1

А ТЕПЕРЬ ТО ЖЕ САМОЕ, НО ПРОСТЫМИ СЛОВАМИ!!1

«ДельтаE ОТ D65, ПОНИМАЕШЬ, У ЭТОГО ПРОЕКТОРА ДО КАЛИБРОВКИ
БОЛЕЕ 10 ПО ITU-Rec.709!!1»

В данной статье я попытался собрать вместе основные понятия, которые используются лично мной при тестировании проекторов в разделе «цветопередача». На самом деле, речь идёт, так или иначе, всего лишь о трёх характеристиках цвета.

Но начнём с начала...

Давая характеристику проектору, как и любому другому устройству для отображения информации, необходимо как-то описывать, насколько точно рассматриваемое устройство воспроизводит цвета. Киноиндустрия работает по строгим стандартам: готовя фильм к записи в том или иной формате, авторы хотят быть уверены, что зритель увидит то же самое, что и они у себя в киностудии.

Часть 1. «Треугольник Смерти»

Итак, существуют цвета, которые способен различать человек. Они все представлены в виде «цветового пространства CIE»:

Как вы видите, каждый цвет имеет координаты x и y, по которым его можно найти. Конечно, в данный момент на экране мы видим только примерную схему этих цветов, так как сам экран воспроизводит лишь часть видимого диапазона. Тем не менее, данная шкала объективна: каждому xy на этой шкале соответствуют цвет с измеримыми физическими характеристиками.

У современных мониторов/телевизоров/проекторов, каждая точка изображения состоит из неких трёх светящихся элементов: красного, синего и зелёного. Условно, можно представить себе, что в каждом пикселе имеется три лампочки, а всё воспроизведение цветов сводится к одновременному свечению трёх этих лампочек с разной интенсивностью:

Конечно, на самом деле в устройствах используется несколько иная технология, но для наглядности этот пример с лампочками — самое то.

Итак, ничего кроме этих лампочек нет. Если мы отметим цвет свечения каждой из них на диаграмме всех видимых человеком цветов, то получатся три точки, образующие треугольник.

Все цвета внутри этого треугольника мы можем получить свечением этих трёх лампочек с различной интенсивностью, а вне этого треугольника ни один цвет мы не получим — нужны другие лампочки!

Различные технологии и различные типы телевизоров, мониторов и проекторов могут дать различные оттенки красного, зелёного и синего. А если два устройства отличаются хотя бы оттенком одного из цветов, то граница всего треугольника будет другой, — цветовой охват будет разным.

Поэтому существуют стандарты, принятые, исходя из возможностей современных отображающих устройств. Показанный на схеме выше треугольник, на самом деле, охватывает цвета стандарта sRGB. Это значит, что для соответствия стандарту sRGB, красный, зелёный и синий цвета у вашего устройства после измерений должны совпасть с вершинами треугольника на данной схеме.

Потому, что в противном случае ваш проектор покажет не те цвета, которые предполагал создатель фильма. Пусть они более яркие и живые, но от проектора не требуется вносить свои изменения и делать фильм «лучше». Задача проектора — показать всё именно так, как задумал автор.  Зачастую, более умеренные цвета позволяют создать гораздо больший эффект присутствия, потому что в естественные цвета человеческое восприятие поверит гораздо легче.

Современный стандарт для HD видео именуется  ITU-Rec. 709 (Рекомендация 709) и в нём используется упомянутое выше цветовое пространство sRGB. Поэтому слова sRGB и Rec.709 не должны отпугивать: это просто «HD стандарт».

Часть 2. Три характеристики цвета = три ложки дёгтя

Цвета могут быть неправильными тремя способами. На рисунках ниже центральное изображение всегда является «правильным».


1. Неправильный тон. Красный сдвинут в сторону мадженты (слева) или оранжевого (справа). На диаграмме CIE координаты цветов будут смещены по часовой стрелке, либо против часовой стрелки от центра (от белого):


2. Неправильная насыщенность цветов. На картинке слева она уменьшена в 2 раза, если продолжать в этом духе, то получится чёрно-белое изображение. На диаграмме CIE, координаты цветов будут смещены ближе к белому, или дальше от него.


3. Неправильная яркость цветов. Слева уменьшена яркость всего изображения, справа — только яркость цветов, кроме голубого. Любой цвет с минимальной яркостью — чёрный. Если три разноцветные лампочки из нашего примера светятся с нулевой яркостью, то и получается чёрный цвет.

На классической диаграмме цветового пространства CIE изменения яркости не видны, так как тон и оттенок цветов не изменены. Однако, яркость цветов всегда предполагается, о ней можно думать, как о третьей координате z, если бы цветовое пространство CIE было объёмным.

