Barevné vnímání v reálném světě a na televizoru
V roce 2015 se objevil jednoduchý dotaz ohledně toho, jakou barvu specifické šaty vyvolaly rozsáhlý zájem o to, jak vnímáme barvu. Faktem je, že schopnost vnímat barvu je složitá a není přesná.
Co skutečně vidíme
Naše oči nevidí skutečný předmět (objekty), což opravdu vidíte je světlo, které se odráží od objektů. Barva, kterou vidí vaše oči, je výsledkem toho, jaké vlnové délky světla jsou objektem odráženy nebo absorbovány. Je však nepravděpodobné, že barva, kterou vidíte, je naprosto správná.
Faktory ovlivňující vnímání barev
Vnímání barev v reálném světě je ovlivněno několika faktory:
- Fyzikální vlastnosti objektu: vlnová délka světla objekt se odráží nebo absorbuje přirozeně díky fyzickému složení.
- Čas dne: Objekt je vidět v dopoledních, odpoledních nebo nočních hodinách.
- Umístění: Objekt je vidět ve venkovním světle (slunečný nebo zamračený den) nebo v umělém vnitřním osvětlení (a typu vnitřního osvětlení).
- Barevné vnímání: Přirozené změny v tom, jak každá dvojice lidských očí vnímá barevné vlnové délky.
- Barevná slepota: nepřirozené odchylky v tom, jak někteří lidé vidí barevné vlnové délky.
Kromě reálného barevného vnímání, fotografie, tisku a videa existují další faktory, které je třeba zvážit:
- Přístroj použitý při snímání obrazu: Možnosti kamery pro detekci barevných vlnových délek v kombinaci s časem a místem.
- Zobrazovací zařízení použité při reprodukci obrazu: televizor, videoprojektor, tisk reprodukuje obrázky různými způsoby.
- Zobrazení nebo kalibrace tiskárny: Při prohlížení obrázku v tisku nebo v zařízení pro zobrazení videa standard, který slouží k kalibraci tohoto zařízení pro reprodukci barev, ovlivňuje to, co vidíte.
Přestože existují podobnosti a rozdíly v barevném vnímání s ohledem na fotografie, tisk a video aplikace, pojďme nulou na video straně rovnice.
Zachycení barvy
- Nejprve musíte obrázek "zachytit". Videokamera musí vidět světlo odrážející předměty a procházející objektivem. Vstupní světlo se skládá ze všech barev odrážejících cílové předměty. Toto světlo vstupuje do čočky a zasáhne čip (ve starých dnech, před čipy, světlo muselo procházet speciálně postavenou vakuovou trubičkou).
- Jakmile světlo dopadne na čip, existuje proces používaný čipem a podpůrným obvodem, který převádí světlo buď na analogové elektrické impulsy, nebo na digitální kódy (1, 0). Tento převedený signál je pak odeslán na přijímající zařízení (v tomto případě televizor nebo videoprojektor), který přenese přicházející elektrický impuls (analogový) nebo digitální kód zpět do obrazu, který je zobrazen nebo promítnut na obrazovku. to se stává obtížné. Když fotoaparát obdrží světlo odražené od objektu v daném časovém okamžiku a zobrazovací zařízení musí přesně znázornit barvu zachyceného výsledku.
Vzhledem k tomu, že zařízení pro zachycení nebo zobrazování nemůže reprodukovat všechny barvy, které se odrážejí od objektů reálného světa, musí obě zařízení "hádat" na základě konkrétních "umělých" barevných standardů, které mají na svém základě tři základní barvy Modelka. Ve video aplikacích jsou tři barevné modely zastoupeny červenou, zelenou a modrou barvou. Různé kombinace tří primárních barev v různých poměrech se používají k obnovení stupně šedi a všech barevných odstínů, které vidíme v přírodě.
Zobrazení barvy prostřednictvím televizoru nebo videoprojektoru
Vzhledem k tomu, že neexistuje definitivní správnost toho, jak lidé vnímají barvu v přírodním světě, a existují omezení zachycující přesné barvy pomocí fotoaparátu. Jak se to vyrovnává v domácím prostředí při sledování televize nebo videoprojektoru?
Odpověď je dvojnásobná - druh použité technologie, která umožňuje televizoru / videoprojektoru zobrazit obrázky a barvy a jemně doladit jejich schopnost zobrazovat barvu co nejpřesněji v předem stanoveném barevném standardu.
