Еще в 2015 году простой запрос о том, какой цвет имеет конкретное платье, вызвал широкий интерес к тому, как мы воспринимаем цвет. Дело в том, что способность воспринимать цвет сложна, а не точна.
Что мы действительно видим
Наши глаза не видят фактических объектов, то, что вы действительно видите, это свет, отраженный от объектов. Цвет, который видят ваши глаза, является результатом того, какие длины волны света отражаются или поглощаются объектом. Однако маловероятно, что цвет, который вы видите, абсолютно прав.
Факторы, влияющие на восприятие цвета
На восприятие цвета в реальном мире влияют несколько факторов:
- Физические свойства объекта: Длина волны света объекта отражает или поглощает естественным образом из-за ее физического состава.
- Время дня: Объект виден утром, днем или ночью.
- Место нахождения: Объект виден на наружном освещении (солнечный или пасмурный день) или искусственный внутренний свет (и тип внутреннего освещения).
- Восприятие цвета: Естественные вариации в том, как каждая пара глаз человека воспринимает цветные длины волн.
- Дальтоник: Неестественные вариации в том, как некоторые люди видят цветные длины волн.
В дополнение к реальному восприятию цвета на фотографии, печати и видео есть дополнительные факторы, которые следует учитывать:
- Инструмент, используемый при захвате изображения: Возможности камеры для определения цветных длин волн в сочетании со временем суток и местоположением.
- Устройство отображения, используемое при воспроизведении изображения: TV, Video Projector, Print воспроизводят изображения с использованием разных методов.
- Калибровка дисплея или принтера: Если просмотр изображения в принтере или устройство отображения видео, стандарт, используемый для калибровки этого устройства для воспроизведения цветов, влияет на то, что вы видите.
Хотя есть сходства и различия в восприятии цвета в отношении приложений для фото, печати и видео, давайте обнуляем на стороне видео уравнения.
Захват цвета
- Во-первых, вы должны «захватить» изображение. Видеокамера должна видеть свет, отражающий объекты и проходящий через объектив. Входящий свет состоит из всех цветов, отраженных от целевого объекта (объектов). Этот свет попадает в объектив и попадает на чип (в старые времена, перед фишками, свет должен был проходить через специально построенную вакуумную трубку).
- Когда свет попадает на микросхему, происходит процесс, используемый чипом и поддерживающей схемой, которая преобразует свет в аналоговые электрические импульсы или цифровые коды (1, 0). Затем этот преобразованный сигнал отправляется на принимающее устройство (в данном случае телевизионный или видеопроектор), который преобразует входящий электрический импульс (аналоговый) или цифровой код обратно в изображение, которое отображается или проецируется на экран. Однако здесь это становится сложно. Когда камера получает свет, отраженный от объекта в определенный момент времени, и устройство отображения должно точно отображать цвет полученного результата.
Поскольку ни устройство захвата, ни устройство отображения не могут воспроизводить все цвета, которые отражаются от объектов реального мира, оба устройства должны «догадываться» на основе конкретных «техногенных» стандартов цвета, которые имеют в своем составе три основных цвета модель. В видеоприложениях три цветовые модели представлены красным, зеленым и синим. Различные комбинации трех основных цветов в разных соотношениях используются для воссоздания оттенков серого и всех цветовых оттенков, которые мы видим в природе.
Отображение цвета через телевизор или видеопроектор
Поскольку нет четкой правильности того, как люди воспринимают цвет в естественном мире, и есть ограничения, фиксирующие точный цвет с помощью камеры. Как это согласовывается в домашней среде при просмотре телевизора или видеопроектора?
Ответ в два раза - тип используемой технологии, позволяющий проектору отображать изображения и цвет, а также тонкую настройку их способности отображать цвет как можно точнее в заранее определенном цветовом стандарте.
Ниже приведен краткий обзор технологий отображения видео, используемых для отображения как черно-белых, так и цветных изображений.
Эмиссионные технологии
- ЭЛТ - Электронный луч, возникающий в горлышке фотокамеры, сканирует ряды люминофоров по очереди, чтобы получить изображение. Когда луч попадает на каждый люминофор, люминофор возбуждается и создает изображение. Цвет производится красными, зелеными и синими люминофорами, возбужденными в правильной комбинации для получения определенного цвета.
