Värien havaitseminen todellisessa maailmassa ja televisiossa
Takaisin vuonna 2015, yksinkertainen tiedustelu siitä, mitä väriä erityinen mekko oli herättänyt laajaa kiinnostusta, miten voimme havaita väri. Tosiasia on, että värien tuntemus on monimutkaista eikä tarkkaa.
Mitä me todella katsomme
Silmämme eivät näe todellista kohdetta (objekteja), mitä todella näet on valo, joka heijastuu pois esineistä. Väri, jonka silmät näkevät, johtuu siitä, mitä valoa aallonpituudet heijastuvat tai absorboivat esine. On kuitenkin epätodennäköistä, että näkyvä väri on täysin oikea.
Värien havaitsemiseen vaikuttavat tekijät
Reaalimaailman värin havaitsemiseen vaikuttavat useat tekijät:
- Kohteen fysikaaliset ominaisuudet: Valon aallonpituudet objekti heijastavat tai absorboivat luonnollisesti sen fyysisen koostumuksen ansiosta.
- Päivän aika: Kohde näkyy aamulla, iltapäivällä tai yövalolla.
- Sijainti: Kohde näkyy ulkona (aurinkoinen tai pilvinen päivä) tai keinotekoinen sisävalo (ja sisävalon tyyppi).
- Värien havaitseminen: luonnolliset vaihtelut siitä, miten kukin ihmissilmän pari havaitsee väriaallonpituuksia.
- Värin sokeus: Epätavalliset muunnelmat siitä, miten jotkut ihmiset näkevät väriaallonpituuksia.
Todellisen maailman värikuvan, valokuvan, tulostuksen ja videon lisäksi on otettava huomioon seuraavat seikat:
- Kuvan kaappaamiseen käytetty väline: Kameran kyky havaita väriaallonpituudet yhdistettynä kellonaikaan ja sijaintiin.
- Näyttölaite, jota käytetään kuvan toistamisessa : TV, videoprojektori, Tulostus kopioi kuvat eri tavoin.
- Näyttö tai tulostimen kalibrointi: Jos katselet kuvaa tulostettuna tai videonäyttölaitteena, standardi, jolla kalibroitiin kyseinen laite värintoistoon, vaikuttaa siihen, mitä näet.
Vaikka kuvissa, tulosteissa ja videosovelluksissa esiintyy samankaltaisuuksia ja eroja väriominaisuuksissa, nollataan yhtälön videopuolella.
Värin ottaminen
- Ensin sinun täytyy "kaapata" kuva. Videokameran on nähtävä valo, joka heijastaa esineitä ja tulee linssiin. Syöttövalo koostuu kaikista kohteista, jotka heijastuvat kohdeobjektin (-objektien) ulkopuolelle. Tämä valo tulee linssiin ja osuu siruun (vanhoissa päivissä, ennen siruja, valon piti kulkea erityisen rakennetun tyhjöputken läpi).
- Kun valo laskeutuu sirulle, on sirun käyttämää prosessia ja tukipiiri, joka muuntaa valon joko analogisiin sähköpulsseihin tai digitaalisiin koodeihin (1: n, 0: een). Tämä muunnettu signaali lähetetään sitten vastaanottolaitteeseen (tässä tapauksessa televisioon tai videoprojektoriin), joka muuntaa sisään tulevan sähköisen pulssin (analoginen) tai digitaalisen koodin takaisin kuvaksi, joka näkyy tai projisoidaan näytölle. se hankaloittaa. Kun kamera vastaanottaa valon heijastuneena esineestä tietyllä ajanhetkellä, näyttölaitteen on esitettävä kerättyjen tulosten väri tarkasti.
Koska mikään kaappaus- tai näyttölaite ei pysty tuottamaan kaikkia värejä, jotka heijastuvat reaalimaailman kohteista, molempien laitteiden täytyy "arvailla" perustuen tiettyihin "ihmisen aikaansaamiin" väristandardeihin, joiden perustana on kolme ensisijaista väriä malli. Videosovelluksissa kolme värimallia edustaa punainen, vihreä ja sininen. Kolmen perusvärierän eri yhdistelmiä eri suhteissa käytetään luomaan harmaasävy ja kaikki luonnossa näkyvät värit.
Värien näyttäminen TV: n tai videoprojektorin kautta
Koska ei ole lopullista oikeellisuutta siitä, miten ihmiset havaitsevat värin luonnollisessa maailmassa, ja on rajoituksia, jotka saavat tarkan värin kameran avulla. Miten tämä sopii yhteen kodin kanssa kun katsot televisiota tai videoprojektoria?
Vastaus on kaksinkertainen, käytetyn tekniikan tyyppi, jonka avulla televisio / videoprojektori voi näyttää kuvia ja värejä ja hienosäätää niiden kykyä näyttää värit mahdollisimman tarkasti ennalta määrätyn väristandardin mukaan.
Tässä on lyhyt yleiskatsaus videon näyttötekniikoista, joita käytetään sekä mustavalko- että värillisten kuvien näyttämiseen.
