Восприятие цвета и ваш телевизор

Восприятие цвета в реальном мире и на вашем телевизоре

Еще в 2015 году простой вопрос о том, какого цвета определенное платье вызвал широкий интерес к тому, как мы воспринимаем цвет. Дело в том, что способность воспринимать цвет сложна, а не точна.

Что мы на самом деле видим

Наши глаза не видят реальных объектов, то, что вы действительно видите, это свет, отраженный от объектов. Цвет, который видят ваши глаза, является результатом того, что световые волны отражаются или поглощаются объектом. Однако маловероятно, что цвет, который вы видите, абсолютно правильный.

Факторы, влияющие на восприятие цвета

На восприятие цвета в реальном мире влияют несколько факторов:

  • Физические свойства объекта . Длина волны света, который объект отражает или поглощает естественным образом, благодаря его физическому составу.
  • Время дня . Объект виден утром, днем ​​или ночью.
  • Местоположение . Объект виден при наружном освещении (солнечный или облачный день) или при искусственном освещении в помещении (и типе внутреннего освещения).
  • Восприятие цвета . Естественные различия в восприятии каждой парой человеческих глаз цветовых длин волн.
  • Дальтонизм . Неестественные различия в том, как некоторые люди видят длины волн цвета.

В дополнение к реальному восприятию цвета, в фотографии, печати и видео есть и другие факторы, которые необходимо учитывать:

  • Инструмент, используемый при захвате изображения: возможности камеры определять длины волн цвета в сочетании с временем суток и местоположением.
  • Устройство отображения, используемое при воспроизведении изображения: телевизор, видеопроектор, печать воспроизводят изображения различными способами.
  • Калибровка дисплея или принтера . При просмотре изображения на принтере или устройстве отображения видео стандарт, используемый для калибровки этого устройства для воспроизведения цвета, влияет на то, что вы видите.

Хотя есть сходства и различия в восприятии цвета в отношении фотографий, печати и видео приложений, давайте сосредоточимся на видео стороне уравнения.

Захват цвета

  • Во-первых, вы должны «захватить» изображение. Видеокамера должна видеть свет, отражающийся от предметов и проходящий через объектив. Входящий свет состоит из всех цветов, отраженных от целевого объекта (объектов). Этот свет проникает в линзу и попадает на чип (в старые времена, до чипов, свет должен был проходить через специально созданную вакуумную трубку).
  • Как только свет попадает на микросхему, микросхема и поддерживающая схема используют процесс, который преобразует свет либо в аналоговые электрические импульсы, либо в цифровые коды (1 или 0). Этот преобразованный сигнал затем отправляется на приемное устройство (в данном случае телевизор или видеопроектор), которое преобразует входящий электрический импульс (аналоговый) или цифровой код обратно в изображение, которое отображается или проецируется на экран. Однако здесь это становится сложно. Поскольку камера получает свет, отраженный от объекта в данный момент времени, и устройство отображения должно точно представлять цвет захваченного результата.

Поскольку ни устройство захвата, ни устройство отображения не могут воспроизвести все цвета, которые отражаются от объектов реального мира, оба устройства должны «угадывать» на основе определенных «искусственных» цветовых стандартов, которые имеют в своей основе три основных цвета модель. В видеоприложениях трехцветная модель представлена ​​красным, зеленым и синим. Различные комбинации трех основных цветов в различных соотношениях используются для воссоздания оттенков серого и всех цветовых оттенков, которые мы видим в природе.

Отображение цвета через телевизор или видеопроектор

Поскольку нет точной правильности того, как люди воспринимают цвет в естественном мире, и существуют ограничения, позволяющие получать точные цвета с помощью камеры. Как это согласовывается в домашней обстановке при просмотре телевизора или видеопроектора?

Ответ двоякий: тип используемой технологии позволяет ТВ/видеопроектору отображать изображения и цвет, а также настраивать их способность отображать цвет с максимально возможной точностью в рамках заранее определенного стандарта цвета.

Вот краткий обзор технологий отображения видео, используемых для отображения как черно-белых, так и цветных изображений.