- плазма - Фосфоры зажигаются перегретым заряженным газом (подобно люминесцентному свету). Комбинации красных, зеленых и синих люминофоров (называемые пикселями и субпикселями) создают назначенный цвет.
- OLED OLED-технология может быть реализована двумя способами для телевизоров. Один из вариантов - WRGB, который сочетает в себе белые субпиксели OLED с самоизлучающими фильтрами с фильтрами красного, зеленого и синего цветов, тогда как другой вариант - использовать самоизлучающие пиксели Red, Green и Blue без добавленных цветовых фильтров.
Трансмиссивные технологии
- LCD - ЖК-пиксели не создают свой собственный свет. Чтобы ЖК-телевизор отображал изображение на экране телевизора, пиксели должны быть «подсвечены». Что происходит в этом процессе, так это то, что свет, проходящий через пиксели, быстро тускнеет или освещен, в зависимости от требований изображения. Если пиксели достаточно затухают, очень мало света проходит, делая экран темнее. Цвет добавляется, когда свет проходит через ЖК-чип, а затем через красные, зеленые и синие цветные фильтры.
- 3LCD - Используется в видеопроекции, работает аналогично ЖК-телевизору, но вместо этого, чипы, разбросанные по всему источнику экрана, белый свет пропускается через три ЖК-чипа и призму, а затем проецируется на экран.
Передающая / излучательная комбинация - ЖК-дисплей с квантовыми точками
Для приложения для ТВ и видео, Quantum Dot представляет собой искусственный нанокристалл со специальными светоизлучающими свойствами, который можно использовать для повышения яркости и цветовой эффективности, отображаемых в неподвижных и видеоизображениях на ЖК-экране.
Квантовые точки - это наночастицы с регулируемыми эмиссионными свойствами, которые могут поглощать более высокий энергетический свет одного цвета и излучать более низкий свет другого цвета (несколько похожий на люминофор на плазменном телевизоре), но в этом случае, когда они попадают с фотонами из внешнего света источник (в случае ЖК-телевизора с синей светодиодной подсветкой) каждая квантовая точка излучает цвет определенной длины волны, который определяется его размером.
Квантовые точки можно включить в ЖК-телевизор тремя способами:
- Помещенный внутри тонкой стеклянной трубки (называемой Edge Optic) внутри структуры источника света телевизора между синим светодиодным краевым источником света и световодной платой (структура, которая рассеивает свет по площади экрана) для светодиодных / ЖК-телевизоры.
- На «улучшающем пленку слое», размещенном между синим светодиодным источником света и ЖК-чипом и цветными фильтрами (для полноразмерных или прямых светодиодных / ЖК-телевизоров).
- На микросхеме, где квантовые точки встроены непосредственно на синий светодиод для использования в конфигурации с красным или прямым освещением.
Для каждой опции синий светодиодный индикатор попадает в квантовые точки, которые затем возбуждаются так, что они испускают красный и зеленый свет (который также сочетается с синим, исходящим от источника света СИД). Затем цветной свет проходит через ЖК-чипы, цветные фильтры и на экран для отображения изображения. Добавленный эмиссионный слой Quantum Dot позволяет ЖК-телевизору отображать более насыщенную и более широкую цветовую гамму, чем ЖК-телевизоры без добавленного слоя Quantum Dot.
Отражающие технологии
- LCOS (также называемый D-ILA и SXRD)LCOS является вариантом 3LCD и используется в видеопроекции. Вместо того, чтобы пропускать свет через каждую из трех ЖК-чипов, а затем через цветные фильтры и объектив, ЖК-чип находится поверх отражающей основы, поэтому, когда цветной источник света проходит через микросхему, автоматически отражается назад и отправляется через объектив к экрану проекции.
- DLP (3-чип) - Используется в видеопроекторах. Ключом к DLP является DMD (Digital Micro-mirror Device), в котором каждый чип состоит из крошечных наклонных зеркал. Это означает, что каждый пиксель на микросхеме DMD является отражающим зеркалом. Видеоизображение отображается на микросхеме DMD. Микрочипы на чипе (каждый микромикрометр представляет один пиксель), а затем очень быстро наклоняются по мере изменения изображения. Это создает основу оттенка серого для изображения.
