Color Perception v realnem svetu in na vašem TV
V letu 2015 je bila preprosta raziskava o tem, kakšna barva je določena obleka vzbudila zanimanje za to, kako zaznavamo barvo. Dejstvo je, da je zaznavanje barve zapleteno in ni natančno.
Kaj res glej
Naše oči ne vidijo dejanskih predmetov, kar vidite, je svetloba odsevnih predmetov. Barva oči, ki jo vidijo, je posledica tega, katere predmete odsevajo ali absorbirajo svetlobne valovne dolžine. Vendar je malo verjetno, da je barva, ki jo vidite, povsem pravilna.
Dejavniki, ki vplivajo na zaznavo barv
Na dojemanje barv v realnem svetu vpliva več dejavnikov:
- Fizične lastnosti predmeta: valovne dolžine svetlobe predmeta odraža ali absorbira naravno zaradi svoje fizične ličila.
- Čas dneva: predmet je viden zjutraj, popoldan ali nočna luč.
- Lokacija: objekt je viden v zunanji svetlobi (sončen ali oblačno dan) ali umetna notranja svetloba (in vrsta notranje svetlobe).
- Color Perception: Naravne razlike v tem, kako vsak par človeških oči zaznava barvne valovne dolžine.
- Barvna slepota: nenaravne razlike v tem, kako nekatere osebe vidijo barvne valovne dolžine.
Poleg realnega zaznavanja barv, fotografij, tiskanja in videoposnetka so še dodatni dejavniki, ki jih je treba upoštevati:
- Instrument, uporabljen pri zajemu slike: zmožnosti fotoaparata za zaznavanje barvnih valovnih dolžin v kombinaciji s časom dneva in lokacije.
- Prikazovalna naprava, ki se uporablja za predvajanje slike: TV, video projektor, tiskanje reproducira slike z različnimi metodami.
- Zaslon ali kalibracija tiskalnika: Če gledate sliko v tiskani ali video prikazovalni napravi, standard, ki je uporabil za umerjanje te naprave za reprodukcijo barv, vpliva na to, kar vidite.
Čeprav obstajajo podobnosti in razlike v barvni percepciji v zvezi s fotografskimi, tiskanimi in video aplikacijami, pustimo nič na video strani enačbe.
Zajemanje barve
- Najprej morate posneti sliko. Videokamera mora videti svetlobo, ki odraža predmete in prihaja skozi objektiv. Vstopna luč je sestavljena iz vseh barv, ki so odsevne ciljne (-ih) predmete (-e). Ta svetloba vstopi v lečo in udari čip (v starih časih, pred čipsom, je morala svetloba iti skozi posebej zgrajeno vakuumsko cev).
- Ko svetloba pristane na čipu, je proces, ki ga uporablja čip, in podporno vezje, ki pretvarja svetlobo v analogne električne impulze ali digitalne kode (1's, 0's). Ta pretvorjeni signal se nato pošlje v sprejemno napravo (v tem primeru TV ali video projektor), ki bo pretvoril vhodni električni impulz (analogni) ali digitalno kodo nazaj v sliko, ki je prikazana ali projicirana na zaslonu. postane težavno. Ker fotoaparat sprejema svetlobo, ki se odbije od predmeta v določeni časovni točki in mora naprava za prikaz točno prikazati barvo ujetega rezultata.
Ker nobena naprava za zajemanje ali prikazovanje ne more reproducirati vseh barv, ki se odražajo iz predmetov v resničnem svetu, morata obe napravi "ugibati" na podlagi specifičnih barvnih standardov, ki jih je izdelal človek, ki imajo pri svojem temelju tri osnovne barve model. V video aplikacijah je tridimenzionalni model predstavljen z rdečo, zeleno in modro. Različne kombinacije treh primarnih barv v različnih razmerjih se uporabljajo za ustvarjanje sivine in vseh barvnih odtenkov, ki jih vidimo v naravi.
Prikaz barve prek TV ali video projektorja
Ker ni nobene dokončne pravilnosti o tem, kako ljudje zaznavajo barvo v naravnem svetu, in obstajajo omejitve, ki zajemajo natančno barvo s fotoaparatom. Kako se to prilagodi v domačem okolju, ko gledate televizijo ali video projektor?
Odgovor je dvakrat, vrsta tehnologije, ki omogoča TV / video projektorju, da prikaže slike in barvo ter natančno prilagodi njihovo zmogljivost za čim bolj natančno prikazovanje barv v okviru vnaprej določenega barvnega standarda.
Tukaj je kratek pregled tehnologij video prikaza, ki se uporabljajo za prikaz slik B & W in barv.
