Ważne jest, aby nie mylić gamy kolorów (przestrzeni kolorów) i objętości kolorów. Mówiąc prościej, podczas gdy gama kolorów to zakres kolorów, które telewizor może odtworzyć, objętość kolorów to liczba kolorów, które można wyświetlić przy różnych poziomach jasności.
Zanim zagłębimy się w temat, zastanówmy się nad tym: Dlaczego jabłko wydaje się czerwone? To dlatego, że odbija czerwone długości fal światła, jednocześnie pochłaniając inne. Przełóżmy to teraz na ekran telewizora. Telewizor musi emitować światło o odpowiedniej długości fali, aby zapewnić dokładne odwzorowanie kolorów.
Być może zauważyłeś, że gdy jasność ekranu jest niska, liczba kolorów wydaje się niska, ale liczba kolorów zwiększa się wraz ze wzrostem jasności. Jeśli jednak ustawisz jasność na maksimum, kolory wyblakną.
Dzieje się tak dlatego, że głośność kolorów zależy od innych czynników: przede wszystkim jest to zakres kolorów. Ale jasność i kontrast również odgrywają swoją rolę.
Objętość kolorów jest więc pochodną innych parametrów wyświetlacza. Dlatego im jaśniejszy wyświetlacz i im szersza gama kolorów, tym głębsza będzie objętość kolorów.
Wymiary: Obejmuje zakres kolorów (szerokość x wysokość) i głębię (jasność).
Reprezentuje on sposób, w jaki telewizor lub wyświetlacz odtwarza kolory przy różnych poziomach jasności. Jest to szczególnie istotne w przypadku treści HDR, które wymagają precyzyjnej dokładności kolorów na różnych poziomach jasności.
Objętość kolorów, gama kolorów i głębia kolorów
Gama kolorów (lub przestrzeń kolorów) to zakres kolorów, które telewizor może odtworzyć. Czasami definiuje się ją jako liczbę kolorów, ale jest to trochę niepoprawne, ponieważ kolor to spektrum.
Gamę kolorów można przedstawić jako przestrzeń czerwoną, zieloną i niebieską. Kombinacje tych kolorów podstawowych tworzą inne kolory, ich odcienie, barwy i tony.
Przyjrzyjmy się przestrzeni barw CIE 1931. Reprezentuje ona kolory w ich maksymalnym nasyceniu. W zależności od jej jakości, możemy zdefiniować różne przestrzenie, które nasz wyświetlacz może odtworzyć: Rec.709, sRGB, DCI-P3 i Rec. 2020.
Przyjrzyjmy się teraz, jak różne poziomy jasności wpłyną na ten zakres. Zakresy kolorów dla różnych poziomów jasności są umieszczane od tego o najniższej jasności (po lewej) do najwyższej jasności (po prawej).
Przyjrzyjmy się, jak jasność wpływa na objętość kolorów. Widzimy, że zakres kolorów pogarsza się, gdy jasność jest niska (przestrzeń kolorów RGB staje się znacznie uboższa, na końcowym poziomie jasności, degraduje się do prawie 3 podstawowych kolorów).
Oczywiście powyższy obraz nie jest precyzyjny i dokładny (ponieważ nie można uzyskać takiej różnicy w jasności na prawdziwym telewizorze). Mimo to daje on podstawowe zrozumienie – jeśli telewizor nie obsługuje dużej ilości kolorów, kolory ulegną degradacji przy szczytowych i niskich poziomach jasności. Zbyt słaba jasność sprawia, że kolory nie są żywe. Zbyt jasny obraz grozi ich wyblaknięciem. Przy wysokich poziomach jasności obraz staje się rozbielony, tracąc żywość i szczegółowość. I odwrotnie, przy niższych poziomach, obraz staje się mętny. Słaby ekran telewizora zachowuje się w ten sposób.
Głębia kolorów
Porozmawiajmy teraz o głębi kolorów. Głębia kolorów nie dotyczy zakresu kolorów; to nic takiego. Głębia kolorów działa podobnie jak w przypadku próby pomniejszenia obrazu. Jeśli rozmiar jest wystarczająco duży, pomniejszenie nie spowoduje utraty jakości. Albo zaczyna pokazywać pojedyncze kwadraty lub piksele? Każdy z tych pikseli ma kolor, prawda? To, jak bogate i zróżnicowane mogą być te kolory, zależy od głębi kolorów.
