W 2015 roku proste zapytanie dotyczące koloru danej sukienki wywołało powszechne zainteresowanie postrzeganiem kolorów. Faktem jest, że zdolność postrzegania koloru jest złożona, a nie dokładna.
Co naprawdę widzimy
Nasze oczy nie widzą rzeczywistego obiektu (ów), to, co naprawdę widzisz, to światło odbite od przedmiotów. Kolor, który widzą twoje oczy, jest rezultatem tego, co światło jest odbijane lub pochłaniane przez obiekt. Jest jednak mało prawdopodobne, że kolor, który widzisz, jest całkowicie poprawny.
Czynniki wpływające na postrzeganie kolorów
Na rzeczywiste postrzeganie kolorów ma wpływ kilka czynników:
- Właściwości fizyczne obiektu: Długości fal światła odbijają się lub pochłaniają naturalnie z powodu jego fizycznego wyglądu.
- Pora dnia: Obiekt jest widoczny w świetle porannym, popołudniowym lub nocnym.
- Lokalizacja: Obiekt jest widoczny w świetle zewnętrznym (słoneczny lub pochmurny dzień) lub w sztucznym świetle wewnętrznym (i rodzaju światła w pomieszczeniach).
- Percepcja kolorów: Naturalne różnice w tym, jak każda para ludzkich oczu odbiera barwne długości fal.
- Kolor ślepota: Nienaturalne wariacje na temat tego, jak niektóre osoby widzą kolorowe fale.
Oprócz percepcji kolorów w świecie rzeczywistym, w fotografii, drukowaniu i wideo, należy wziąć pod uwagę dodatkowe czynniki:
- Instrument używany do przechwytywania obrazu: Możliwości kamery wykrywającej kolorowe długości fal w połączeniu z porą dnia i lokalizacją.
- Urządzenie wyświetlające użyte do odtworzenia obrazu: TV, projektor wideo, drukuj odtwarzaj obrazy przy użyciu różnych metod.
- Kalibracja wyświetlacza lub drukarki: Podczas oglądania obrazu drukowanego lub urządzenia wyświetlającego wideo standard, który był używany do kalibracji tego urządzenia w celu reprodukcji kolorów ma wpływ na to, co widzisz.
Chociaż istnieją podobieństwa i różnice w postrzeganiu kolorów w odniesieniu do aplikacji fotograficznych, drukarskich i wideo, zróbmy zero po stronie wideo równania.
Przechwytywanie kolorów
- Najpierw musisz "uchwycić" obraz. Kamera wideo musi widzieć światło odbijające się od obiektów i przechodzące przez obiektyw. Światło wprowadzane składa się ze wszystkich kolorów odbijanych od obiektu docelowego (obiektów docelowych). To światło wpada do obiektywu i uderza w chip (w dawnych czasach, przed wiórkami, światło musiało przechodzić przez specjalnie zbudowaną lampę próżniową).
- Gdy światło trafi na chip, proces jest wykorzystywany przez układ scalony i obwód podporowy, który przetwarza światło na analogowe impulsy elektryczne lub kody cyfrowe (1, 0). Ten skonwertowany sygnał jest następnie wysyłany do urządzenia odbiorczego (w tym przypadku do telewizora lub projektora wideo), który zamienia przychodzący impuls elektryczny (analogowy) lub cyfrowy z powrotem na obraz wyświetlany lub wyświetlany na ekranie. Jednak tutaj jest miejsce robi się trudno. Gdy kamera otrzymuje światło odbite od obiektu w danym momencie, a urządzenie wyświetlające musi dokładnie przedstawić kolor wychwyconego wyniku.
Ponieważ ani urządzenie do przechwytywania, ani wyświetlanie nie może odtworzyć wszystkich kolorów, które są odbijane od obiektów świata rzeczywistego, oba urządzenia muszą "zgadywać" w oparciu o określone "stworzone przez człowieka" standardy kolorów, które mają na swoim fundamencie trzy podstawowe barwy. Model. W aplikacjach wideo trójkolorowy model jest reprezentowany przez czerwony, zielony i niebieski. Różne kombinacje trzech kolorów podstawowych w różnych proporcjach są używane do odtworzenia skali szarości i wszystkich odcieni kolorów, które widzimy w przyrodzie.
Wyświetlanie koloru za pośrednictwem telewizora lub projektora wideo
Ponieważ nie ma ostatecznej poprawności, jak ludzie postrzegają kolor w naturalnym świecie i istnieją ograniczenia, które pozwalają uchwycić dokładne kolory za pomocą kamery. Jak jest to pogodzone w środowisku domowym podczas oglądania telewizji lub projektora wideo?
Odpowiedź jest dwojaka: rodzaj stosowanej technologii, która umożliwia projektorowi TV / wideo wyświetlanie obrazów i kolorów oraz dostrajanie ich zdolności do wyświetlania kolorów tak dokładnych, jak to możliwe w ramach ustalonego wcześniej standardu kolorów.
Oto krótki przegląd technologii wyświetlania wideo używanych do wyświetlania czarno-białych i kolorowych zdjęć.
