Színérzékelés a valós világban és a tévében
Még 2015-ben egy egyszerű kérdezés arra vonatkozóan, hogy milyen színűek egy adott ruha, széles körű érdeklődést keltett a színeket illetően. Az a tény, hogy a szín érzékelése összetett, és nem pontos.
Amit igazán látunk
A szemünk nem látja a tényleges objektum (ok), amit valóban látunk, az a tárgyak fénye tükröződik. Az a szín, amit a szemed lát, annak a következménye, hogy milyen fény hullámhosszát tükrözi vagy abszorbeálja az objektum. Azonban nem valószínű, hogy a látható szín teljesen helyes.
A színérzékelést befolyásoló tényezők
A valóságos színérzékelést számos tényező befolyásolja:
- Objektum fizikai tulajdonságai: A fény hullámhossza egy fizikai tükrözést vagy abszorbeálást tesz lehetővé.
- Napszak: Az objektum reggel, délután vagy éjszakai fényben látható.
- Helyszín: A tárgy látható kültéri fényben (napos vagy felhős nap) vagy mesterséges beltéri világítás (és a beltéri világítás típusa).
- Színérzékelés: Természetes változatok, ahogyan az egyes emberi szempár észleli a szín hullámhosszait.
- Színes vakság: Természetellenes változatok, ahogyan egyesek látják a szín hullámhosszát.
A valóságos színérzékelés mellett a fotó, a nyomtatás és a videó további tényezőket is figyelembe kell venni:
- A kép rögzítéséhez használt eszköz: A fényképezőgép azon lehetőségei, hogy érzékeljék a színhullámokat a napszak és a helyzettel együtt.
- A kép megjelenítéséhez használt kijelzõ eszköz: TV, video kivetítõ, A nyomtatás reprodukálja a képeket különbözõ módszerekkel.
- Kijelző vagy nyomtató kalibrálása: Ha a nyomtatott képet vagy a videokazettát látja, akkor az a szabvány, amely a színvisszaadáshoz kalibrálta az eszközt, befolyásolja az Ön által látott képet.
Noha a fotók, a nyomtatás és a videó alkalmazások tekintetében vannak hasonlóságok és különbségek a színérzékelésben, nullázzuk az egyenlet videó oldalát.
Szín felvétele
- Először is meg kell ragadnia a képet. A videokamerának látnia kell a tárgyak fényét és a lencsét. A bejövő fény a célobjektum (ok) t tükröződő összes színből áll. Ez a fény belép a lencsébe, és eltalál egy chipet (a régi időkben, a zseton előtt a fénynek egy speciálisan épített vákuumcsövön kellett átmennie).
- Miután a fény eléri a chipet, van egy folyamat, amelyet a chip használ, és támogató áramkört, amely átalakítja a fényt akár analóg impulzusokra, akár digitális kódokra (1-es, 0-as). Ezt az átalakított jelet ezután egy fogadóeszközre (ebben az esetben egy tévé vagy video kivetítőre) küldi, amely a bejövő elektromos impulzust (analóg) vagy a digitális kódot átalakítja egy képernyőre megjelenített vagy kivetített képre. bonyolult lesz. Mivel a fényképezőgép egy adott időpontban visszaveri a tárgyról visszaverődő fényt, és a kijelző eszköz pontosan megjeleníti a rögzített eredmény színét.
Mivel sem a rögzítő, sem a megjelenítő eszköz nem képes reprodukálni az összes olyan színt, amely tükröződik a való világ objektumaiból, mindkét eszköznek meg kell "találgatnia" azokat a konkrét "ember által gyártott" színszabványokat, amelyek alapja, három elsődleges színű modell. A videóalkalmazásokban a három színmodellt Red, Green és Blue jelöli. A három elsődleges szín különböző kombinációi különböző arányokban használatosak a szürkeárnyalatos és a színes árnyalatok újraalkotásához.
Színes megjelenítés TV vagy video projektoron keresztül
Mivel nincs határozott korrektség, hogy az emberek hogyan érzékelik a színeket a természeti világban, és vannak olyan korlátok, amelyek pontos színt rögzítenek egy kamerával. Hogyan egyeztethető össze az otthoni környezetben televízió vagy videoprojektor nézése közben?
A válasz kétszeres, az alkalmazott technológia típusa, amely lehetővé teszi, hogy a TV / video kivetítő megjelenítse a képeket és a színeket, és finomhangolja azokat a képességüket, hogy a színt a lehető legpontosabban megjelenítsék egy előre meghatározott színstandardon belül.
Az alábbiakban röviden áttekintjük a fekete-fehér és a színes képek megjelenítéséhez használt video-megjelenítési technológiákat.
