuset som reflekteras från en yta är en specifik färg. RGBA (A är för Alpha och bestämmer grad av transparens) är den modell som används på en skärm för att producera en färg, oavsett vilken typ av skärm som används.

Färgen som produceras av en skrivare som använder CMYK-modellen och färgen som produceras på telefonens skärm med RGBA-modellen måste vara lika för våra ögon - rött måste se rött ut.

Detta är färghantering i sin mest grundläggande form.

Faktisk färghantering

Det finns många olika sätt att "skapa" färg. Vi tittade på HSB-, RGB- och CMYK-modellerna ovan, men det finns många andra sätt att försöka representera hur en ljuskällas utseende ser ut för våra ögon. De var alla utformade så att rosa ser rosa ut, grön ser grön ut, orange ser orange och så vidare. Vi kan få en bra grunduppfattning om vilken färg som försöker representeras av valfri färgmodell i vilket medium som helst. Men en grundidé räcker bara inte.

Att göra något är inte detsamma som att göra det bra, och det gäller också färghantering.

Spektrumet av färger är nästan oändligt, och när du använder något som kan visa mer än en handfull av dem behöver du ett sätt att se till att en viss nyans av grönt ser lika ut för en persons ögon oavsett var den visas eller vad modellen används för att skapa den. När du har att göra med de miljontals olika färger som en modern elektronisk skärm kan visa, blir en bra metod för att reproducera rätt färg mycket viktig.

Du behöver en bra skärm

Du börjar med själva displayen. Alla bra avancerade skärmar måste kunna reproducera ett brett färgutbud. Det finns standarder från ITU-R (International Telecommunication Union - Radiocommunications Sector) som bestämmer vad ett brett färgutbud är, och de involverar mycket matematik och vetenskap. Tack och lov behöver vi inte göra matematik och behöver bara veta vilka färgutrymmen som uppfyller standarderna. För våra telefoner är det vanligtvis färgutrymmet DCI-P3.

Detta betyder mer nu när skärmar kan visa fler färger.

Den otydliga Galaxy Note 7 är listad som den första telefonen som skickas med en 100% DCI-P3 HDR-skärm, men sedan vi har sett DCI-P3 kapabla skärmar från många företag. IPhone 7 och nyare fartyg med en, OnePlus 5 och senare har en, HTC U11 + och Pixel 2 XL och mer har alla 100% kompatibla DCI-P3-skärmar. Detta innebär att skärmen kan reproducera färger korrekt och exakt för att uppfylla ITU-R-standarderna.

Sedan kalibrerar du den

När du använder rätt maskinvara kommer kalibrering in i spelet. Kalibrering mäter utgången från en skärm då den reproducerar olika färger och justerar hårdvaran så att avläsningarna uppfyller ett specifikt värde. Eftersom det är omöjligt att kalibrera 16, 7 miljoner olika färger används vanliga färgrutor. Det vanligaste är sRGB (standard Röd Grön Blå).

SRGB är utvecklat av HP och Microsoft och är standarden på skärmar, skrivare och internet när inget specifikt färgutrymme definieras, och det är en mycket bra standard. Det är ganska enkelt att kalibrera för sRGB eftersom du justerar med en kanal på ett icke-nollvärde och de andra två på noll och går igenom. Det är därför du ser 255 255 255 uttryckta för en färg (den är vit) eller 255, 0, 0 (det är rött). När kromatiken för varje primär kanal är kalibrerad, kommer alla andra färger också att vara.

Idealt är detta vad varje företag som gör en skärm gör då det skickar skärmen ut genom dörren.

Innan Oreo bröts färghantering på Android

Problemet är att vissa företag som använder Wide Color Gamut-skärmar skulle sträcka sRGB-utrymmet och tolka om färgvärdena till sin egen unika serie. Detta gör att de tre primära kanalerna är mycket övermättade, vilket i sin tur innebär att var och en av de 16, 7 miljoner färger som skärmen kunde visa inte längre kalibrerades för att se samma ut på någon annan enhet.