Часть 3. «Треугольник Смерти» и Реальность

В ходе тестирований, замерив характеристики трёх базовых цветов, они размещаются на диаграмме цветового пространства CIE, образуя треугольник, демонстрирующий отображаемые проектором цвета. Вот пример:

Полученное цветовое пространство сравнивается с пространством sRGB/Rec.709. В данном случае, например, синий и красный цвета близки к стандарту, однако зелёный перенасыщен и смещён в сторону жёлтого. В итоге мы получили цветовое пространство, несколько отличное от sRGB/Rec.709. Проектор не охватывает некоторую часть оттенков зелёного и циана (голубого), но при этом оранжевый, жёлтый и зелёный у него более насыщенные, чем по стандарту.

А на этом примере — светодиодный проектор. Вместо того, чтобы ограничить цветовой охват до стандарта, он хвастается своими цветами. Да: зелёный у него будет очень насыщенным, однако и очень далёким от того, что требуется. Безусловно, иногда более насыщенные цвета способны произвести впечатление. Но учтите, что это, как правило, навсегда. А, если у проектора имеется система управления цветом, то калибровка проектора требует наличия соответствующих инструментов.

Вот это уже близко к идеалу. Такой проектор показывает те оттенки цветов, которые от него требуются:

Чем ближе проектор к стандарту без профессиональной настройки (калибровки), тем лучше для покупателя.

Для тех, кому интересно: чёрная линия с циферками 2700, 3000, 4000… 9300 — это линия, по которой изменяется цветовая температура. Все знают, что такое цветовая температура, хотя бы, по лампам: свет может быть «холодным» и «тёплым». Однако, цветовая температура не описывает отклонение цвета вне указанной линии, поэтому нам она не очень интересна.

Точка, обозначающая белый цвет, также лежит на этой линии. Применительно к цветовой температуре она обозначается, как 6500K. Применительно к координатам xy шкалы CIE она обозначается, как D65. Это — так называемая "точка белого".

Часть 4. О чём молчит «Треугольник Смерти»

Как мы уже обозначили, важнейший параметр, который не указан на плоскости диаграммы CIE — это яркость. На самом деле, о яркости никто не забыл. Просто она не попадает в плоскость цветового пространства CIE. Но это не умаляет её значения.

Представьте себе красный карандаш. Если уменьшать освещение, то цвет карандаша будет становиться темнее, однако это всё ещё будет красный цвет, с тем же тоном и той же насыщенностью, но менее яркий. Полностью выключив свет, карандаш всё ещё будет красным.

Более того: белый цвет и серый цвет и чёрный цвет, также имеют одинаковые тон и насыщенность. Всё это — "точка белого", D65, но с разной яркостью.

Так в чём проблема? Вспомним про наши три лампочки, образующие все цвета внутри треугольника (точки красного, синего и зелёного):

Белый цвет получается одновременным свечением зелёной, синей и красной лампочки с максимальной яркостью, а максимальную яркость проектора (если точнее, то «световой поток») измеряют по белому цвету. Когда вы видите в характеристиках проектора, скажем, 2000 Люмен, то эти 2000 люмен получаются при замере по испускаемому проектором белому свету.

Но. Существуют способы искусственно усилить яркость белого. На нашем примере с лампочками, можно представить себе это, как добавление к трём основным четвёртой, белой лампочки. Получится, что белый цвет будут давать красная, синяя, зелёная и белая лампочки, светящиеся вместе. Яркость белого усилилась, но яркость цветов — нет.

Это создаёт дисбаланс по яркости. Вот пример:

  

На левой картинке оригинальное изображение. На правой — оно же, но с уменьшенной яркостью. В центре — это же изображение, но у него уменьшена только яркость цветов.

Если бы это были реальные картинки с проекторов, то мы бы сказали, что максимальная яркость (по белому)  у первых двух проекторов одинаковая, а яркость по цветам у второго меньше. А третий — просто менее яркий.

Иногда заниженная цветовая яркость может привнести ощущение большей серьёзности картинки, или большего контраста, но это неправильно. К примеру, ниже показаны оригинальные снимки и их версии с чуть менее яркими цветами:

 

Возможно, кому-то больше понравится версия с менее яркими цветами, но это не то, что хотел показать режиссёр.

В связи с этим, в обзорах мы придерживаемся стандарта «цветовой яркости», или «светового потока по белому» (Color Light Output). Проектор может показать цвета по тону и насыщенности, которые будут в полном соответствии со стандартом sRGB. Но мы измеряем яркость проектора по цветам и сравниваем с яркостью по белому, — и делаем выводы.

К примеру, если проектор даёт 2000 люмен по белому и 800 люмен по цветам в самом ярком режиме картинки, а в точном режиме даёт 800 по белому и 800 по цветам, то всё Ок: при просмотре кино вы можете использовать 800 люмен (если нужна точная картинка), либо 2000 люмен, если нужна предельная яркость. Сделка понятна.