Emissive Technologies
- CRT - wiązka elektronów pochodząca z szyjki tuby obrazowej skanuje rzędy luminoforów po linii w celu wytworzenia obrazu. Gdy wiązka uderza w każdy luminofor, luminofor jest wzbudzany i wytwarza obraz. Kolor jest wytwarzany przez czerwone, zielone i niebieskie luminofory wzbudzane w odpowiedniej kombinacji w celu wytworzenia określonego koloru.
- Osocze - Fosfory są oświetlane przez przegrzany naładowany gaz (podobny do światła fluorescencyjnego). Kombinacje luminoforów czerwonego, zielonego i niebieskiego (określane jako piksele i subpiksele) dają wyznaczony kolor.
- OLED - Technologia OLED może być realizowana na dwa sposoby dla telewizorów. Jedną z opcji jest WRGB, który łączy w sobie sub-białe subwoły OLED z czerwonymi, zielonymi i niebieskimi kolorami, podczas gdy inną opcją jest użycie emitujących własne, czerwonych, zielonych i niebieskich subpikseli bez dodanych filtrów kolorów.
Transmissive Technologies
- LCD - Piksele LCD nie wytwarzają własnego światła. Aby telewizor LCD wyświetlał obraz na ekranie telewizora, piksele muszą być "podświetlone". W procesie tym światło przechodzi przez piksele i jest szybko przyciemniane lub rozjaśniane, w zależności od wymagań obrazu. Jeśli piksele są wystarczająco przyciemnione, przechodzi bardzo mało światła, przez co ekran wydaje się ciemniejszy. Kolor jest dodawany, gdy światło przechodzi przez chip LCD, a następnie przez filtry koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego.
- 3LCD - Wykorzystywane w projekcji wideo, działa w sposób podobny do telewizora LCD, ale zamiast tego, chipy rozproszone przez całe źródło ekranu, białe światło przechodzi przez trzy chipy LCD i pryzmat, a następnie rzutowane na ekran.
Transmisyjne / Emisyjne połączenie - LCD z kropkami kwantowymi
W przypadku aplikacji do wyświetlania telewizji i wideo, kropka kwantowa jest stworzonym przez człowieka nanokryształem ze specjalnymi właściwościami emitującymi światło, które można wykorzystać do zwiększenia jasności i wydajności kolorów wyświetlanych w obrazach nieruchomych i wideo na ekranie LCD.
Kropki kwantowe są nanocząsteczkami o regulowanych właściwościach emisyjnych, które pochłaniają energię o wyższej energii w jednym kolorze i emitują mniejsze światło o innym kolorze (podobnie jak luminofory w telewizorze plazmowym), ale w tym przypadku, gdy są uderzane fotonami ze światła zewnętrznego źródło (w przypadku telewizorów LCD z niebieskim podświetleniem LED), każda kropka kwantowa emituje kolor o określonej długości fali, która jest określona przez jej rozmiar.
Kropki kwantowe można włączyć do telewizora LCD na trzy sposoby:
- Umieszczony wewnątrz cienkiej szklanej rurki (określanej jako Edge Optic) wewnątrz struktury źródła światła telewizora między niebieskim źródłem światła krawędzi LED a Light Guide Plate (struktura, która rozprasza światło w całym obszarze ekranu) dla LED oświetlających krawędzie Telewizory LCD.
- Na "warstwie wzbogacającej film" umieszczonej między źródłem światła niebieskiego LED a chipem LCD i filtrami kolorów (dla telewizorów LED / LCD Full Array lub Direct-Lit).
- W układzie scalonym, w którym kropki kwantowe są zintegrowane bezpośrednio na niebieskiej diodzie LED, aby można je było zastosować w konfiguracji krawędziowej lub bezpośredniej.
Dla każdej opcji, niebieskie światło LED dociera do Kwantowych Kropek, które są następnie wzbudzane, tak że emitują czerwone i zielone światło (które jest również połączone z Niebieskim pochodzącym ze źródła światła LED). Kolorowe światło przechodzi następnie przez chipy LCD, filtry kolorów i na ekran w celu wyświetlenia obrazu. Dodana warstwa Emitenta Quantum Dot pozwala telewizorowi LCD wyświetlać bardziej nasyconą i szerszą gamę kolorów niż telewizory LCD bez dodanej warstwy kropek kwantowych.
Odblaskowe technologie
- LCOS (określane również jako D-ILA i SXRD)LCOS jest wariantem 3LCD i jest stosowany w projekcji wideo. Zamiast przepuszczania światła przez każdy z trzech chipów LCD, a następnie poprzez kolorowe filtry i soczewkę, chip LCD znajduje się na podstawie odblaskowej, więc kiedy kolorowe światło przechodzi przez chip, automatycznie odbija się i wysyła przez obiektyw do ekranu projekcji.
