Det er viktig å ikke forveksle fargespekter (fargerom) og fargevolum. Enkelt sagt er fargespekteret det fargespekteret TV-en kan gjengi, mens fargevolumet er antallet farger som kan vises med ulike lysstyrkenivåer.
Før vi går i dybden, bør du tenke over dette: Hvorfor ser et eple rødt ut? Fordi det reflekterer røde bølgelengder av lys, mens det absorberer andre. Overfør dette til en TV-skjerm. TV-en må sende ut lys i akkurat de riktige bølgelengdene for å gi en nøyaktig fargegjengivelse.
Du har kanskje lagt merke til at når lysstyrken på skjermen er lav, ser antallet farger lavt ut, men at antallet farger blir større når lysstyrken øker. Men hvis du setter lysstyrken til maksimum, vil fargene blekne.
Det er fordi fargevolumet avhenger av andre faktorer: Først og fremst er det fargespekteret. Men lysstyrke og kontrast spiller også en rolle.
Så fargevolumet er avledet av andre skjermparametere. Jo lysere skjermen er og jo bredere fargespekteret er, desto dypere blir fargevolumet.
Involverte dimensjoner: Det omfatter fargespekteret (bredde x høyde) og dybde (lysstyrke).
Den representerer hvordan en TV eller skjerm gjengir farger ved ulike lysstyrkenivåer. Dette er spesielt viktig for HDR-innhold som krever presis fargenøyaktighet på tvers av ulike lysstyrkenivåer.
Fargevolum, fargespekter og fargedybde
Fargespekteret (eller fargerommet) er det spekteret av farger som TV-en kan gjengi. Noen ganger defineres det som antall farger, men det er litt feil, ettersom fargene er hele spekteret.
Fargespekteret kan fremstilles som et rødt, grønt og blått rom. Kombinasjonene av disse primærfargene skaper de andre fargene, deres nyanser og toner.
La oss ta en titt på dette CIE 1931-fargerommet. Det representerer farger med maksimal metning. Avhengig av kvaliteten kan vi definere ulike rom som skjermen kan gjengi: Rec.709, sRGB, DCI-P3 og Rec. 2020.
Men la oss nå se på hvordan ulike lysstyrkenivåer vil påvirke dette området. Fargeområdene for ulike lysstyrkenivåer er plassert fra det med lavest lysstyrke (til venstre) til det med høyest lysstyrke (til høyre).
La oss ta en titt på hvordan lysstyrken påvirker fargevolumet. Vi kan se at fargespekteret forringes når lysstyrken er lav (RGB-fargerommet blir mye fattigere, i terminal lysstyrkenivå degraderes det til nesten 3 grunnfarger).
Bildet ovenfor er selvfølgelig ikke helt nøyaktig (siden du ikke kan få en slik lysstyrkeforskjell på en ekte TV). Det gir likevel en grunnleggende forståelse – hvis TV-en ikke støtter høyt fargevolum, vil fargene forringes ved høye og lave lysstyrkenivåer. Hvis lysstyrken er for svak, blir fargene for svake. Ved for høy lysstyrke risikerer de å bli utvasket. Ved høye lysstyrkenivåer blir bildet bleket og mister sin livlighet og detaljrikdom. Omvendt blir bildet grumsete ved lavere nivåer. Slik oppfører en dårlig TV-skjerm seg.
Fargedybde
La oss nå snakke om fargedybde. Fargedybde handler ikke om fargespekteret, det er ikke det det handler om. Fargedybde fungerer som når du prøver å zoome ut et bilde. Hvis størrelsen er stor nok, vil ikke utzoomingen føre til kvalitetstap. Eller begynner det å vise individuelle firkanter eller piksler? Hver av disse pikslene har en farge, ikke sant? Hvor rike og varierte disse fargene kan være, bestemmes av fargedybden.