Emissive Technologies
- CRT - Kuvaputken kaulasta peräisin oleva elektronisäde pyyhkäisee fosforin rivejä lineaarisesti kuvan tuottamiseksi. Kun palkki osuu jokaiseen fosforia, fosfori on innoissaan ja tuottaa kuvan. Väri tuottaa punaiset, vihreät ja siniset fosforit, jotka on injektoitu oikeaan yhdistelmään tuottamaan tiettyä väriä.
- Plasma - Fosforit sytytetään ylikuumennetulla ladatulla kaasulla (samanlainen kuin fluoresoiva valo). Punaisten, vihreiden ja sinisten fosforien yhdistelmät (joita kutsutaan pikseleiksi ja alipikseleiksi) tuottavat nimetyn värin.
- OLED- OLED-teknologia voidaan toteuttaa kahdella tavalla televisioihin. Eräs vaihtoehto on WRGB, joka yhdistää valkoiset OLED-itsesäteilevät alipikseleet punaisiin, vihreisiin ja sinisiin värisuodattimiin. Toinen vaihtoehto on käyttää itsesäteilevää punaista, vihreää ja sinistä subpixeliä ilman lisättyjä värisuodattimia.
Transmissiiviset teknologiat
- LCD - LCD - pikselit eivät tuota omaa valoa. Jotta LCD-televisio näyttäisi kuvan televisioruudulle, pikseleiden on oltava "taustavalaistu". Mitä tässä prosessissa tapahtuu, pikselien läpi kulkeva valo on nopeasti himmennetty tai valaistu kuvasta riippuen. Jos pikselit ovat himmennettyinä, hyvin vähän valoa pääsee läpi, jolloin näyttö näyttää tummemmalta. Väri lisätään, kun valo kulkee LCD-sirun läpi ja sitten punaisten, vihreiden ja sinisten värisuodattimien läpi.
- 3LCD - Käytetään videoprojektissa, toimii samalla tavalla kuin LCD-televisio, mutta sen sijaan sirut hajallaan koko näytön lähteen läpi, valkoinen valo kulkee kolmen LCD-sirun ja Prismin läpi ja sitten projisoidaan näytölle.
Transmissiivinen / emissiivinen yhdistelmä - nestekidenäyttö kvanttipisteillä
TV- ja videonäyttösovellukselle Quantum Dot on ihmisen valmistettu nanokrystal, jolla on erityisiä valoa emittoivia ominaisuuksia, joita voidaan käyttää nestekidenäytön still- ja videokuvien kirkkauden ja värin suorituskyvyn parantamiseen.
Kvanttipisteet ovat nanohiukkasia, joilla on säädettävät emissiiviset ominaisuudet, jotka voivat absorboida yhden värin suuremman energian valon ja päästää toisen värin alemman valon (joka on hieman fosforia plasmatelevisiossa), mutta tässä tapauksessa, kun ne osuvat ulkoisen valon fotoneilla lähde (LCD-televisio, jossa on sininen LED-taustavalo), jokainen kvanttipiste antaa tietyn aallonpituuden värin, joka määräytyy sen koon mukaan.
Quantum Dots voidaan liittää LCD-televisioon kolmella tavalla:
- Sisällä ohut lasiputki (jota kutsutaan Edge Opticiksi), joka sijaitsee TV: n valonlähde-rakenteessa sinisen LED-reunavalon lähteen ja Light Guide Plate -laitteen (rakenne, joka levittää valoa näytön alueen yli) LCD-televisiot .
- "Sininen LED-valolähteen ja LCD-sirun ja värisuodattimien väliin asetettu" kalvonvahvistustaso "(Full Array tai Direct-Lit LED / LCD-televisiot).
- Chipillä, jossa kvanttipisteet on integroitu suoraan siniseen LEDiin käytettäväksi joko reunassa tai suorassa valaistuksessa.
Kullakin vaihtoehdolla sininen LED-valo osuu Quantum-pisteisiin, jotka innostuvat niin, että ne lähettävät punaista ja vihreää valoa (joka yhdistyy myös LED-valolähteestä tulevaan sininenin). Värillinen valo kulkee sitten LCD-sirujen, värisuodattimien ja näyttöruudun kautta. Lisätty Quantum Dot -resoluutiokerros mahdollistaa LCD-TV: n näyttämisen satunnaisemmaksi ja laajemmaksi värikoodiksi kuin LCD-televisio ilman lisättyä Quantum Dot -kerrosta.
Reflective Technologies
- LCOS (kutsutaan myös D-ILA: ksi ja SXRD: ksi) LCOS on 3LCD: n muunnos ja sitä käytetään videoprojektioissa. Sen sijaan, että kulkisi valoa jokaisen kolmen LCD-sirun läpi ja sitten värisuodattimien ja objektiivin kautta, LCD-siru on heijastavan pohjan päälle, joten kun värillinen valonlähde kulkee sirun läpi, heijastuu automaattisesti takaisin ja lähetetään linssin läpi projektioruudulle.
