Farebné vnímanie v reálnom svete a na televízore
Späť v roku 2015, jednoduchý dotaz týkajúci sa toho, akú farbu konkrétne šaty vyvolali rozsiahly záujem o to, ako vnímame farbu. Faktom je, že schopnosť vnímať farbu je zložitá a nie presná.
Čo naozaj vidíme
Naše oči nevidia skutočný predmet (-y), čo naozaj vidíte je svetlo odrážané predmety. Farba, ktorú vidia vaše oči, je výsledkom toho, aké vlnové dĺžky svetla odrážajú alebo absorbujú objekt. Je však nepravdepodobné, že farba, ktorú vidíte, je úplne správna.
Faktory ovplyvňujúce vnímanie farieb
Skutočné svetové vnímanie farieb je ovplyvnené niekoľkými faktormi:
- Fyzikálne vlastnosti objektu: vlnové dĺžky svetla, ktoré objekt odráža alebo absorbuje prirodzene kvôli jeho fyzickému zloženiu.
- Čas dňa: objekt je videný v rannom, popoludňajšom alebo nočnom svetle.
- Umiestnenie: Objekt je viditeľný vo vonkajšom svetle (slnečný alebo zamračený deň) alebo umelým vnútorným osvetlením (a typom vnútorného osvetlenia).
- Farebné vnímanie: prirodzené rozdiely v tom, ako každá dvojica ľudských očí vníma farebné vlnové dĺžky.
- Farebná slepota: neprirodzené odchýlky v tom, ako niektoré osoby vidia farebné vlnové dĺžky.
Okrem skutočného vnímania farieb, fotografie, tlače a videa existujú ďalšie faktory, ktoré treba zvážiť:
- Prístroj používaný na zachytenie obrazu: Možnosti kamery na detekciu farebných vlnových dĺžok v kombinácii s časom a miestom.
- Zobrazovacie zariadenie používané pri reprodukcii obrazu: televízor, videoprojektor, tlač reprodukujú obrázky rôznymi spôsobmi.
- Zobrazenie alebo kalibrácia tlačiarne: Ak si prezeráte obrázok v tlači alebo v zariadení na zobrazenie videa, norma, ktorá slúži na kalibráciu tohto zariadenia na reprodukciu farieb, ovplyvňuje to, čo vidíte.
Hoci existujú podobnosti a rozdiely vo farebnom vnímaní s ohľadom na fotografie, tlač a video aplikácie, nechajme na nulovej strane na strane videa rovnice.
Zachytenie farby
- Najskôr musíte obrázok "zachytiť". Videokamera musí vidieť svetlo odrážajúce predmety a prechádzajúce cez šošovku. Vstupné svetlo pozostáva zo všetkých farieb odrážaných od cieľového objektu (objektov). Toto svetlo vstupuje do šošovky a zasiahne čip (za starých čias, pred čipmi muselo svetlo prejsť špeciálne postavenou vákuovou trubicou).
- Akonáhle svetlo dopadne na čip, existuje proces používaný čipom a podporným obvodom, ktorý premieňa svetlo buď na analógové elektrické impulzy, alebo na digitálne kódy (1, 0). Tento konvertovaný signál je potom poslaný do prijímacieho zariadenia (v tomto prípade televízneho alebo videoprojektora), ktorý prevedie prichádzajúci elektrický impulz (analógový) alebo digitálny kód späť do obrazu, ktorý je zobrazený alebo premietaný na obrazovku. to sa stáva zložité. Keď kamera prijíma svetlo odrážané od objektu v danom časovom bode a zobrazovacie zariadenie musí presne zobrazovať farbu zachyteného výsledku.
Pretože ani zariadenie na zachytávanie alebo zobrazovanie nemôže reprodukovať všetky farby, ktoré sa odrážajú od objektov v reálnom svete, obe zariadenia musia "hádať" na základe špecifických "umelých" farebných štandardov, ktoré majú na svojom základe tri základné farby Model. Vo video aplikáciách je trojfarebný model reprezentovaný červenou, zelenou a modrou farbou. Rôzne kombinácie troch základných farieb v rôznych pomeroch sa používajú na vytvorenie stupňa šedi a všetkých farebných odtieňov, ktoré vidíme v prírode.
Zobrazenie farieb pomocou televízora alebo videoprojektora
Keďže neexistuje žiadna definitívna korektnosť v tom, ako ľudia vnímajú farbu v prírodnom svete, a existujú obmedzenia, ktoré zachytia presnú farbu pomocou fotoaparátu. Ako sa toto zmierí v domácom prostredí pri sledovaní televízie alebo videoprojektora?
Odpoveď je dvojnásobná, typ používanej technológie, ktorá umožňuje TV / videoprojektor zobrazovať obrázky a farby a jemne doladenie ich schopností zobrazovať farbu čo najpresnejšie v rámci vopred určeného farebného štandardu.