Эмиссивные технологии

  • ЭЛТ . Электронный луч, исходящий из горловины кинескопа, сканирует ряды люминофоров построчно, чтобы получить изображение. Когда луч попадает в каждый люминофор, люминофор возбуждается и создает изображение. Цвет создается за счет красного, зеленого и синего люминофоров, возбуждаемых в правильной комбинации для получения определенного цвета.
  • Плазма . Люминофоры освещаются перегретым заряженным газом (аналогично люминесцентному освещению).Комбинации красного, зеленого и синего люминофоров (называемые пикселями и субпикселями) создают обозначенный цвет.
  • OLED . Технология OLED может быть реализована двумя способами для телевизоров. Одним из вариантов является WRGB, который сочетает в себе белые OLED-самоизлучающие подпиксели с красными, зелеными и синими цветными фильтрами, тогда как другой вариант заключается в использовании самоизлучающих красных, зеленых и синих подпикселей без добавленных цветовых фильтров.

Transmissive Technologies

  • ЖКД – пиксели ЖКД не излучают собственный свет. Чтобы на ЖК-телевизоре отображалось изображение на экране телевизора, пиксели должны быть «подсвечены». В этом процессе происходит то, что свет, проходящий через пиксели, быстро тускнеет или становится ярче, в зависимости от требований изображения. Если пиксели достаточно тусклые, свет проходит очень мало, и экран выглядит темнее. Цвет добавляется по мере прохождения света через ЖК-чип, а затем через красный, зеленый и синий цветовые фильтры.
  • 3LCD . Используется для видеопроекции, работает аналогично ЖК-телевизору, но вместо этого микросхемы рассеиваются по всему источнику экрана, белый свет пропускается через три ЖК-матрицы и призму, а затем проецируется на экран.

Передающая/излучающая комбинация – ЖК-дисплей с квантовыми точками

Для приложений отображения на телевидении и видео Quantum Dot – это искусственный нанокристалл со специальными светоизлучающими свойствами, который можно использовать для повышения яркости и цветопередачи, отображаемых в неподвижных и видеоизображениях на ЖК-экране.

Квантовые точки – это наночастицы с регулируемыми излучающими свойствами, которые могут поглощать свет более высокой энергии одного цвета и излучать свет более низкого цвета другого цвета (что-то вроде люминофоров на плазменном телевизоре), но в этом случае, когда они попадают под действие фотонов от внешнего света Источник (в случае ЖК-телевизора с синей светодиодной подсветкой) каждая квантовая точка излучает цвет определенной длины волны, которая определяется ее размером.

Квантовые точки можно встроить в ЖК-телевизор тремя способами:

  • Помещенный внутри тонкой стеклянной трубки (называемой Edge Optic) внутри структуры источника света телевизора между синим краевым источником света LED и световодной пластиной (структурой, которая распространяет свет по области экрана) для светодиодов с краевой подсветкой/ЖК телевизоры.
  • На «пленочном улучшающем слое», размещенном между источником света с синим светодиодом и ЖК-чипом и цветными фильтрами (для светодиодных/ЖК-телевизоров Full Array или Direct-Lit).
  • На микросхеме, где квантовые точки встроены непосредственно в синий светодиод для использования в конфигурации с краями или с прямой подсветкой.

Для каждой опции синий светодиодный свет попадает на квантовые точки, которые затем возбуждаются так, что излучают красный и зеленый свет (который также сочетается с синим светом от светодиодного источника света). Затем цветной свет проходит через ЖК-чипы, цветные фильтры и на экран для отображения изображения. Добавленный излучающий слой Quantum Dot позволяет ЖК-телевизору отображать более насыщенную и более широкую цветовую гамму, чем ЖК-телевизоры, без добавленного слоя Quantum Dot.