Det finns många färgavstånd och profiler. Den som är viktigast för Android är sRGB.

Innan Android Oreo använde applikationerna sRGB-färgutrymmet. Det finns en anledning till detta - avancerad hårdvara. Att visa ett brett färgutbud tar mer GPU- och CPU-effekt än sRGB-utrymmet. Om Android ställdes in med ett brett färgutrymme som standard skulle vissa av de telefoner som folk köper kämpa för att visa det. Även om en telefons display inte ens kunde visa alla färger, finns det fortfarande en ganska stor prestandahit.

Tillverkare av avancerade enheter ansåg att "bryta" färgkalibrering och bearbeta färg med sina egna värden skulle visa upp sina överlägsna skärmar, och om det finns en sak som jag har lärt mig göra det här jobbet i nästan åtta år är att en telefontillverkare bara bryr sig om vad är bäst för sig själv.

Vissa appar måste fortfarande visa mestadels exakt färg, även när en tillverkare bryter färgutrymmet, så utvecklarna var tvungna att desaturera sina tillgångar för att försöka kompensera. En video, till exempel, ser bäst ut när ett rött stoppskylt är samma rött som du känner igen det som och inte en slumpmässig färg som en tillverkare bestämde sig för att vara. När du introducerar en enhet med en 100% DCI-P3-skärm kalibrerad för färgutrymmet sRGB, börjar sakerna se trasiga ut. Detta är kärnan i frågorna kring de "dämpade" färgerna på Pixel 2, även om vissa experter säger att kalibreringen inte är särskilt exakt från enhet till enhet.

Så här fixas det

Korrekt bred färgfärgstöd gör just denna Pixel 2 XL och Note 8 visar den här bilden densamma på båda skärmarna.

Detta är den enkla delen och borde förmodligen ha gjorts från början. En utvecklare kan upptäcka om en enhet använder en bred färgskärmskärm och har en aktivitet inuti applikationen använder rätt färgutrymme för att få ut det mesta av det. Om enheten inte kan visa bred färg, används standard sRGB-profilen.

Google har tillhandahållit många tillgångar för utvecklare som vill följa de nya riktlinjerna i sina appar:

• Allmänt Android-dokument för färgutrymme för API 26
• Färgområden som stöds av Android
• Bred färgtillgångar och innehållsguide

Allt är bra och bör visa sig vara ett bra sätt att se till att färger ser lika ut från enhet till enhet om det inte är en lägre modell som inte kan visa alla färger. De ser fortfarande korrekta ut mellan enheter eftersom de skulle använda sRGB-färgutrymmet. Problemet är att få alla ombord att göra samma sak.

Vi hoppas att saker och ting blir bättre

För att detta ska fungera måste Samsung, OnePlus, LG och alla andra företag som "har brutit" sRGB-tolkningen gå tillbaka och korrigera det och utvecklare måste bygga om sina appar för att stödja de nya riktlinjerna för färgutrymme. Och ingen vill göra det.

Företag kommer förmodligen inte att ändra hur de gör saker förrän apputvecklare gör apparna som ser bra ut, och utvecklare kommer inte att skriva appar som kommer att se trasiga ut på miljoner och miljoner telefoner. Apple kunde övergå till korrekt färghantering eftersom det kontrollerar hårdvaru- och mjukvaruutrymmet samt ställer App Store-riktlinjer. Google har inte den lyxen.

Någonstans tänker någon på sättet att fixa allt detta. Och levererar ett trasigt användarvalt färgutrymme på Pixel 2-telefoner för att kompensera - det är inte det. Vi vet att alla inblandade vill göra saker på rätt sätt, och det betyder också att man inte bryter någonting på de telefoner som redan har sålts. Förhoppningsvis blir det sorterat förr än senare.