Emissive Technologies
- CRT - Elektronski žarek, ki izvira iz vratu slikovne cevi, skenira vrstice fosforjev po vrstnem redu za ustvarjanje slike. Ko žarek hits vsak fosfor, je fosfor vzburjen in proizvaja sliko. Barva se proizvaja z rdečimi, zelenimi in modrimi fosforji, vzburjenimi v ustrezni kombinaciji, da proizvajajo določeno barvo.
- Plazma - Fosforje osvetljujeta pregreti napolnjeni plin (podoben fluorescentni svetlobi). Kombinacije rdečih, zelenih in modrih fosforjev (imenovane piksli in podpikseli) proizvajajo označeno barvo.
- OLED -OLED tehnologija se lahko izvaja na dva načina za televizorje. Ena od možnosti je WRGB, ki združuje bele OLED samodejne oddajnike z rdečimi, zelenimi in modrimi barvnimi filtri. Druga možnost je, da uporabite samodejne oddajnike rdeče, zelene in modre barve brez dodanih barvnih filtrov.
Prenosne tehnologije
- LCD -LCD piksli ne proizvajajo lastne svetlobe. Da bi LCD-televizor lahko prikazal sliko na TV-zaslonu, morajo biti piksli »osvetljeni«. Kaj se zgodi v tem procesu je, da je svetloba, ki potuje skozi slikovne točke, hitro zatemnjena ali osvetljena, odvisno od zahtev slike. Če so piksli zadosti zatemnjeni, se zelo malo svetlobe prikaže, zaradi česar se zaslon prikaže temnejši. Barva se doda, ko svetloba potuje skozi LCD-čip, nato pa z rdečimi, zelenimi in modrimi barvnimi filtri.
- 3LCD - Uporablja se v video projekciji, deluje podobno kot LCD TV, vendar namesto čipov, razpršenih po celotnem viru zaslona, bela svetloba prenaša tri LCD-čipe in Prism, nato pa projicira na zaslon.
Transmissive / Emissive Combination - LCD s kvantnimi pikami
Za aplikacijo TV in video prikazovalnik je Quantum Dot umetni nanokristal s posebnimi svetlobnimi lastnostmi, ki jih lahko uporabite za izboljšanje svetlosti in barvne zmogljivosti, prikazane v mirnih in video posnetkih na LCD zaslonu.
Kvantne pike so nanodelci z nastavljivimi emisijskimi lastnostmi, ki lahko absorbirajo višjo energetsko svetlobo ene barve in oddajajo nižjo svetlobo druge barve (nekoliko podobne fosforjem na plazemski televiziji), vendar v tem primeru, ko jih zadenejo s fotoni iz zunanje svetlobe vir (v primeru LCD-televizorja z osvetlitvijo modrega LED-dioda), vsaka kvantna pika oddaja barvo določene valovne dolžine, ki je določena glede na njegovo velikost.
Quantum Dots lahko vključite v LCD TV na tri načine:
- Postavljeno znotraj tankih steklenih cevi (imenovane Edge Optic) znotraj svetlobne izvorne strukture televizorja med modrim LED svetlobnim virom svetlobe in svetlobno vodilno ploščo (struktura, ki razširi svetlobo preko območja zaslona) za LED / LCD televizorji .
- Na "sloju za izboljšanje filma", ki je nameščen med modrim LED svetlobnim virom in LCD-čipi ter barvnimi filtri (za Full Array ali Direct-Lit LED / LCD TV).
- Na čipu, kjer so kvantne pike vgrajene neposredno na modro LED za uporabo v obeh robovih ali neposredno zasenčenih konfiguracijah.
Za vsako možnost, modra lučka LED zadene Quantum Dots, ki se nato vzburjajo tako, da oddajajo rdečo in zeleno luč (ki je tudi kombinirana z modro, ki prihaja iz svetlobnega vira LED). Barvna lučka nato prehaja skozi LCD-čipe, barvne filtre in na zaslonu za prikaz slike. Dodana količina emajliranja Quantum Dot omogoča, da LCD-televizor prikazuje bolj nasičene in širše barvne lestvice kot LCD-televizorje brez dodane plasti Quantum Dot.
Reflektivne tehnologije
- LCOS (imenovana tudi D-ILA in SXRD) LCOS je različica 3LCD in se uporablja pri video projekciji. Namesto prenosa svetlobe skozi vsakega od treh LCD-čipov, nato pa skozi barvne filtre in leče, je LCD-čip na vrhu reflektivne osnove, tako da, ko barvni vir svetlobe prehaja skozi čip, se samodejno odbije nazaj in pošlje skozi objektiv na projekcijski zaslon.