- В трехпроцессорном видеопроекторе DLP используются три источника света (или белый свет, проходящий через три призмы). Затем цветной свет отражается от трех DLP-чипов (все они имеют оттенки серого, но каждый получает различный цветной свет). Степень наклона каждого микрозеркала по отношению к цветному источнику света в любой момент времени определяет цвета изображения. Затем отраженный свет пропускается через объектив проектора на экран.
Светоотражающая / передающая комбинация
- DLP (1-чип) - Используется в видеопроекторах. В этой компоновке есть один источник белого света, который отражается от одного DLP-чипа DLP. Затем добавляется цвет, когда отраженный свет проходит через высокоскоростное колесо цвета, через объектив, а затем на экран.
Для получения дополнительных технических объяснений по DLP ознакомьтесь с нашей сопутствующей статьей: DLP Video Projector Basics.
Отображение цветов - стандарты калибровки
Итак, теперь, когда электроника и механика были разработаны в отношении того, как цветное изображение попадает на экран вашего телевизора или видеопроекции, следующим шагом является выяснение того, как эти устройства могут воспроизводить цвет как можно точнее, несмотря на технические ограничения.
Именно здесь важное значение приобретает применение цветовых стандартов в видимом цветовом пространстве.
Некоторые из стандартов калибровки цвета для телевизоров и видеопроекторов, которые используются в настоящее время:
- NTSC - базовый стандарт для аналогового цвета (США).
- Rec.601 - Улучшение базового стандарта NTSC.
- Rec.709 - Для использования с HDTV и HD видео проекторами.
- Rec.2020 - Предназначен для использования с телевизорами 4K Ultra HD и видеопроекторами.
- sRGB - для использования в основном на ПК-мониторах для отображения графики.
Используя комбинацию аппаратного обеспечения (колориметра) и программного обеспечения (обычно через ноутбук), человек может точно настроить воспроизведение цвета телевизора или видеопроцессора на один из вышеперечисленных стандартов (в зависимости от цветовых характеристик телевизора) с помощью настроек, предоставляемых в видео / отображения или сервисного меню телевизора или видеопроектора.
Примеры базовых инструментов для видео (цветных) калибровки, которые вы можете использовать без технического специалиста, включают в себя тестовые диски, такие как Digital Video Essentials, Disney WOW (World of Wonder) DVD и Blu-ray Test Discs, Spears и Munsil HD Benchmark, THX Calibrator Disc и приложение THX для домашнего кинотеатра для совместимых телефонов iOS и Android / планшетов.
Примером базового инструмента для калибровки видео, в котором используется программное обеспечение Colorimeter и ПК, является система цветовой калибровки Datacolor Spyder.
Примером более широкого калибровочного инструмента является Calman by SpectraCal.
Причина, по которой эти инструменты важны, заключается в том, что так же, как внутренние и наружные условия освещения влияют на способность видеть цвет в реальном мире, те же факторы также вступают в игру относительно того, как будет выглядеть цвет на вашем телевизоре или видео проекционный экран, принимая во внимание, насколько хорошо ваш телевизор или видеопроектор может настраиваться.
Регулировка калибровки включает не только такие функции, как яркость, контрастность, насыщенность цвета и регулировка оттенка, но также и другие необходимые настройки, такие как цветовая температура, баланс белого и гамма.
Суть
Восприятие цвета в реальном мире и телевизионных средах просмотра связано с сложными процессами, а также с другими внешними факторами. Восприятие цвета - скорее игра с угадыванием, чем точная наука.Человеческий глаз - лучший инструмент, который у нас есть, и хотя в фотографиях, фильмах и видео точный цвет можно пометить на определенный цветный стандарт, цвет, который вы видите на напечатанной фотографии, экране телевизора или видеопроекции, даже если они соответствуют 100% конкретной спецификации стандартов цвета, но не могут выглядеть точно так же, как то, как это может выглядеть в реальных условиях.
