Je dôležité nezamieňať farebný gamut (farebný priestor) a objem farieb. Zjednodušene povedané, zatiaľ čo farebný gamut je rozsah farieb, ktoré dokáže televízor reprodukovať, objem farieb je počet farieb, ktoré možno zobraziť pri rôznych úrovniach jasu.
Predtým, ako sa ponoríme do hĺbky, zvážte toto: Prečo je jablko červené? Je to preto, lebo odráža červené vlnové dĺžky svetla a ostatné absorbuje. Teraz to preveďte na televíznu obrazovku. Váš televízor musí vyžarovať svetlo v správnych vlnových dĺžkach, aby presne zobrazoval farby.
Možno ste si všimli, že keď je jas obrazovky nízky, počet farieb sa zdá byť nízky, ale so zvyšujúcim sa jasom sa počet farieb rozširuje. Ak však nastavíte jas na maximum, farby vyblednú.
Je to preto, že objem farieb závisí od ďalších faktorov: predovšetkým od farebného rozsahu. Svoju úlohu však zohrávajú aj jas a kontrast.
Objem farieb je teda derivátom ostatných parametrov zobrazenia. A preto čím jasnejší displej a čím širší je jeho farebný gamut, tým hlbší bude farebný objem.
Zapojené rozmery: Zahŕňa rozsah farieb (šírka x výška) a hĺbku (jas).
Predstavuje, ako televízor alebo displej reprodukuje farby pri rôznych úrovniach jasu. To je mimoriadne dôležité pre obsah HDR, ktorý vyžaduje presnú presnosť farieb pri rôznych úrovniach jasu.
Objem farieb, farebný gamut a hĺbka farieb
Farebný gamut (alebo farebný priestor) je rozsah farieb, ktoré televízor dokáže reprodukovať. Niekedy sa definuje ako počet farieb, ale to je trochu nesprávne, pretože farba je spektrum.
Farebný gamut možno reprezentovať ako červený, zelený a modrý priestor. Kombinácie týchto základných farieb vytvárajú ostatné farby, ich odtiene, tóny a odtiene.
Pozrime sa na tento farebný priestor CIE 1931. Predstavuje farby v ich maximálnej sýtosti. V závislosti od jeho kvality môžeme definovať rôzne priestory, ktoré dokáže náš displej reprodukovať: Rec. 709, sRGB, DCI-P3 a Rec. 2020.
Teraz sa však pozrime na to, ako tento rozsah ovplyvnia rôzne úrovne svietivosti. Rozsahy farieb pre rôzne úrovne svietivosti sú umiestnené od tej s najnižšou svietivosťou (vľavo) po najvyššiu svietivosť (vpravo).
Pozrime sa na to, ako svetelnosť ovplyvňuje objem farieb. Vidíme, že farebný rozsah sa pri nízkej svietivosti zhoršuje (farebný priestor RGB sa stáva oveľa chudobnejším, v koncovej úrovni jasu sa zhoršuje takmer na 3 základné farby).
Samozrejme, obrázok vyššie nie je presný a správny (pretože na skutočnom televízore nemôžete získať takú škálu rozdielov v svietivosti). Napriek tomu vám dáva základnú predstavu – ak televízor nepodporuje vysoký objem farieb, farby sa pri špičkovej a nízkej úrovni jasu zhoršia. Príliš slabý a farby nedokážu vyniknúť. Príliš svetlé a hrozí, že budú rozmazané. Pri vysokých úrovniach jasu sa obraz vybledne, stratí živosť a detaily. Naopak, pri nižších úrovniach sa obraz stáva zašumeným. Takto sa správa aj slabá obrazovka televízora.
Hĺbka farieb
Teraz si povieme niečo o hĺbke farieb. Farebná hĺbka nie je o farebnom rozsahu, o tom to nie je. Farebná hĺbka funguje podobne, ako keď sa snažíte zväčšiť obrázok. Ak je veľkosť dostatočne veľká, zväčšenie nebude mať za následok stratu kvality. Alebo sa začnú zobrazovať jednotlivé štvorce alebo pixely? Každý z týchto pixelov má svoju farbu, však? To, aké sýte a rozmanité tieto farby môžu byť, určuje farebná hĺbka.