- DLP (3-Chip) - uporablja se v video projektorjih - ključ do DLP je DMD (Digital Micro-mirror Device), v kateri vsak čip sestoji iz drobnih nagnjenih ogledal. To pomeni, da je vsak pixel na čipu DMD odsevno zrcalo. Video slika je prikazana na čipu DMD. Mikro zrcali na čipu (vsak mikromirror predstavlja eno slikovno piko), nato se nagiba zelo hitro, ko se slika spremeni. To ustvarja sivinsko podlago za sliko.
- V video projektorju 3-Chip DLP se uporabljajo tri viri svetlobe (ali bela svetloba, ki poteka skozi tri prizme). Barvna svetloba je odsevna od treh DLP čipov (vsi so sivine, vendar je vsaka prejela različno barvno svetlobo). Stopnja nagiba vsakega mikromirrorja glede na barvni svetlobni vir v danem trenutku določa barve na sliki. Odsevljena svetloba se nato prenese skozi projekcijsko lečo na zaslon.
Odsevna / prenosna kombinacija
- DLP (1-Chip) - uporablja se v video projektorjih - v tem dogovoru obstaja en sam vir bele svetlobe, ki se odseva z enega samega DLP DMD čipa. Nato se doda barva, ko odsevna svetloba prehaja skozi hitro projekcijsko kolo skozi objektiv in nato na zaslon.
Za nadaljnja tehnična pojasnila DLP, si oglejte naš članek: DLP Video Projector Basics.
Prikaz standardov za barvno kalibracijo
Torej, zdaj ko so elektronika in mehanika razložili o tem, kako barvna slika postane na zaslonu televizorja ali videorekorderja, je naslednji korak, kako ugotoviti, kako lahko te naprave čim bolj reproducirajo barvo, kljub tehničnim omejitvam.
Tu je uporaba barvnih standardov v vidnem barvnem prostoru pomembna.
Nekateri standardi barvne kalibracije za televizorje in video projektorje, ki so trenutno v uporabi, so:
- NTSC - osnovni standard za analogno barvo (ZDA).
- Rec.601 - Izboljšanje osnovnega standarda NTSC.
- Rec.709 - Za uporabo s televizorji visoke ločljivosti in video projektorjem HD.
- Rec.2020 - Namenjen uporabi s televizorji 4K Ultra HD in video projektorji.
- sRGB - za uporabo večinoma v monitorjih PC za prikaz grafike.
Z uporabo kombinacije strojne opreme (kolorimetra) in programske opreme (ponavadi prek prenosnega računalnika) lahko oseba natančno prilagodi zmogljivost reprodukcije barv TV ali video projektorja na enega od zgornjih standardov (odvisno od barvnih specifikacij televizorja) s prilagoditvami, ki jih zagotavlja video / nastavitve zaslona ali servisni meni televizorja ali video projektorja.
Primeri osnovnih orodij za kalibriranje videa (barv), ki jih lahko uporabite brez tehnike, vključujejo testne plošče, kot so Digital Video Essentials, Disney WOW (World of Wonder) DVD in Blu-ray testni diski, Spears in Munsil HD Benchmark , THX Calibrator Disc in THX Home Tune-up App za združljive iOS in Android telefone / tablične računalnike.
Primer osnovnega orodja za kalibriranje video posnetkov, ki uporablja programsko opremo Colorimeter in PC, je Datacolor Spyder Color Calibration System.
Primer širšega kalibracijskega orodja je Calman by SpectraCal.
Razlog, zaradi katerega so zgornja orodja pomembna, je, da tako kot v notranjih in zunanjih svetlobnih pogojih vplivajo na sposobnost, da vidimo barvo v realnem svetu, se pojavljajo tudi isti dejavniki, kako bo barva izgledala na vašem televizorju ali video projekcijski zaslon, upoštevajoč, kako se lahko vaš TV ali video projektor prilagodi.
Prilagoditve za umerjanje ne vključujejo le stvari, kot so svetlost, kontrast, nasičenost barv in nadzor tona, ampak tudi druge potrebne nastavitve, kot so barvna temperatura, belo ravnovesje in gama.
Spodnja črta
Percepcija barv v realnem svetu in okolju gledanja televizije vključuje zapletene procese, pa tudi druge zunanje dejavnike. Barvna percepcija je bolj ugibna igra kot natančna znanost. Človeško oko je najboljše orodje, ki ga imamo, in čeprav v fotografiji, filmu in videu lahko točno barvo označimo s posebnim barvnim standardom, barvo, ki jo vidite na natisnjenem zaslonu fotografij, televizije ali videorekorderja, četudi izpolnjujejo 100% specifične specifikacije barvnih standardov, še vedno ne morejo biti popolnoma enaki, kot bi lahko izgledali pod pogoji v realnem svetu.