Рефлексивные технологии

  • LCOS (также называемый D-ILA и SXRD) LCOS является вариантом 3LCD и используется в видеопроекции. Вместо прохождения света через каждую из трех ЖК-микросхем, а затем через цветные фильтры и линзу, ЖК-микросхема находится сверху отражающей основы, поэтому, когда цветной источник света проходит через микросхему, он автоматически отражается назад и направляется через объектив на проекционный экран.
  • DLP (3-чиповый) – используется в видеопроекторах. Ключом к DLP является DMD (цифровое микрозеркальное устройство), в котором каждый чип состоит из крошечных наклонных зеркал. Это означает, что каждый пиксель на чипе DMD является отражающим зеркалом. Видеоизображение отображается на чипе DMD. Микрозеркала на чипе (каждое микрозеркало представляет один пиксель) затем очень быстро наклоняются при изменении изображения. Это создает основу в градациях серого для изображения.
  • В 3-чиповом DLP-видеопроекторе используются три источника света (или белый свет, проходящий через три призмы). Цветной свет затем отражается от трех чипов DLP (все они в оттенках серого, но каждый получает различный цветной свет). Степень наклона каждого микрозеркала относительно цветного источника света в любой момент времени определяет цвета на изображении. Отраженный свет затем проходит через объектив проектора на экран.

Светоотражающая/пропускающая комбинация

  • DLP (1-Chip) . Используется в видеопроекторах. В этом случае используется один источник белого света, который отражается от одной микросхемы DLP DMD. Затем цвет добавляется, когда отраженный свет проходит через высокоскоростное цветовое колесо, через объектив, а затем на экран.

Дополнительные технические пояснения по DLP можно найти в нашей сопутствующей статье: Основы DLP Video Projector.

Отображение цвета – калибровочные стандарты

Итак, теперь, когда электроника и механика проработаны над тем, как цветное изображение попадает на ваш телевизор или проекционный экран, следующий шаг – выяснить, как эти устройства могут воспроизводить цвет с максимально возможной точностью, несмотря на технические ограничения.

Вот где применение стандартов цвета в видимом цветовом пространстве становится важным.

Некоторые из стандартов калибровки цвета для телевизоров и видеопроекторов, которые используются в настоящее время:

  • NTSC – основной стандарт для аналогового цвета (США).
  • Rec.601 – Улучшение по сравнению с базовым стандартом NTSC.
  • Rec.709 – Для использования с телевизорами высокой четкости и видеопроекторами HD.
  • Rec.2020 – Предназначен для использования с 4K Ultra HD телевизорами и видеопроекторами.
  • sRGB – для использования в основном в мониторах ПК для отображения графики.

Используя комбинацию аппаратного обеспечения (колориметр) и программного обеспечения (обычно через ноутбук), человек может точно настроить способность цветопередачи телевизора или видеопроектора к одному из вышеуказанных стандартов (в зависимости от цветовых характеристик телевизора) с помощью настроек, предусмотренных в видео./Настройки дисплея или сервисное меню телевизора или видеопроектора.

Примерами основных инструментов калибровки видео (цвета), которые можно использовать без участия специалиста, являются тестовые диски, такие как Disney WOW (World of Wonder) DVD и Blu-ray Test Disks, Spears и Munsil HD Benchmark, Диск THX Calibrator и приложение настройки домашнего кинотеатра THX для совместимых телефонов и планшетов с ОС iOS и Android.

Примером базового инструмента калибровки видео, в котором используется колориметр и программное обеспечение для ПК, является система калибровки цвета Datacolor Spyder.

Примером более обширного инструмента калибровки является Calman от SpectraCal.

Причина, по которой вышеперечисленные инструменты важны, заключается в том, что как условия освещения внутри и снаружи влияют на способность человека видеть цвет в реальном мире, так и те же факторы влияют на то, как будет выглядеть цвет на вашем телевизоре или видео проекционный экран, принимая во внимание, насколько хорошо вы можете настроить ваш телевизор или видео проектор.

Регулировки калибровки включают в себя не только такие параметры, как яркость, контрастность, насыщенность цвета и управление оттенками, но и другие необходимые настройки, такие как цветовая температура, баланс белого и гамма.

Суть

Восприятие цвета в реальном мире и в среде просмотра телевизора включает сложные процессы, а также другие внешние факторы. Восприятие цвета – это скорее игра в догадки, чем точная наука. Человеческий глаз – лучший инструмент, который у нас есть, и хотя в фотографии, кино и видео точный цвет можно пометить в соответствии с определенным стандартом цвета, цвет, который вы видите на напечатанной фотографии, на телевизоре или видеоэкране, даже если они соответствуют 100% спецификации конкретного стандарта цвета, но не могут выглядеть точно так же, как это может выглядеть в реальных условиях.

Оцените статью
Solutics.ru
Добавить комментарий