Percepția culorilor în lumea reală și pe televizor
Înapoi în 2015, o simplă anchetă privind ce culoare o rochie specifică a declanșat un interes larg în modul în care percepem culoarea. De fapt, abilitatea de a percepe culoarea este complexă și nu exactă.
Ce vedem cu adevărat
Ochii noștri nu văd obiectul (obiectele) real, ceea ce vedeți cu adevărat este lumina reflectată de obiecte. Culoarea pe care o văd ochii este rezultatul a ceea ce lungimile de undă ale luminii sunt reflectate sau absorbite de obiect. Cu toate acestea, este puțin probabil ca culoarea pe care o vedeți să fie complet corectă.
Factorii care afectează percepția culorilor
Real-percepția culorilor lumii este afectată de mai mulți factori:
- Proprietățile fizice ale unui obiect: Lungimile de undă ale luminii pe care un obiect o reflectă sau o absoarbe în mod natural datorită machiajului său fizic.
- Ora de Zi: Obiectul este văzut în dimineața, după-amiaza sau lumina de noapte.
- Locație: Obiectul este văzut în lumină exterioară (zi însorită sau înnorată) sau lumină artificială interioară (și tipul de lumină interioară).
- Percepția culorilor: variații naturale în modul în care fiecare pereche de ochi umani percepe lungimi de undă de culoare.
- Blindness de culoare: variații nenaturale în modul în care unele persoane văd lungimi de undă color.
În plus față de percepția culorilor din lumea reală, în fotografie, imprimare și video, există alți factori care trebuie luați în considerare:
- Instrumentul utilizat în capturarea imaginii: capabilitățile unei camere pentru a detecta lungimile de undă color în combinație cu timpul din zi și locația.
- Dispozitivul de afișare utilizat în reproducerea imaginii: televizor, video proiector, imprimare reproduce imaginile folosind diferite metode.
- Afișaj sau Calibrarea imprimantei: Dacă vizualizați imaginea imprimată sau un dispozitiv de afișare video, standardul utilizat pentru calibrarea aparatului pentru reproducerea culorilor afectează ceea ce vedeți.
Deși există asemănări și diferențe în ceea ce privește percepția culorilor în ceea ce privește aplicațiile foto, de imprimare și video, permiteți-le să fie zero pe partea video a ecuației.
Capturarea culorii
- În primul rând, trebuie să "capturați" imaginea. O cameră video trebuie să vadă că lumina reflectă obiecte și că trece printr-o lentilă. Lumina de intrare este formată din toate culorile reflectate în afara obiectelor țintă. Această lumină intră în lentilă și lovește un cip (în zilele vechi, înainte de așchii, lumina trebuia să treacă printr-un tub special construit).
- Odată ce lumina intră pe cip, există un proces folosit de cip și circuitele de susținere, care convertesc lumina fie în impulsuri electrice analogice, fie în coduri digitale (1, 0). Acest semnal convertit este apoi trimis către un dispozitiv de recepție (în acest caz un televizor sau un proiector video) care va converti înapoi un impuls electric (analogic) sau un cod digital într-o imagine care este afișată sau proiectată pe un ecran. devine complicat. Pe măsură ce aparatul foto recepționează lumina reflectată de un obiect într-un moment dat, iar dispozitivul de afișare trebuie să prezinte corect culoarea rezultatului capturat.
Deoarece nici dispozitivul de captare sau afișare nu poate reproduce toate culorile care se reflectă din obiectele lumii reale, ambele dispozitive trebuie să "ghicească" pe baza unor standarde specifice de culoare "create de om", care au la bază o culoare primară model. În aplicațiile video, modelul cu trei culori este reprezentat de roșu, verde și albastru. Diferitele combinații ale celor trei culori primare, în diferite rapoarte, sunt folosite pentru a recrea tonurile de gri și toate nuanțele de culoare pe care le vedem în natură.
Afișarea culorilor prin intermediul unui televizor sau al unui proiector video
Deoarece nu există o corectitudine definitivă asupra modului în care oamenii percep culoarea în lumea naturală și există limitări care captează culoarea exactă utilizând o cameră. Cum este acest lucru reconciliat în mediul acasă când te uiți la televizor sau la un proiector video?
Răspunsul este de două ori, tipul de tehnologie utilizată care permite unui televizor / videoproiector să afișeze imaginile și culorile și să-și modifice în detaliu capacitatea de a afișa culoarea cât mai exactă într-un standard predeterminat de culoare.
Iată o scurtă trecere în revistă a tehnologiilor de afișare video utilizate pentru a afișa atât imagini alb-negru, cât și imagini color.