Fargedybden bestemmes av nyansene for hver farge (rød, grønn og blå), dvs. antall ulike varianter av hver farge. For et 8-biters bilde er dette definert som 2 opphøyet i potens til 8, slik at hver farge har 256 forskjellige nyanser. 24-bit og 8-bit er det samme, samt 10-bit og 30-bit (8-bit eller 10-bit fargedybde oppgis for én kanal, mens når vi sier 24-bit eller 30-bit, tar vi hensyn til alle basiskanalene).
- 8-bit har 256 nyanser av hver av fargene rødt, grønt og blått. Hvis du regner etter, blir det 16,7 millioner farger (256 x 256 x 256 x 256).
- 10-biters, derimot, katapulterer dette til 1,07 milliarder farger.
Med tanke på at øyet vårt bare kan gjenkjenne rundt 10 millioner farger, er det mindre sannsynlig at du ser den store forskjellen mellom 8-biters og 10-biters fargedybde.
Men når det gjelder sammenhengen mellom fargedybde og fargevolum, er det ingen direkte sammenheng. Du kan se på fargevolumet som grensene og fargedybden som den indre fyllingen. Selv om høyere fargedybde forbedrer fargene med flere nyanser, flytter den ikke grensene for de nye fargerommene: Fargedybde gir midlertidige nyanser.
Kontrast
Kontrastforholdet – forskjellen mellom den mørkeste sorte og den lyseste hvite fargen en TV kan vise – gir et ekstra lag av kompleksitet. En TV med høyt kontrastforhold kan vise finere detaljer i skygger og høylys, noe som ytterligere forsterker fargevolumet.
Dette enorme luminansområdet er lerretet som fargene males på. Lerretet er begrenset uten tilstrekkelig kontrast, og dermed komprimeres fargevolumet.
Når kontrasten øker, utvides lysstyrkeområdet, noe som gir rom for flere farger ved ulike luminansnivåer. Dette er spesielt viktig i scener med komplekse lysforhold, for eksempel et solfylt landskap ved daggry eller glansen av bylys mot en skumringshimmel.
En skjerm med lav kontrast vil virke flat, uavhengig av fargeegenskapene. Selv om den i teorien kan dekke et bredt fargespekter, får den ikke nok dybde og fylde uten en robust kontrast.
Se for deg en kunstner med to sett med fargepaletter. Den første paletten har et stort utvalg av farger, men alle har en lignende, dempet tone. Den andre paletten har de samme fargene, men hver nyanse har ulike grader av lys og mørke.
Den andre paletten har en dypere kontrast og gir kunstneren mulighet til å skape en scene med dybde, skygger, høylys og intrikate nyanser. Her utnyttes fargevolumet fullt ut takket være det større kontrastspekteret.
Fargevolum og HDR
HDR og fargevolum henger direkte sammen. High Dynamic Range gir, som navnet antyder, et større spenn mellom de mørkeste og lyseste fargene i et bilde. Tradisjonelle skjermer har et begrenset dynamisk område, og klarer ofte ikke å gjengi de subtile nyansene i en soloppgang eller de dype skyggene i en måneskinnskveld.
For å gjengi alt dette bør HDR-TV-er ha et bredt fargevolum slik at de kan vise det høye dynamiske området korrekt.
Som sagt måler fargevolumet om ulike farger kan gjengis i forskjellige lysstyrkenivåer, så en TV med godt fargevolum kan vise deg flere detaljer.
Hvis en slik TV støtter HDR og du ser på HDR-innhold, vil den kryptere metadataene og gjengi mer nøyaktige farger. De fleste TV-er med HDR-støtte har skjermer med bredt fargevolum, for uten en skjerm av høy kvalitet vil det ikke fungere å kryptere HDR-metadata og prøve å vise innholdet.
Fargevolum og forskjellige skjermer: LED, OLED, QLED
Selv om fargevolumet ikke er direkte relatert til skjermtypen, avhenger det av den. Ettersom fargevolumet er et fargerom med ulike lysstyrkenivåer, påvirkes det av hvilken type bakgrunnsbelysning og emitterende teknologi skjermen bruker.