А вот если проектор в «точном» режиме картинки предложит вам яркость цветов, отличную от яркости белого, то это плохо.

Часть 5. Баланс Белого

Вернёмся к нашим лампочкам.

И к «точке белого».

Мы обозначили, что белый получается одновременным свечением трёх лампочек. Но что будет, если одна из них будет светить ярче, чем требуется? Очевидно, белый цвет будет уже не совсем белым. И не только белый — все цвета будут смещены.

Из-за тех или иных свойств проектора, максимальная яркость каждого из создаваемых им базовых цветов может отличаться. К примеру, ламповые проекторы воспроизводят более яркий зелёный, поэтому в самом ярком режиме картинки изображение будет иметь зеленоватый окрас.

Это компенсируется в точных режимах картинки проектора, например «Кино», но, конечно, приводит к снижению максимальной яркости проектора.

В нашем примере с лампочками, если зелёная горит ярче, чем надо, то нужно снизить её яркость.

Правильный баланс белого — это способность проектора отображать нейтральный белый, обозначенный на диаграмме CIE, как точка D65, на всём диапазоне яркостей, от чёрного до белого. Мы же уже поняли, что точке белого соответствует не только белый, но и все оттенки серого и чёрный.

Вот изображение с градациями белого:

Вот пример шкалы белого, слегка сдвинутой в сторону зелёного:

Вот как это повлияло бы на изображение:

Однако, бывает так, что баланс белого сдвинут неодинаково на разной яркости: ближе к чёрному он может быть красноват, ближе к белому — окрашен синим и пр.

К тому же, не всегда неточность баланса белого воспринимается зрителем, как ухудшение изображения. К примеру, сдвиг баланса белого в сторону зелёного бывает очевиден, а в сторону синего — нет.

При тестировании проектора результаты измерений баланса белого отображаются примерно в следующем виде:

На диаграмме две части: верхняя и нижняя.

Сверху вы видите уровни яркости зелёного, красного и синего, измеренные по 10 оттенкам белого: от 0% (чёрный) до 100% (белый). В идеале они все должны находиться на уровне 100% и ложиться в одну линию.

В районе 0% (чёрного) измерения неточны, поэтому расхождение в этой точке можно игнорировать.

На диаграмме мы видим следующее: у данного проектора уровень красного постепенно повышается, уровень синего понижается, а зелёный идёт ровно. Там, где все три линии ближе всего друг к другу, — там фиолетовый график в нижней части диаграммы ближе к нулю. Эта фиолетовая линия показывает, насколько далеко находится белый на данном уровне яркости от точки D65. Помните нашу диаграмму CIE? Вот наш баланс белого, переложенный на ней. Видите точки около D65?

Эти точки — и есть приведённые на диаграмме баланса белого оттенки белого, для каждого из уровней яркости (0%, 10%… 100%).

Видите точку у отметки 9300? Это — значение, полученное на уровне яркости 0%, о котором я сказал, что там измерения неточные.

Эта точка дальне всего от D65. Так вот, расстояние от полученного цвета до правильного называется "Дельта E".

Фиолетовая линия на диаграмме баланса белого (ниже) тоже показывает абсолютное значение "Дельта E". Если Дельта E равна 3 или менее, то всё Ок. Считается, что такая разница человеческим глазом не различается.

Что мы видим на этой конкретной схеме? При настройке данного проектора, уровни красного и синего были отрегулированы так, чтобы получить как можно меньшее Дельта E по всей шкале, от чёрного до белого. К примеру, если чуть поднять уровень красного, то на промежутке от 20% до 50% будет почти идеальный баланс белого и Дельта E, близкий к 0.

Но тогда на промежутке от 70% до 100% изображение получит слишком выраженный красный оттенок, а Дельта E на этом промежутке выйдет за пределы отображаемой шкалы. Поэтому была найдена некая золотая середина: в каком-то месте шкалы красный сильнее, чем надо, где-то — слабее, а Дельта E, хоть и не идеальный, но на большей части шкалы (от 20% и далее) — приемлемый. Среднестатистический зритель сможет заметить, к примеру, чуть желтоватый окрас 100% белого, если присмотрится, а вот синий оттенок в тенях — вряд ли.

Вот другой пример:

Проектор даёт идеально ровный уровень красного, зелёного и синего по всей шкале, однако ни в одном месте Дельта E не попадает даже в пределы 10, поэтому я обрезал нижнюю часть диаграммы. Изображение такого проектора имеет заметный циановый оттенок (смесь зелёного и синего). Если бы у данного проектора была хотя бы простейшая система настройки баланса белого, то мы бы очень легко, опустив зелёный и синий до красного, получили бы идеальный баланс белого.

В заключение я хотел бы сказать, что предложенный способ смотреть на цветопередачу не только позволяет говорить на общем языке, но и достаточно прост и интуитивен, если в него вникнуть.

Нет комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.