Zde je stručný přehled technologií zobrazení videa používaných k zobrazení černobílého i barevného obrazu.
Emissive Technologies
- CRT - elektronový paprsek pocházející z hrdla obrazové zkumavky prohledává řádky fosforů line-line, aby se vytvořil obraz. Jak paprsek zasáhne každý fosfor, fosfor je excitován a produkuje obraz. Barva je tvořena červenými, zelenými a modrými fosfory, které jsou ve správné kombinaci vzrušeny a vytvářejí konkrétní barvu.
- Plazma - fosfory jsou osvětleny přehřátým nabitým plynem (podobně jako fluorescenční světlo). Kombinace červeného, zeleného a modrého fosforu (označované jako pixely a pod-pixely) produkují určenou barvu.
- Technologie OLED - OLED lze implementovat dvěma způsoby pro televizory. Jednou z možností je WRGB, který kombinuje bílé OLED samolepící subpixely s červenými, zelenými a modrými barevnými filtry, zatímco další možností je použití subpixelů s červeným, zeleným a modrým osvětlením bez přidání barevných filtrů.
Transmisivní technologie
- LCD - LCD pixely nevytvářejí vlastní světlo. Aby televizor LCD zobrazoval obraz na televizní obrazovce, pixely musí být "podsvícené". Co se stane v tomto procesu, je to, že světlo procházející pixely je rychle zářeno nebo rozjasněno v závislosti na požadavcích na obraz. Pokud jsou pixely dostatečně ztlumené, projeví se jen velmi málo světla, takže obrazovka vypadá tmavší. Barva se přidává, když světlo prochází čipem LCD a poté červenými, zelenými a modrými barevnými filtry.
- 3LCD - Používá se ve videoprojekci, funguje podobně jako LCD TV, ale místo toho se čipy rozptýlené celým zdrojem obrazovky, bílé světlo prochází třemi LCD čipy a Prism a promítá se na obrazovku.
Transmisivní / emisní kombinace - LCD s kvantovými tečkami
Pro aplikace s televizním a video displejem je Quantum Dot umělý nanokrystal se speciálními vlastnostmi pro vysílání světla, které lze použít k zvýšení jasu a barevného výkonu zobrazovaného na statických a obrazových snímcích na obrazovce LCD.
Kvantové body jsou nanočástice s nastavitelnými emisními vlastnostmi, které mohou absorbovat vyšší energetické světlo jedné barvy a vyzařovat nižší světlo jiné barvy (poněkud jako fosfor na plazmové TV), ale v tomto případě, když jsou zasaženy fotony z vnějšího světla zdroj (v případě LCD televizoru s modrým LED podsvícením), každá kvantová tečka vyzařuje barvu specifické vlnové délky, která je určena její velikostí.
Kvantové body mohou být zabudovány do LCD televizoru třemi způsoby:
- Umístěný uvnitř tenké skleněné trubice (označované jako Edge Optic) uvnitř struktury světelného zdroje televizoru mezi modrým světelným zdrojem LED a světlem vodící deskou (struktura, která rozšiřuje světlo přes plochu obrazovky) pro boční LED / LCD televizory .
- Na "filmové vrstvě" umístěné mezi modrým světelným zdrojem LED a LCD čipovými a barevnými filtry (pro televizory s plným nebo přímým osvětlením / LCD).
- Na čipu, kde jsou kvantová tečka integrována přímo na modrou LED pro použití v konfiguracích na okrajích nebo v přímém osvětlení.
Pro každou možnost svítí modré LED světlo Quantum Dots, které jsou pak vzrušeny, takže vyzařují červené a zelené světlo (které je také kombinováno s modrou, která pochází z LED zdroje světla). Barevná světla pak prochází LCD čipy, barevnými filtry a na obrazovce pro zobrazení obrazu. Přidaná vrstva emisní vrstvy Quantum Dot umožňuje televizoru LCD zobrazit nasycený a širší barevný rozsah než LCD televizory bez přidané vrstvy Quantum Dot.
Reflexní technologie
- LCOS (také označované jako D-ILA a SXRD) LCOS je varianta 3LCD a používá se při videoprojekci. Namísto průchodu světla skrz každý z tří LCD čipů a pak přes barevné filtry a objektiv je čip LCD na vrcholu reflexní základny, takže když barevný zdroj světla projde čipem, automaticky se odrazí zpět a posílá se přes čočku na projekční plátno.