Głębia kolorów jest określana przez odcienie dla każdego koloru (czerwonego, zielonego i niebieskiego), liczbę różnych wariantów każdego koloru. W przypadku obrazu 8-bitowego jest ona definiowana jako 2 podniesione do potęgi 8, więc każdy kolor ma 256 różnych odcieni. 24-bitowe i 8-bitowe są takie same, podobnie jak 10-bitowe i 30-bitowe (8-bitowa lub 10-bitowa głębia kolorów jest podawana dla jednego kanału, podczas gdy mówiąc 24-bitowa lub 30-bitowa, bierzemy pod uwagę wszystkie kanały podstawowe).
- Technologia 8-bitowa oferuje 256 odcieni koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego. Jeśli policzyć, daje to 16,7 miliona kolorów (256 x 256 x 256).
- Z drugiej strony, 10-bitowa rozdzielczość zwiększa tę liczbę do 1,07 miliarda kolorów.
Biorąc pod uwagę, że nasze oko może rozpoznać tylko około 10 milionów kolorów, jest mniej prawdopodobne, że dostrzeżesz dużą różnicę między 8-bitową a 10-bitową głębią kolorów.
Ale jeśli chodzi o korelację między głębią kolorów a objętością kolorów, nie ma bezpośredniej korelacji. Objętość kolorów można postrzegać jako granice, a głębię kolorów jako wewnętrzne wypełnienie. Podczas gdy wyższa głębia kolorów wzmacnia kolor z większą ilością niuansów, nie przesuwa granic do nowych przestrzeni kolorów: głębia kolorów reklamuje odcienie pośrednie.
Kontrast
Współczynnik kontrastu – różnica między najciemniejszą czernią a najjaśniejszą bielą, jaką może wyświetlić telewizor – dodaje kolejną warstwę złożoności. Telewizor o wysokim współczynniku kontrastu może prezentować drobniejsze szczegóły w cieniach i światłach, dodatkowo zwiększając objętość kolorów.
Ten szeroki zakres luminancji jest płótnem, na którym malowane są kolory. Płótno jest ograniczone bez odpowiedniego kontrastu, co kompresuje objętość kolorów.
Wraz ze wzrostem kontrastu rozszerza się zakres jasności, oferując pole do popisu dla większej liczby kolorów na różnych poziomach luminancji. Jest to szczególnie istotne w przypadku scen o złożonym oświetleniu – krajobrazu oświetlonego słońcem o świcie lub blasku świateł miasta na tle nieba o zmierzchu.
Wyświetlacz o niskim kontraście będzie wydawał się płaski, niezależnie od jego możliwości kolorystycznych. Nawet jeśli teoretycznie jest w stanie pokryć szeroką gamę kolorów, bez solidnego kontrastu głębia i bogactwo sceny będą niewystarczające.
Wyobraźmy sobie artystę z dwoma zestawami palet farb. Pierwsza paleta ma szeroką gamę kolorów, ale wszystkie mają podobny, stonowany odcień. Druga paleta, choć ma te same kolory, oferuje każdy odcień o różnym poziomie jasności i ciemności.
Dzięki głębszemu kontrastowi druga paleta pozwala artyście stworzyć scenę z głębią, cieniami, rozjaśnieniami i skomplikowanymi niuansami. Objętość kolorów jest tutaj w pełni wykorzystana dzięki szerszemu zakresowi kontrastu.
Głośność kolorów i HDR
HDR i objętość kolorów są ze sobą bezpośrednio powiązane. High Dynamic Range, jak sama nazwa wskazuje, oferuje szerszy zakres pomiędzy najciemniejszymi i najjaśniejszymi barwami obrazu. Tradycyjne wyświetlacze cierpią z powodu ograniczonego zakresu dynamiki, często nie oddając subtelnych niuansów wschodu słońca lub głębokich cieni księżycowej nocy.
Aby odtworzyć wszystkie te elementy, telewizory HDR powinny mieć szeroki zakres kolorów, aby mogły prawidłowo wyświetlać wysoki zakres dynamiki.
Szczegółowe informacje na temat telewizorów HDR.
Jak wspomniano, głośność kolorów mierzy, czy różne kolory mogą być odtwarzane przy różnych poziomach jasności, więc telewizor z dobrą głośnością kolorów może pokazać więcej szczegółów.
Jeśli taki telewizor obsługuje HDR, a ty oglądasz treści HDR, zaszyfruje on swoje metadane i odtworzy dokładniejsze kolory. Większość telewizorów obsługujących HDR jest wyposażona w wyświetlacze o szerokiej gamie kolorów, ponieważ bez wysokiej jakości wyświetlacza szyfrowanie metadanych HDR i próba wyświetlenia treści nie zadziała.