Emissive Technologies
- CRT - A képcső nyakából származó elektronsugár egy sorból sorozatosan foszfor-sorokat keresi a kép előállításához. Amint a gerenda eléri az egyes foszforokat, a foszfor izgatottsága és a kép előállítása. A színeket vörös, zöld és kék foszforok állítják elő a megfelelő kombinációban, hogy egy adott színt állítsanak elő.
- Plazma - A foszforokat túlhevített, feltöltött gázzal világítják meg (hasonlóan a fluoreszkáló fényhez). A piros, zöld és kék fényforrások kombinációi (a képpontok és az alpixelek) a kijelölt színt eredményezik.
- Az OLED - OLED technológia kétféle módon valósítható meg a televíziók számára. Az egyik lehetőség a WRGB, amely ötvözi a fehér OLED önkifejtő részidőket a piros, zöld és kék színszűrőkkel, míg a másik lehetőség az önkibocsátó piros, zöld és kék szubpixelek használata színes szűrők nélkül.
Transmissive Technologies
- LCD - LCD képpontok nem hoznak létre saját fényt. Annak érdekében, hogy az LCD TV képeket jelenítsen meg a TV képernyőjén, a képpontoknak "háttérvilágítással" kell rendelkezniük. Mi történik ebben a folyamatban, hogy a pixeleken áthaladó fény gyorsan lecsökken vagy világosabb lesz, a kép követelményeitől függően. Ha a képpontok eléggé elhomályosulnak, nagyon kevés fény jut át, és a képernyő sötétebb lesz. A szín hozzáadásra kerül, miközben a fény az LCD-chipen, majd vörös, zöld és kék színű szűrőkön keresztül halad.
- 3LCD - A videó vetítéshez hasonlóan az LCD TV-hez hasonlóan működik, hanem a teljes képernyőforráson keresztül szétszórt forgácsok, a fehér fény három LCD chipen és egy prizmán keresztül halad át, majd egy képernyőre vetíti.
A Transmissive / Emissive Combination - LCD a kvantum pontokkal
A TV és videó megjelenítési alkalmazásokhoz a Quantum Dot olyan különleges, fényérzékeny tulajdonságokkal rendelkező, ember által gyártott nanokristályos fényképezőgép, amely a fényképezőgépen és videofelvételeken megjelenő fényerő és színtelítettség növelésére használható LCD képernyőn.
A kvantum pontok olyan nanorészecskék, amelyek állítható emissziós tulajdonságokkal rendelkeznek, és képesek felszívni az egyik színű nagyobb energiájú fényt, és más színű fényt (például a plazmavezérlő pórusaihoz hasonlóan) alacsonyabb fényt bocsátanak ki, de ebben az esetben, forrás (kék LED háttérvilágítású LCD TV esetén), minden kvantumpont egy meghatározott hullámhosszú színt bocsát ki, amelyet méretének megfelelően határoz meg.
A Quantum Dots háromféleképpen integrálható az LCD TV-re:
- A tévékészülék fényforrás szerkezetének belseje a kék LED él fényforrás és a fényvezető lemez (a fényszórót átszelő fényszerkezet) között LED élettartamú LED / LCD TV-k .
- Kék LED fényforrás és az LCD-chip és színszűrők között ("Full Array" vagy "Direct-Lit LED / LCD TV") elhelyezett "filmjavító réteg".
- A chipen, ahol a kvantumpontok közvetlenül egy kék LED-re vannak integrálva, mind az él, mind a közvetlen megvilágítású konfigurációkhoz.
Mindegyik opcióhoz a Kék LED világít a Quantum Dots-ot, amelyek ezután izgatottak, így piros és zöld fényt bocsátanak ki (amely a LED-es fényforrásból származó Kék színnel is kombinálódik). A színes fény ezután áthalad az LCD chipeken, a színszűrőkön és a képen megjelenő képernyőre. A hozzáadott Quantum Dot emissziós réteg lehetővé teszi az LCD TV számára, hogy telített és szélesebb színskálát jelenítsen meg, mint az LCD TV a hozzáadott Quantum Dot réteg nélkül.
Fényvisszaverő technológiák
- LCOS (más néven D-ILA és SXRD) Az LCOS a 3LCD egy változata, és videoprojektáláshoz használják. Ahelyett, hogy a három LCD zsetonon, majd a színszűrőn és a lencsén keresztül áthaladna a fény, az LCD-chip a fényvisszaverő bázis tetején helyezkedik el, így amikor egy színes fényforrás áthalad a chipen, automatikusan visszatükröződik és a lencse a vetítővászonra.