- LED-skjermer
Tradisjonelle LED-TV-er, som i realiteten er LCD-paneler belyst av lysdioder, har lenge vært arbeidshesten i skjermmarkedet. Når det gjelder fargevolum, kan LED-skjermer dekke et anstendig fargespekter. De har imidlertid ofte problemer med dyp sort og maksimal lysstyrke på grunn av bakgrunnsbelysningen. Hele panelet er opplyst, noe som fører til mindre presis kontroll av de enkelte lysstyrkeområdene. Derfor er deres evne til å gjengi farger på tvers av ulike luminansnivåer god, men ikke fantastisk.
- OLED-skjermer
OLED er en videreutvikling av LED, og avgir organisk lys når det går strøm gjennom dem. Denne unike egenskapen gjør det mulig for hver piksel å avgi sitt eget lys, slik at det ikke lenger er behov for bakgrunnsbelysning. Hva betyr dette for fargevolumet? Dramatisk dyp sort, for det første, siden enkelte piksler kan slås helt av. OLED-skjermer har også et bredt fargespekter. Den maksimale lysstyrken er imidlertid generelt lavere enn for QLED, noe som kan påvirke ytelsen i de øvre sjiktene av luminansen. Når det gjelder fargespekteret, utmerker de seg med levende farger ved lavere lysstyrkenivåer.
- QLED-skjermer
QLED er egentlig LED-TV-er som er utstyrt med kvanteprikker – halvlederpartikler i nanostørrelse som forbedrer lysstyrken og fargene dramatisk. Når det gjelder fargevolum, skinner QLED-ene klart. Pikslene er laget av materialer som gir bedre lysgjennomgang og fargeselektivitet. Slike TV-er kan vise et bilde med en dybde på 10 bits. De oppnår imponerende lysstyrketopper, og noen ganger overgår de OLED på dette området. Kombinert med et bredt fargespekter betyr denne luminansen at de kan vise et stort utvalg av farger ved både lave og høye lysstyrkenivåer. Men siden de fortsatt bruker et bakgrunnsbelysningssystem, kan de ikke oppnå den uendelige kontrasten og dype sorttonen som OLED-skjermer har.
Slik evaluerer og tester du fargevolumet
For å teste fargevolumet trenger vi et kolorimeter, en spektrumlysmåler og en måte å vise bilder med ulik lysstyrke på TV-en.
Som sagt avhenger fargevolumet av fargespekteret (fargerommet). Det er ingen grunn til å vurdere Rec. 709-fargerommet, ettersom de fleste moderne TV-er dekker det fullt ut, så det er fornuftig å vurdere DCI P-3 og Rec.2020.
Vi må endre lysstyrken på TV-en og måle det tilgjengelige fargespekteret på ulike lysstyrkenivåer. Det vil gi oss mange fargespekter for ulike lysstyrkenivåer, og kombinasjonen av disse vil utgjøre fargevolumet. Vi kan uttrykke det som prosentandelen av fargerommet som TV-skjermen kan gjengi ved ulike lysstyrkenivåer.
Siden 2016 har UHD Alliance stilt krav om at premium-TV-er med UHD-oppløsning må dekke minst 90 % av DCI-P3-fargerommet. Men dette er et tall for fargespekteret, ikke for fargevolumet, så selv i dag kan TV-er, selv om de har lignende fargespekter, variere betydelig når det gjelder fargevolum.
Hvem kontrollerer DCI-P3-fargevolumet i TV-er?
Produsenten kan skrive at TV-en støtter DCI-P3 (samt alle andre fargeskalaer), men dette er ikke helt korrekt. Derfor kan uavhengige organisasjoner kontrollere om produktet er i samsvar med standarden. En slik organisasjon er VDE Institute, som arbeider med produktsertifisering.