Głośność kolorów i różne wyświetlacze: LED, OLED, QLED
Głośność kolorów nie jest bezpośrednio związana z typem wyświetlacza, ale zależy od niego. Głośność kolorów to przestrzeń barw o różnych poziomach jasności, na którą wpływa rodzaj podświetlenia i technologia emitowania światła zastosowana w wyświetlaczu.
- Wyświetlacze LED
Tradycyjne telewizory LED, które w rzeczywistości są panelami LCD podświetlanymi diodami LED, od dawna są koniem pociągowym rynku wyświetlaczy. Pod względem ilości kolorów, wyświetlacze LED mogą pokryć przyzwoitą gamę kolorów. Jednak często zmagają się z głęboką czernią i szczytową jasnością ze względu na system podświetlenia. Podświetlany jest cały panel, co prowadzi do mniej precyzyjnej kontroli poszczególnych obszarów jasności. W rezultacie ich zdolność do odwzorowywania kolorów na różnych poziomach luminancji jest dobra, ale nie rewelacyjna.
- Wyświetlacze OLED
Diody OLED, stanowiące skok w stosunku do diod LED, emitują światło organicznie, gdy przepływa przez nie prąd. Ta unikalna właściwość umożliwia każdemu pikselowi emitowanie własnego światła, eliminując potrzebę stosowania podświetlenia. Co to oznacza dla ilości kolorów? Dramatycznie głęboką czerń, ponieważ poszczególne piksele można całkowicie wyłączyć. Diody OLED oferują również szeroką gamę kolorów. Jednak ich szczytowa jasność jest generalnie niższa niż w przypadku diod QLED, co może wpływać na ich wydajność na wyższych poziomach luminancji. W spektrum wolumenu kolorów wyróżniają się żywymi kolorami przy niższych poziomach jasności.
- Wyświetlacze QLED
QLED to zasadniczo telewizory LED wyposażone w kropki kwantowe – cząstki półprzewodnikowe wielkości nano, które znacznie zwiększają jasność i kolor. Jeśli chodzi o ilość kolorów, QLED świecą jasno. Piksele wykonane są z materiałów o lepszej przepuszczalności światła i selektywności przepływu kolorów. Takie telewizory mogą wyświetlać obraz o głębi 10 bitów. Osiągają imponujące szczyty jasności, czasami przewyższając w tej dziedzinie OLED-y. W połączeniu z szeroką gamą kolorów, ta luminancja oznacza, że mogą one wyświetlać szeroką gamę kolorów zarówno przy niskich, jak i wysokich poziomach jasności. Jednakże, ponieważ nadal wykorzystują system podświetlenia, nie mogą osiągnąć nieskończonego kontrastu i głębokiej czerni OLED.
Jak ocenić i przetestować objętość koloru
Aby przetestować głośność kolorów, będziemy potrzebować kolorymetru, miernika widma światła i sposobu wyświetlania obrazów o różnej jasności na telewizorze.
Jak już wspomniałem, ilość kolorów zależy od gamy kolorów (przestrzeni kolorów). Nie ma powodu, aby brać pod uwagę przestrzeń kolorów Rec. 709, ponieważ większość nowoczesnych telewizorów w pełni ją pokrywa, więc warto rozważyć DCI P-3 i Rec.2020.
Musimy zmienić jasność telewizora i zmierzyć dostępny zakres kolorów na różnych poziomach jasności. To da nam wiele zakresów kolorów dla różnych poziomów jasności, a ich kombinacja będzie stanowić objętość kolorów. Możemy to wyrazić jako % przestrzeni kolorów, którą wyświetlacze telewizorów mogą reprodukować na różnych poziomach jasności.
Od 2016 roku UHD Alliance przyjęło wymóg, zgodnie z którym telewizory premium o rozdzielczości UHD muszą pokrywać co najmniej 90% przestrzeni barw DCI-P3. Jest to jednak wartość dotycząca gamy kolorów, a nie ich ilości, więc nawet w dzisiejszych czasach telewizory, nawet jeśli mają podobne zakresy kolorów, mogą się znacznie różnić pod względem ilości kolorów.
Kto sprawdza głośność kolorów DCI-P3 w telewizorach?
Producent może napisać, że telewizor obsługuje DCI-P3 (a także każdy inny zakres kolorów), ale nie jest to do końca poprawne. Dlatego niezależne organizacje mogą sprawdzić, czy produkt jest zgodny ze standardem. Jedną z takich organizacji jest Instytut VDE, który zajmuje się certyfikacją produktów.