- DLP (3-Chip) - Używane w projektorach wideo - Kluczem do DLP jest DMD (Digital Micro-mirror Device), w którym każdy chip składa się z maleńkich odchylanych lusterek. Oznacza to, że każdy piksel na chipie DMD jest odbiciem lustrzanym. Obraz wideo jest wyświetlany na chipie DMD. Mikromirugi na chipie (każdy mikrometr ma jeden piksel), a następnie przechyla się bardzo szybko wraz ze zmianą obrazu. W ten sposób powstaje podstawa skali szarości dla obrazu.
- W projektorze wideo 3-chipowym DLP używane są trzy źródła światła (lub białe światło przechodzące przez trzy pryzmaty). Kolorowe światło odbija się od trzech wiórów DLP (wszystkie są w odcieniach szarości, ale każdy otrzymuje różnokolorowe światło). Stopień nachylenia każdego mikrometrowania w stosunku do kolorowego źródła światła w danym momencie określa kolory na obrazie. Odbite światło jest następnie przesyłane przez obiektyw projektora do ekranu.
Połączenie refleksyjne / transmisyjne
- DLP (1-Chip) - Używane w projektorach wideo - W tym układzie występuje pojedyncze białe źródło światła, które jest odbijane od pojedynczego chipa DMD DMD. Następnie dodaje się kolor, gdy światło odbite przechodzi przez szybkie koło kolorów, przez soczewkę, a następnie na ekran.
Aby uzyskać dalsze techniczne wyjaśnienia na temat DLP, zapoznaj się z naszym artykułem towarzyszącym: Podstawy projektora DLP.
Wyświetlanie koloru - standardy kalibracji
Teraz, gdy elektronika i mechanika zostały opracowane, w jaki sposób obraz kolorowy dostaje się do ekranu telewizora lub ekranu projekcyjnego, następnym krokiem jest ustalenie, w jaki sposób urządzenia te mogą reprodukować kolory tak dokładnie, jak to możliwe, pomimo technicznych ograniczeń.
Tutaj ważne stają się zastosowania standardów kolorów w widocznej Przestrzeni barw.
Niektóre z obecnie stosowanych wzorców kalibracji kolorów dla telewizorów i projektorów wideo to:
- NTSC - podstawowy standard dla kolorów analogowych (USA).
- Rec.601 - Ulepszenie w stosunku do podstawowego standardu NTSC.
- Rec.709 - Do użytku z telewizorami HD i projektorami wideo HD.
- Rec.2020 - Przeznaczony do użytku z telewizorami 4K Ultra HD i projektorami wideo.
- sRGB - Do użytku Głównie w monitorach komputerowych do wyświetlania grafiki.
Korzystając z kombinacji sprzętu (kolorymetr) i oprogramowania (zwykle za pomocą laptopa), użytkownik może precyzyjnie dostroić możliwości odtwarzania kolorów projektorów telewizyjnych lub wideo do jednego z powyższych standardów (w zależności od specyfikacji kolorów telewizora) za pomocą dostosowań podanych w filmie wideo / ustawienia wyświetlania lub menu serwisowe telewizora lub projektora wideo.
Przykłady podstawowych narzędzi do kalibracji wideo (kolorów), z których można korzystać, bez potrzeby korzystania z techniki, obejmują dyski testowe, takie jak Digital Video Essentials, dyski DVD WOW (World of Wonder) i dyski Blu-ray, Spears i Munsil HD Benchmark, THX Calibrator Disc i aplikacja THe Home Theatre Tune-up do kompatybilnych telefonów i tabletów z systemem iOS i Androidem.
Przykładem podstawowego narzędzia do kalibracji obrazu wideo, które wykorzystuje oprogramowanie Colorimeter i PC, jest system kalibracji kolorów Datacolor Spyder.
Przykładem bardziej rozbudowanego narzędzia do kalibracji jest Calman by SpectraCal.
Powód, dla którego powyższe narzędzia są ważne, polega na tym, że tak jak warunki oświetlenia w pomieszczeniach i na zewnątrz wpływają na zdolność postrzegania kolorów w świecie rzeczywistym, te same czynniki wpływają również na to, jaki kolor będzie wyglądał na ekranie telewizora lub ekran projekcji wideo, biorąc pod uwagę poziom dopasowania telewizora lub projektora wideo.
Korekty kalibracji obejmują nie tylko takie rzeczy, jak jasność, kontrast, nasycenie kolorów i kontrola odcienia, ale także inne niezbędne korekty, takie jak Temperatura koloru, Balans bieli i Gamma.
Dolna linia
Percepcja kolorów w świecie rzeczywistym i środowiskach oglądania telewizji wymaga skomplikowanych procesów, a także innych czynników zewnętrznych. Odbiór kolorów jest raczej zgadywaniem niż precyzyjną nauką.Ludzkie oko jest najlepszym narzędziem, jakie mamy, i chociaż w fotografii, filmie i filmie, dokładne kolory można oznaczyć do określonego standardu koloru, kolor widoczny na wydrukowanym ekranie, ekranie telewizora lub ekranie wideo, nawet jeśli spełniają one 100% określonej specyfikacji standardów kolorów, wciąż nie mogą wyglądać dokładnie tak, jak mogłyby wyglądać w rzeczywistych warunkach.