- DLP (3-Chip) - používaný ve videoprojektoru - Klíčem k DLP je DMD (Digital Micro-Mirror Device), v němž každý čip je tvořen malými sklopnými zrcátky. To znamená, že každý pixel na čipu DMD je zrcadlovým zrcadlem. Videoobraz je zobrazen na čipu DMD. Micromirrors na čipu (každý micromirror představuje jeden pixel), pak velmi rychle nakloní, jak se obraz změní. Tím vznikne základ pro obraz ve stupních šedi.
- V videoprojektoru DLP s 3 čipy se používají tři zdroje světla (nebo bílé světlo prošlo třemi hranoly). Barevné světlo je pak odrazem tří čipů DLP (všechny jsou ve stupních šedi, ale každý z nich přijímá jiné barevné světlo). Stupeň naklonění každého micromirror ve vztahu k barevnému zdroji světla v daném okamžiku určuje barvy v obraze. Odražené světlo pak prochází projekčním objektivem na obrazovku.
Reflexní / přenosná kombinace
- DLP (1-Chip) - používá se ve videoprojektorů - V tomto uspořádání je jediný zdroj bílého světla, který se odráží z jediného čipu DLP DMD. Potom se přidá barva, protože odražené světlo prochází vysokorychlostním barevným kolečkem, objektivem a pak na obrazovku.
Další technické vysvětlení DLP naleznete v našem doprovodném článku: Základy DLP Video Projector.
Zobrazení barev - kalibračních standardů
Takže nyní, když byla elektronika a mechanika zpracována na tom, jak se barevný obraz dostává na obrazovku televizního nebo video projekce, je dalším krokem, jak zjistit, jak mohou tato zařízení reprodukovat barvu co nejpřesněji, a to navzdory technickým omezením.
Toto je místo, kde se stává důležitou aplikací barevných standardů ve viditelném barevném prostoru.
Některé standardy pro kalibraci barev pro současné televizory a videoprojektory jsou:
- NTSC - Základní standard pro analogovou barvu (US).
- Rec.601 - Zlepšení nad základní normou NTSC.
- Rec.709 - Pro použití s HDTV a HD videoprojektory.
- Rec.2020 - Určeno pro použití s televizory 4K Ultra HD a videoprojektory.
- sRGB - pro použití hlavně v PC monitorech pro zobrazení grafiky.
Pomocí kombinace hardwaru (kolorimetru) a softwaru (obvykle prostřednictvím přenosného počítače) může osoba jemně doladit schopnost reprodukce barev televizoru nebo videoprojektorů na jednu z výše uvedených standardů (v závislosti na barevných specifikacích televizoru) pomocí úprav, které jsou k dispozici buď v videu / nastavení displeje nebo servisního menu televizoru nebo videoprojektoru.
Příklady základních nástrojů pro kalibraci videa (barevné), které můžete používat bez potřeby techniků, zahrnují testovací disky, jako jsou například Digital Video Essentials, Disney WOW (World of Wonder) DVD a Blu-ray testovací disky, Spears a Munsil HD Benchmark , THX Calibrator Disc a aplikace THX Home Thene-Up pro kompatibilní telefony / tablety iOS a Android.
Příkladem základního nástroje pro kalibraci videa, který používá kalibrační a počítačový software, je systém kalibrace barev Datacolor Spyder.
Příkladem rozsáhlejšího kalibračního nástroje je Calman by SpectraCal.
Důvodem výše uvedených nástrojů je to, že stejně jako vnitřní a venkovní osvětlení ovlivňují schopnost vidět barvu v reálném světě, přicházejí v úvahu tytéž faktory, jak vypadá barva v televizoru nebo video projekce, přičemž zohledňuje, jak dobře se může televizor nebo videoprojektor přizpůsobit.
Úpravy kalibrace zahrnují nejen jas, kontrast, barevnou sytost a tónování, ale také další potřebná nastavení, jako je teplota barvy, vyvážení bílé a gamma.
Sečteno a podtrženo
Vnímání barev v reálném světě a prostředí sledování televize zahrnuje komplikované procesy i jiné vnější faktory. Barevné vnímání je spíše hádajicí hra než přesná věda. Lidské oko je nejlepším nástrojem, který máme, a přestože ve fotografii, filmu a videu může být přesná barva označena specifickým barevným standardem, barvou, kterou vidíte na obrazovce s tištěnou fotografií, televizí nebo projekcí videa, i když splňují 100% specifických specifikací barevných standardů, stále nevypadají přesně tak, jak by vypadaly v reálných podmínkách.