Emissive Technologies
- CRT - Un fascicul de electroni originar din gâtul unui tub de imagine scanează rânduri de fosfor pe linie liniară pentru a produce o imagine. Pe măsură ce fasciculul atinge fiecare fosfor, fosforul este excitat și produce imaginea. Culoarea este produsă de fosforurile roșii, verzi și albastre excitate în combinația potrivită pentru a produce o anumită culoare.
- Plasma - Fosforii sunt aprinși de gazul încărcat supraîncălzit (similar cu o lumină fluorescentă). Combinațiile de fosfor roșu, verde și albastru (numite pixeli și subpixeli) produc culoarea desemnată.
- Tehnologia OLED - OLED poate fi implementată în două moduri pentru televizoare. O opțiune este WRGB, care combină subpixeli de culoare albă OLED auto-emițătoare cu filtre de culoare roșie, verde și albastră, în timp ce O altă opțiune este de a folosi sub-pixeli de culoare roșie, verde și albă, fără filtre de culoare adăugate.
Tehnologii transmisive
- LCD - pixelii LCD nu produc lumina proprie. Pentru ca un televizor LCD să afișeze o imagine pe un ecran TV, pixelii trebuie să fie "iluminate din spate". Ce se întâmplă în acest proces este faptul că lumina care călătorește prin pixeli este rapid diminuată sau luminată, în funcție de cerințele imaginii. Dacă pixelii sunt suficient de estompați, lumina trece foarte puțin, făcând ecranul mai întunecat. Culoarea se adaugă pe măsură ce lumina trece prin cipul LCD și apoi prin filtre de culoare roșie, verde și albastră.
- 3LCD - utilizat în proiecție video, funcționează în mod similar cu televizorul LCD, dar în schimb chips-urile împrăștiate printr-o întreagă sursă de ecran, lumina albă trece prin trei chips-uri LCD și un Prism și apoi proiectată pe un ecran.
Combinarea transmisivă / emisivă - LCD cu puncte cuantice
Pentru aplicația TV și video, un punct Quantum este un nanocristal fabricat de om cu proprietăți speciale de emisie de lumină care pot fi utilizate pentru a spori luminozitatea și performanțele de culoare afișate în imagini statice și video pe un ecran LCD.
Cuantele cuantice sunt nanoparticule cu proprietati emisive reglabile care pot absorbi lumina energetica mai mare dintr-o singura culoare si emit lumina mai mica a unei alte culori (cum ar fi fosforii pe un televizor cu plasmă), dar, în acest caz, când sunt loviti cu fotoni de o lumină exterioară sursă (în cazul unui televizor LCD cu lumină de fundal albastru), fiecare punct cuantic emite culori cu o anumită lungime de undă, care este determinată de dimensiunea sa.
Cuantele Quantum pot fi încorporate într-un televizor LCD în trei moduri:
- Plasat în interiorul tubului din sticlă subțire (denumit Edge Optic) în interiorul structurii sursei de lumină a televizorului, între o sursă de lumină albastră cu LED-uri și placa de ghidare a luminii (structura care răspândește lumina în zona ecranului) Televizoare LCD .
- Pe un "strat de îmbunătățire a filmului" plasat între o sursă de lumină cu LED-uri albastre și cipul LCD și filtrele color (pentru televizoare Full Array sau Direct-Lit LED / LCD).
- Pe un cip, unde punctele cuantice sunt integrate direct pe un LED albastru, pentru a fi utilizate fie în configurații de margine, fie în iluminare directă.
Pentru fiecare opțiune, lampa cu LED-uri albastre atinge Dots Quantum, care sunt apoi excitate pentru a emite lumină roșie și verde (care este, de asemenea, combinată cu Blue care provine de la sursa de lumină LED). Lumina colorată trece apoi prin chips-uri LCD, filtre color și pe afișajul ecranului. Stratul de emisie Quantum Dot permite televizorului LCD să afișeze o gamă de culori mai saturată și mai largă decât televizoarele LCD fără stratul Quantum Dot adăugat.
Tehnici reflexive
- LCOS (denumit și D-ILA și SXRD) LCOS este o variantă a 3LCD și este utilizată în proiecția video. În loc să treacă lumina prin fiecare dintre cele trei chips-uri LCD și apoi prin filtrele color și obiectivul, cipul LCD se află pe partea de sus a unei baze reflectorizante, astfel încât atunci când o sursă de lumină colorată trece prin cip este reflectată automat și trimisă prin lentilă la ecranul de proiecție.