Tu je stručný prehľad technológií zobrazovania videa, ktoré sa používajú na zobrazenie čiernobielych a farebných obrázkov.
Emissive Technologies
- CRT - elektrónový lúč, ktorý pochádza z hrdla obrazovej trubice, prehľadá rad fosforu na základe línií za účelom vytvorenia obrazu. Keď lúč zasiahne každý fosfor, fosfor je excitovaný a produkuje obraz. Farba je produkovaná červenými, zelenými a modrými fosformi, ktoré sa v správnej kombinácii vzbudzujú, aby vytvorili špecifickú farbu.
- Plazma - Fosfory sú osvetlené prehriatým nabitým plynom (podobne ako fluorescenčné svetlo). Kombinácie červeného, zeleného a modrého fosforu (označované ako pixely a subpixely) produkujú označenú farbu.
- OLED - technológia OLED môže byť implementovaná dvomi spôsobmi pre televízory. Jednou z možností je WRGB, ktorá kombinuje biele OLED subpixely s červenými, zelenými a modrými farebnými filtrovanými filtrami, pričom ďalšou možnosťou je použitie subp pixelov s červenými, zelenými a modrými farbami bez pridaných farebných filtrov.
Transmisívne technológie
- LCD - LCD pixely nevytvárajú svoje vlastné svetlo. Aby LCD TV zobrazoval obraz na TV obrazovke, obrazové body musia byť "podsvietené". Čo sa stane v tomto procese, je to, že svetlo prechádzajúce obrazovými bodmi je rýchlo zosvetlené alebo rozjasnené, v závislosti od požiadaviek na obrázok. Ak sú pixely dostatočne slabé, prejde veľmi málo svetla, čo spôsobí, že obrazovka bude tmavšia. Pridáva sa farba, pretože svetlo prechádza čipom LCD a potom cez červené, zelené a modré farebné filtre.
- 3LCD - Používa sa pri videoprojekcii, pracuje podobne ako LCD TV, ale čipy roztrúsené cez celý zdroj obrazovky, biele svetlo prechádza cez tri čipy LCD a Prism a potom premietané na obrazovku.
Transmisívna / emisná kombinácia - LCD s kvantovými bodmi
Pre aplikácie s televíznym a obrazovým zobrazením je Quantum Dot umelý nanokryštál so špeciálnymi vlastnosťami vyžarujúcimi svetlo, ktorý možno použiť na zvýšenie jasu a farebného výkonu zobrazovaného na statických a obrazových obrázkoch na obrazovke LCD.
Kvantové body sú nanočastice s nastaviteľnými emisnými vlastnosťami, ktoré dokážu absorbovať vyššie energetické svetlo jednej farby a vyžarovať nižšie svetlo inej farby (niečo ako fosfor na plazmovej televízii), avšak v takom prípade, keď sú zasiahnuté fotónmi z vonkajšieho svetla zdroj (v prípade LCD TV s podsvietením modrej LED), každá kvantová bodka vyžaruje farbu špecifickej vlnovej dĺžky, ktorá je určená jej veľkosťou.
Kvantové body môžu byť zabudované do LCD televízora tromi spôsobmi:
- Vnútri tenkej sklenenej trubice (nazývanej Edge Optic) v štruktúre svetelného zdroja v televízore medzi svetelným zdrojom s modrým LED okrajom a svetlovodnou doskou (štruktúra, ktorá šíri svetlom cez oblasť obrazovky) pre blikajúce LED / LCD TV .
- Na "filmovej vrstve" umiestnenej medzi svetelným zdrojom modrej LED a LCD čipom a farebnými filtremi (pre televízory Full-Line alebo Direct-lit LED / LCD).
- Na čipu, kde sú kvantové body integrované priamo na modrej LED pre použitie v konfiguráciách na okrajoch alebo pri priamom osvetlení.
Pre každú možnosť osvetlenie Blue LED zasiahne Quantum Dots, ktoré sú potom vzrušené, takže vyžarujú červené a zelené svetlo (ktoré je tiež spojené s modrou, ktorá pochádza z LED svetelného zdroja). Farebné svetlo potom prechádza cez LCD čipy, farebné filtre a na obrazovke pre zobrazenie obrázkov. Pridaná vrstva Quantum Dot emissive umožňuje LCD TV zobrazovať viac nasýtených a širších farebných rozmerov ako LCD televízory bez pridanej vrstvy Quantum Dot.
Reflexné technológie
- LCOS (tiež označované ako D-ILA a SXRD) LCOS je variantom 3LCD a používa sa na videoprojekciu. Namiesto prechodu svetla cez každý z troch LCD čipov a potom cez farebné filtre a objektív sa LCD čip nachádza na vrchu reflexnej základne, takže ak farebný svetelný zdroj prechádza čipom, automaticky sa odrazí a posunie sa cez objektív na projekčnú obrazovku.