Farebná hĺbka je určená odtieňmi každej farby (červenej, zelenej a modrej), počtom rôznych variantov každej farby. Pre 8-bitový obrázok je to definované ako 2 zvýšené na mocninu 8, takže každá farba má 256 rôznych odtieňov. 24-bitový a 8-bitový sú rovnaké. rovnako ako 10-bitový a 30-bitový (8-bitová alebo 10-bitová farebná hĺbka sa udáva pre jeden kanál, zatiaľ čo keď hovoríme 24-bitová alebo 30-bitová, berieme do úvahy všetky základné kanály).
- 8-bitové farby ponúkajú 256 odtieňov červenej, zelenej a modrej farby. Ak si to spočítate, je to 16,7 milióna farieb (256 x 256 x 256).
- Na druhej strane, 10-bitové rozlíšenie zvyšuje tento počet na 1,07 miliardy farieb.
Ak vezmeme do úvahy, že naše oko dokáže rozpoznať len približne 10 miliónov farieb, je menej pravdepodobné, že uvidíte veľký rozdiel medzi 8-bitovou a 10-bitovou farebnou hĺbkou.
Ale pokiaľ ide o koreláciu medzi hĺbkou farieb a objemom farieb, neexistuje žiadna priama súvislosť. Objem farieb môžete vnímať ako hranice a hĺbku farieb ako vnútornú výplň. Aj keď vyššia farebná hĺbka zvýrazňuje farby s väčším počtom nuáns, neposúva hranice do nových farebných priestorov: farebná hĺbka inzeruje prechodné odtiene.
Kontrast
Kontrastný pomer – rozdiel medzi najtmavšou čiernou a najjasnejšou bielou farbou, ktorú televízor dokáže zobraziť – predstavuje ďalšiu zložitú vrstvu. Televízor s vysokým kontrastným pomerom dokáže zobraziť jemnejšie detaily v tieňoch a svetlách, čím sa ešte viac zvýrazní objem farieb.
Tento obrovský rozsah svietivosti je plátnom, na ktoré sa maľujú farby. Toto plátno je bez primeraného kontrastu obmedzené, čím sa objem farieb stláča.
So zvyšujúcim sa kontrastom sa rozširuje rozsah jasu, ktorý ponúka priestor pre viac farieb pri rôznych úrovniach jasu. To je obzvlášť dôležité pri scénach so zložitým osvetlením – krajina osvetlená slnkom na úsvite alebo odlesky mestských svetiel na súmračnej oblohe.
Displej s nízkym kontrastom bude pôsobiť plocho bez ohľadu na jeho farebné možnosti. Aj keď teoreticky dokáže pokryť širokú škálu farieb, bez silného kontrastu, ktorý by ho podporil, hĺbka a bohatosť scény zaostáva.
Predstavte si umelca s dvoma sadami paliet farieb. Prvá paleta má širokú škálu farieb, ale všetky majú podobný, tlmený tón. Druhá paleta má síce rovnaké farby, ale každý odtieň ponúka rôzne úrovne svetlosti a tmavosti.
Vďaka hlbšiemu kontrastu umožňuje druhá paleta umelcovi vytvoriť scénu s hĺbkou, tieňmi, svetlami a zložitými nuansami. Farebný objem sa tu naplno využíva vďaka širšej škále kontrastu.
Objem farieb a HDR
HDR a objem farieb priamo súvisia. Vysoký dynamický rozsah, ako naznačuje jeho názov, ponúka širší rozsah medzi najtmavšími tmavými a najjasnejšími svetlými farbami obrazu. Tradičné displeje trpia obmedzeným dynamickým rozsahom a často nedokážu vykresliť jemné nuansy východu slnka alebo hlboké tiene mesačnej noci.
Na ich reprodukciu by mali mať televízory HDR široký farebný rozsah, aby mohli správne zobraziť vysoký dynamický rozsah.
Prečítajte si podrobné informácie o HDR TV.
Ako už bolo povedané, hlasitosť farieb meria, či je možné reprodukovať rôzne farby pri rôznych úrovniach jasu, takže televízor s dobrou hlasitosťou farieb dokáže zobraziť viac detailov.
Ak takýto televízor podporuje HDR a vy sledujete obsah HDR, zašifruje svoje metadáta a bude reprodukovať presnejšie farby. Väčšina televízorov podporujúcich HDR sa dodáva so širokouhlými displejmi so širokým objemom farieb, pretože bez kvalitného displeja nebude šifrovanie metadát HDR a pokus o zobrazenie obsahu fungovať.