- DLP (3-siru) - Käytetään videoprojektoreissa - DLP: n avain on DMD (Digital Micro-mirror Device), jossa jokainen siru koostuu pienistä kallistuvista peileistä. Tämä tarkoittaa, että jokainen DMD-sirun pikseli on heijastava peili. Video kuva näkyy DMD-sirussa. Sirun mikrotulpat (jokainen mikropuhallin edustaa yhtä pikseliä) kallistuvat nopeasti, kun kuva muuttuu. Tämä tuottaa kuvan harmaasävyperustan.
- 3-Chip DLP -videoprojektorissa käytetään kolmea valonlähdettä (tai valkoinen valo kulkee kolmen prismin läpi). Värillinen valo heijastuu sitten kolmesta DLP-sirusta (ne ovat kaikki harmaasävyjä, mutta kumpikin saa värillistä valoa). Kunkin mikromirran kallistusaste suhteessa värivalolähteeseen jossakin määrin määrittää kuvan värit. Heijastunut valo kulkee sitten projektorin linssin läpi näytöllä.
Heijastava / Transmissiivinen yhdistelmä
- DLP (1-siru) - Käytetään videoprojektoreissa - Tässä järjestelyssä on yksi valkoinen valolähde, joka heijastuu yhdestä DLP DMD-sirusta. Sitten väri lisätään, koska heijastunut valo kulkee suuren nopeuden värirenkaan läpi linssin läpi ja sitten näytölle.
Lisätietoja DLP: n teknisistä selvityksistä on artikkelimme artikkelissa: DLP Video Projector Basics.
Värien näyttäminen - kalibrointistandardit
Joten nyt, kun elektroniikka ja mekaniikka on selvitetty siitä, miten värikuvat saavat joko tv- tai videoprojektio -näytön, seuraava vaihe on selvittää, miten nämä laitteet voivat toistaa väriä mahdollisimman tarkasti teknisistä rajoituksista huolimatta.
Tällöin väriasetusten soveltaminen näkyvään väritilaan tulee tärkeä.
Jotkut televisiot ja videoprojektorit väkikalibrointistandardeista ovat tällä hetkellä käytössä:
- NTSC - Perusstandardi analogiselle värille (US).
- Rec.601 - NTSC: n perusnopeuden parantaminen.
- Rec.709 - Käytetään HDTV: iden ja HD-videoprojektoreiden kanssa.
- Rec.2020 - Tarkoitettu käytettäväksi 4K Ultra HD -televisiovastaanottimien ja videoprojektoreiden kanssa.
- sRGB - Käytetään enimmäkseen PC-näytöissä grafiikan näyttämiseen.
Käyttäjä voi hienosäätää televisio- tai videoprojektoreiden värin toistokykyä yhteen (edellä mainituista standardeista riippuen) värinäytöllä ja ohjelmistolla (tavallisesti kannettavan tietokoneen kautta) joko videon / näyttöasetukset tai television tai videoprojektorin huoltovalikko.
Esimerkkejä perusvideon (väri) kalibrointityökaluista, joita voit käyttää ilman teknikkoa, ovat muun muassa testilevyt, kuten Digital Video Essentials, Disney WOW (World of Wonder) DVD- ja Blu-ray-levyjä, Spears ja Munsil HD-vertailuindeksi , THX-kalibraattori-levy ja THX-kotiteatterin viritys-sovellus yhteensopiville iOS- ja Android-puhelimille / -tabletteille.
Esimerkki Basic-videokalibrointityökalusta, joka käyttää Colorimeter- ja PC-ohjelmistoja, on Datacolor Spyder Color Calibration System.
Esimerkki laajemmasta kalibrointityökalusta on Calman by SpectraCal.
Syy, miksi edellä mainitut työkalut ovat tärkeitä, on se, että kun sisä- ja ulkovalaistusolosuhteet vaikuttavat siihen, että voimme nähdä värin reaalimaailmassa, nämä tekijät vaikuttavat myös siihen, mitä väriä näyttää televisiollasi tai videokuvausnäytöllä, ottaen huomioon, kuinka hyvin televisio tai videoprojektori voi säätää.
Kalibrointisäätöihin kuuluvat esimerkiksi kirkkaus, kontrasti, värikylläisyys ja sävynhallinta, mutta myös muut tarvittavat säädöt, kuten värilämpötila, valkotasapaino ja gamma.
Bottom Line
Värimuutokset reaalimaailmassa ja TV-katseluympäristöt sisältävät monimutkaisia prosesseja sekä muita ulkoisia tekijöitä. Värien käsitys on pikemminkin arvaamispeli kuin tarkka tiede. Ihmissilmä on paras väline, jota meillä on, ja vaikka valokuvissa, elokuvissa ja videoissa tarkka väri voidaan merkitä tiettyyn väristandardiin, väri näkyy painetussa valokuvassa, televisiossa tai videoprojektioikkunassa, vaikka ne täyttävät 100% tietyn väristandardin spesifikaatiosta, eivät silti voi näyttää täsmälleen samalta kuin se voisi näyttää todellisissa olosuhteissa.