- DLP (3-Chip) - utilizat în proiectoarele video - Cheia pentru DLP este DMD (Digital Micro-Mirror Device), în care fiecare cip este alcătuit din oglinzi retrovizoare mici. Acest lucru înseamnă că fiecare pixel pe un cip DMD este o oglindă reflectorizantă. Imaginea video este afișată pe cipul DMD. Micromirrorurile de pe cip (fiecare micromirror reprezintă un pixel), apoi se înclină foarte rapid pe măsură ce imaginea se schimbă. Aceasta produce fundația în tonuri de gri pentru imagine.
- Într-un videoproiector DLP cu 3 chipsuri sunt utilizate trei surse de lumină (sau lumina albă trecând prin trei prisme). Lumina colorată este apoi reflectorizantă în afara a trei chips-uri DLP (toate sunt toate în tonuri de gri dar fiecare primesc lumină colorată diferită). Gradul de înclinare al fiecărui micromirror în raport cu sursa de lumină colorată la un moment dat determină culorile din imagine. Lumina reflectată este apoi trecută prin obiectivul proiectorului pe ecran.
Reflectorie / Transmisivă
- DLP (1-Chip) - utilizat în proiectoare video - În acest aranjament, există o singură sursă de lumină albă care este reflectată de un singur chip DLP DMD. Apoi, culoarea este adăugată deoarece lumina reflectată trece printr-o roată colorată de mare viteză, prin lentilă și apoi pe ecran.
Pentru explicații tehnice suplimentare despre DLP, consultați articolul de însoțitor: DLP Video Projector Basics.
Afișarea standardelor de calibrare a culorilor
Deci, acum că electronica și mecanica au fost elaborate cu privire la modul în care o imagine color ajunge la televizor sau ecranul de proiecție video, următorul pas este să dau seama cum aceste dispozitive pot reproduce culoarea cât mai exact posibil, în ciuda limitărilor tehnice.
Aici devine importanta aplicarea standardelor de culoare in spatiul de culori vizibil.
Unele dintre standardele de calibrare a culorilor pentru televizoare și video-proiector care sunt utilizate în prezent sunt:
- NTSC - Standardul de bază pentru culoarea analogică (SUA).
- Rec.601 - Îmbunătățirea față de standardul NTSC de bază.
- Rec.709 - Pentru utilizarea cu HDTV și proiectoare video HD.
- Rec.2020 - Destinată utilizării cu televizoarele 4K Ultra HD și videoproiectorii.
- sRGB - pentru utilizare în majoritatea monitoarelor pentru afișare grafică.
Folosind o combinație de hardware (colorimetru) și software (de obicei prin intermediul unui laptop), o persoană poate regla o reproducere a culorilor unui televizor sau video proiector la unul dintre standardele de mai sus (în funcție de specificațiile de culoare ale televizorului) prin ajustările furnizate fie în videoclip / setările de afișare sau meniul de service al televizorului sau al proiectorului video.
Exemple de instrumente de bază pentru calibrarea video (color) pe care le puteți utiliza, fără a fi nevoie de un tehnician, includ discuri de testare, cum ar fi Digital Video Essentials, Disney WOW (World of Wonder) DVD și Blu-ray Disc Test, Spears și Munsil HD Benchmark , discul THB Calibrator și aplicația THX Home Theatre pentru aplicații compatibile cu iOS și telefoane / tablete Android.
Un exemplu de instrument de bază de calibrare video care utilizează un software de colorimetru și PC este sistemul de calibrare a culorilor Datacolor Spyder.
Un exemplu de instrument de calibrare mai amplu este Calman by SpectraCal.
Motivul pentru care instrumentele de mai sus sunt importante este că, la fel cum condițiile de iluminare interioară și de exterior afectează capacitatea noastră de a vedea culoarea în lumea reală, aceiași factori intră, de asemenea, în joc cu privire la ceea ce va arăta culoarea pe televizor sau ecranul de proiecție video, luând în considerare cât de bine se poate ajusta televizorul sau proiectorul video.
Ajustările de calibrare nu includ numai lucruri precum luminozitatea, contrastul, saturația culorilor și controlul nuanței, dar și alte ajustări necesare, cum ar fi temperatura culorii, balansul de alb și gama.
Linia de fund
Percepția culorilor în mediul real și în mediile de vizionare a televiziunilor implică procese complicate, precum și alți factori externi. Percepția culorilor este mai mult un joc de ghicit decât o știință precisă. Ochiul uman este cel mai bun instrument pe care îl avem și, deși în fotografie, film și video, culoarea exactă poate fi marcată la un anumit standard de culoare, culoarea pe care o vedeți pe o fotografie imprimată, pe ecranul TV sau pe ecranul de proiecție video, chiar dacă acestea îndeplinesc 100% dintr-o specificație specifică a standardelor de culoare, încă nu pot arăta exact la fel ca și cum ar putea arăta în condiții reale.