- DLP (3-Chip) - používaný vo videoprojektorech - Kľúčom k DLP je DMD (Digital Micro-Mirror Device), v ktorom každý čip je vyrobený z malých sklopných zrkadiel. To znamená, že každý pixel na čipu DMD je reflexným zrkadlom. Videoobraz je zobrazený na čipoch DMD. Mikroskopy na čipu (každý mikromirror predstavuje jeden pixel), potom veľmi rýchlo nakloní pri zmene obrazu. Toto vytvára základy šedi na obrázku.
- V videoprojektore s 3 čipmi DLP sa používajú tri svetelné zdroje (alebo biele svetlo prešlo cez tri hranoly). Farebné svetlo je potom reflexné z troch DLP čipov (všetky sú v stupňoch šedej, ale každý dostáva rôzne farebné svetlo). Stupeň naklonenia každého mikroskopu v závislosti od farebného zdroja svetla v ktoromkoľvek danom čase určuje farby v obraze. Odrazené svetlo prechádza cez projektorové šošovky na obrazovku.
Reflexná / prenosná kombinácia
- DLP (1-Chip) - používané vo videoprojektoch - V tomto usporiadaní existuje jeden zdroj bielych svetiel, ktorý sa odráža z jedného čipu DLP DMD. Potom sa pridáva farba, pretože odrážané svetlo prechádza cez vysokorýchlostné farebné koliesko cez objektív a potom na obrazovku.
Ďalšie technické vysvetlenia k DLP nájdete v našom spoločnom článku: Základy DLP Video Projector.
Zobrazovanie farieb - Kalibračné štandardy
Takže teraz, keď boli spracované elektronika a mechanika o tom, ako sa farebný obraz dostáva na obrazovku televízora alebo projekcie videa, ďalším krokom je zistiť, ako môžu tieto zariadenia reprodukovať farbu čo najpresnejšie, a to napriek technickým obmedzeniam.
Tu sa stáva dôležitá aplikácia farebných štandardov vo viditeľnom farebnom priestore.
Niektoré štandardy kalibrácie farieb pre televízory a videoprojektory, ktoré sa v súčasnosti používajú, sú:
- NTSC - Základný štandard pre analógovú farbu (US).
- Rec.601 - Zlepšenie nad základnou normou NTSC.
- Rec.709 - Používa sa s HDTV a HD videoprojektormi.
- Rec.2020 - Určené na použitie s televízormi 4K Ultra HD a videoprojektormi.
- sRGB - pre použitie hlavne v PC Monitory pre zobrazovanie grafiky.
Pomocou kombinácie hardvéru (kolorimetr) a softvéru (zvyčajne prostredníctvom prenosného počítača) môže osoba jemne vyladiť reprodukciu farieb televízora alebo videoprojektorov na jednu z vyššie uvedených štandardov (v závislosti od špecifikácií farieb televízora) pomocou úprav, ktoré sú k dispozícii buď vo videu / nastavenia displeja alebo servisného menu televízora alebo videoprojektora.
Príklady základných nástrojov na kalibráciu videa (farebných), ktoré môžete používať bez potreby technikov, zahŕňajú testovacie disky, ako sú digitálne video zariadenia Essentials, disky DVD Disney WOW (Wonder World) a disky Blu-ray, Spears a Munsil HD Benchmark , kalibračný disk THX a aplikáciu THX Home Cinema Up-Up pre kompatibilné telefóny / tablety so systémom iOS a Android.
Príkladom základného nástroja na kalibráciu videa, ktorý používa kalibrátor a počítačový softvér, je systém kalibrácie farieb Datacolor Spyder.
Príkladom rozsiahlejšieho kalibračného nástroja je Calman od firmy SpectraCal.
Dôvod, prečo sú tieto nástroje dôležité, spočíva v tom, že rovnako ako podmienky vnútorného a vonkajšieho osvetlenia ovplyvňujú schopnosť vidieť farbu v reálnom svete, tie isté faktory prichádzajú do hry ako na to, akú farbu bude vyzerať v televízore alebo videoprojekcie, zohľadňujúc, ako dobre sa môže váš TV alebo videoprojektor prispôsobiť.
Úpravy kalibrácie zahŕňajú nielen jas, kontrast, sýtosť farieb a kontrolu odtieňov, ale aj iné potrebné nastavenia, ako je teplota farieb, vyváženie bielej a gamma.
Spodný riadok
Vnímanie farieb v reálnom svete a prostredí televízneho sledovania zahŕňa komplikované procesy, ako aj iné vonkajšie faktory. Farebné vnímanie je skôr hádaním ako presná veda. Ľudské oko je najlepší nástroj, ktorý máme a hoci vo fotografii, filme a videu môže byť presná farba označená špecifickým farebným štandardom, farbou, ktorú vidíte na obrazovke vytlačenej fotografie, televíznej obrazovke alebo projekčnej obrazovke, aj keď spĺňajú 100% špecifickej špecifikácie farebných noriem, stále nemôže vyzerať úplne rovnako ako to, ako by mohlo vyzerať v reálnych podmienkach.