Farebný objem a rôzne zobrazenia: LED, OLED, QLED
Hoci objem farieb priamo nesúvisí s typom displeja, závisí od neho. Keďže farebný objem je farebný priestor s rôznymi úrovňami svietivosti, ovplyvňuje ho typ podsvietenia a technológia vyžarovania, ktorú displej používa.
- LED displeje
Tradičné LED televízory, ktoré sú v skutočnosti LCD panely podsvietené LED diódami, sú už dlho ťahúňom trhu s displejmi. Z hľadiska objemu farieb dokážu LED displeje pokryť slušný rozsah farieb. Kvôli systému podsvietenia však často zápasia s hlbokou čiernou a špičkovým jasom. Osvetlený je celý panel, čo vedie k menej presnému ovládaniu jednotlivých oblastí jasu. V dôsledku toho je ich schopnosť reprezentovať farby v rôznych úrovniach jasu dobrá, ale nie hviezdna.
- Displeje OLED
OLED je skok od LED, keď cez ňu prechádza prúd a organicky vyžaruje svetlo. Táto jedinečná vlastnosť umožňuje každému pixelu vyžarovať vlastné svetlo, čím odpadá potreba podsvietenia. Čo to znamená pre objem farieb? Pre začiatok dramatickú hlbokú čiernu, keďže jednotlivé pixely možno úplne vypnúť. OLED sa tiež môžu pochváliť širokým farebným gamutom. Ich maximálny jas je však vo všeobecnosti nižší ako v prípade QLED, čo môže ovplyvniť ich výkon vo vyšších vrstvách jasu. V spektre farebného objemu vynikajú v predvádzaní živých farieb pri nižších úrovniach jasu.
- Displeje QLED
QLED sú v podstate LED televízory rozšírené o kvantové bodky – polovodičové častice veľkosti nanočastíc, ktoré výrazne zvyšujú jas a farby. Pokiaľ ide o objem farieb, QLED žiaria jasným leskom. Pixely sú vyrobené z materiálov, ktoré majú lepšiu priepustnosť svetla a selektivitu farebného toku. Takéto televízory dokážu zobraziť obraz s hĺbkou 10 bitov. Dosahujú pôsobivé špičky jasu, pričom v tejto oblasti niekedy prekonávajú OLED. V kombinácii so širokým farebným gamutom tento jas znamená, že dokážu zobraziť širokú škálu farieb pri nízkych aj vysokých úrovniach jasu. Keďže však stále využívajú systém podsvietenia, nemôžu dosiahnuť nekonečný kontrast a hlbokú čiernu ako OLED.
Ako vyhodnotiť a otestovať objem farby
Na otestovanie objemu farieb budeme potrebovať kolorimeter, spektrálny merač svetla a spôsob, ako na televízore zobraziť obrázky s rôznou svietivosťou.
Ako som povedal, objem farieb závisí od farebného gamutu (farebného priestoru). Nie je dôvod uvažovať o farebnom priestore Rec. 709, pretože väčšina moderných televízorov ho pokrýva v plnom rozsahu, takže má zmysel uvažovať o DCI P-3 a Rec. 2020.
Musíme zmeniť svietivosť televízora a zmerať dostupný rozsah farieb na rôznych úrovniach svietivosti. Tým získame množstvo farebných rozsahov pre rôzne úrovne jasu a ich kombinácia by predstavovala farebný objem. Môžeme ho vyjadriť ako % farebného priestoru, ktorý dokážu televízne displeje reprodukovať na rôznych úrovniach jasu.
Od roku 2016 prijala UHD Alliance požiadavku, že prémiové televízory s rozlíšením UHD musia pokrývať aspoň 90 % farebného priestoru DCI-P3. To je však údaj o farebnom rozsahu, nie o objeme farieb, takže aj v súčasnosti sa môžu televízory, aj keď majú podobný farebný rozsah, výrazne líšiť z hľadiska objemu farieb.
Kto kontroluje objem farieb DCI-P3 v televízoroch
Výrobca môže napísať, že televízor podporuje DCI-P3 (ako aj akýkoľvek iný farebný rozsah), ale to nie je úplne správne. Preto môžu nezávislé organizácie skontrolovať, či výrobok spĺňa normu. Jednou z takýchto organizácií je inštitút VDE, ktorý sa zaoberá certifikáciou výrobkov.