- DLP (3-Chip) - Videó projektoroknál használatos - A DLP kulcsa a DMD (Digitális Mikro-tükör eszköz), melyben minden chip csekély, billenthető tükrökből áll. Ez azt jelenti, hogy a DMD chip minden pixele fényvisszaverő tükör. A videokép megjelenik a DMD chipen. A mikromirrék a chipen (minden mikromirror ábrázol egy pixelt), majd gyorsan dönthető, ahogy a kép megváltozik. Ez a kép szürkeárnyalatos alapja.
- A 3-Chip DLP videoprojektoron három fényforrás van használatban (vagy fehér fény átvészelt három prizmán keresztül). A színes fény ezután visszaverődik a három DLP chip közül (ezek mind szürkeárnyalatúak, de mindkettő különböző színű fényt kap). Az egyes mikromirrák dőlésének mértéke a színes fényforráshoz viszonyítva adott időben meghatározza a kép színeit. A visszavert fény ezután átkerül a projektor lencséjére a képernyőre.
Fényvisszaverő / transzmisszív kombináció
- DLP (1-Chip) - Videó kivetítőként használatos - Ebben az elrendezésben egyetlen fehér fényforrás van, amely egyetlen DLP DMD chipen megjelenik. Ezt követően színt adnak hozzá, mivel a visszavert fény átmegy egy nagy sebességű színes keréken, az objektíven keresztül, majd a képernyőre.
A DLP további technikai magyarázatairól itt olvashat bővebben: DLP Video Projektor alapjai.
Színkínálat - kalibrációs szabványok
Tehát most, amikor az elektronikát és a mechanikát kidolgozták arról, hogy a színes kép hogyan jut el a TV vagy a vetítővászon képernyőjéhez, a következő lépés az, hogy kiderül, hogy ezek az eszközök a technikai korlátok ellenére képesek a lehető legpontosabban reprodukálni a színt.
Ebben az esetben fontos a színspektrumok alkalmazása a látható színtéren belül.
Néhány színkalibrációs szabvány a jelenleg használatban lévő TV-készülékek és videoprojektorok számára:
- NTSC - Az analóg szín alapszintje (US).
- Rec.601 - Az alapvető NTSC szabványok javítása.
- Rec.709 - HDTV és HD videó projektorokhoz való használatra.
- Rec.2020 - 4K Ultra HD televíziókhoz és videoprojektorokhoz való használatra tervezték.
- sRGB - Leginkább PC monitorokhoz használható grafikus megjelenítéshez.
A hardver (kolorimeter) és a szoftver (általában laptopon keresztül) kombinációja révén a személy a televíziókészülék vagy a videoprojektorok színvisszaadási képességét a fenti szabványok valamelyikéhez (a TV színes specifikációitól függően) finomíthatja a videó / megjelenítési beállítások vagy a TV vagy videó kivetítő szervizmenüje.
Példák az alapvideó (színes) kalibrációs eszközökre, amelyeket technikus nélkül igényelhet, beleértve a tesztlemezeket, például a Digital Video Essentials, a Disney WOW (World of Wonder) DVD és Blu-ray tesztlemezeket , a Spears és a Munsil HD Benchmark , a THX Calibrator Disc és a THX Home Theater Tune-up alkalmazás kompatibilis iOS és Android telefonok / tabletták számára.
A Colorimeter és PC szoftvert alkalmazó alapvető videokalibráló eszköz például a Datacolor Spyder Color Calibration System.
A kiterjedtebb kalibrációs eszköz például a Calman a SpectraCal.
Ennek oka, hogy a fenti eszközök fontosak, ugyanúgy, ahogyan a beltéri és kültéri világítási körülmények befolyásolják a valóságban a szín megjelenését, ugyanezek a tényezők játszanak szerepet arról is, hogy a szín hogyan néz ki a tévében vagy videózás képernyő, figyelembe véve, hogy a TV vagy a videokamerája mennyire állítható.
A kalibrálási beállítások nem csak a fényerőt, a kontrasztot, a színtelítettséget és a színárnyalat vezérlését, hanem más szükséges módosításokat is tartalmazzák, mint például a színhőmérséklet, a fehéregyensúly és a gamma.
Alsó vonal
A színérzékelés a valós világban és a TV-nézési környezetekben bonyolult folyamatokat, valamint más külső tényezőket is magában foglal. A színérzékelés inkább egy kitaláló játék, mint egy pontos tudomány. Az emberi szem a legjobb eszköz, amellyel rendelkezünk, és bár a fényképezés, a film és a videó pontos színét meg lehet címkézni egy adott színstandardra, a színre, amelyet egy nyomtatott fényképen, tévékészüléken vagy videovetítő képernyőn lát, még akkor is, ha megfelelnek egy adott színstandard specifikáció 100% -ának, még mindig nem fognak pontosan ugyanúgy nézni, mint a valós körülmények között.