Сістэма апрацоўкі колеру на святлодыёдных тэлевізарах
Святлодыёдныя тэлевізары (LED) сталі залатым стандартам для дысплейных прылад у дамах і грамадскіх месцах, таму што яны прапануюць яркую выяву, тонкія, энергаэфектыўныя і адносна даступныя па цане. Нягледзячы на тое, што іх часта называюць «LED-тэлевізарамі», большасць з гэтых прылад насамрэч з'яўляюцца ВК-тэлевізарамі з падсветкай LED. Якасць выявы, якую мы бачым, асабліва дакладнасць колераперадачы, узровень кантраснасці і градацыі, вызначаецца не толькі панэллю дысплея, але і сістэмай апрацоўкі колеру, якая працуе «за кадрам». У гэтым артыкуле абмяркоўваецца, як колер на LED-тэлевізары апрацоўваецца з крыніцы сігналу, каб у канчатковым выніку выглядаць як насычанае, натуральнае малюнак.
1. Ад відэасігналу да бачнага колеру
Па сутнасці, тэлевізар атрымлівае сігнал выявы ў лічбавай або аналагавай форме (напрыклад, HDMI, лічбавае вяшчанне або струменевае медыя). Гэты сігнал нясе інфармацыю аб яркасці (яркасці) і каляровасці (каляровасці), звычайна ў такіх фарматах, як YCbCr або RGB. Перад тым, як адлюстраваць гэтыя дадзеныя на экране, яны павінны быць апрацаваны працэсарам выяваў (відэапрацэсарам). Гэты працэсар адказвае за многія рэчы: падаўленне шуму, паляпшэнне рэзкасці, паляпшэнне руху і, самае галоўнае ў гэтым кантэксце, — пераўтварэнне і адлюстраванне колераў у адпаведнасці з характарыстыкамі панэлі.
У многіх відэакрыніцах каляровая інфармацыя кадуецца з падвыбаркай, напрыклад, 4:2:0, для эфектыўнасці. Гэта азначае, што дэталі колеру сціскаюцца больш, чым дэталі яркасці. Затым тэлевізар выконвае павышэнне ўзроўню каляровасці, каб «аднавіць» разрозненне колераў, прадухіляючы пікселізацыю дысплея з дробным тэкстам або тонкімі каляровымі лініямі.
2. ВК-панэль, святлодыёдная падсветка і роля каляровых фільтраў
У святлодыёдных тэлевізарах звычайна выкарыстоўваюцца вадкакрышталічныя (LCD) панэлі. LCD-панэлі самі па сабе не выпраменьваюць святло, а рэгулююць колькасць святла, якое прапускае святлодыёдная падсветка. Святло ад гэтай падсветкі звычайна белае (белы святлодыёд) або мае пэўную камбінацыю спектру. Затым святло праходзіць праз каляровы фільтр RGB (чырвоны, зялёны і сіні) на кожным субпікселі. Агульная інтэнсіўнасць гэтых трох субпікселяў стварае мільёны колераў.
На якасць колеру моцна ўплывае:
– Спектр святлодыёднай падсветкі: чым «чысцейшы» спектр, тым шырэйшы дыяпазон колераў (гама), якога можна дасягнуць.
– Якасць каляровага фільтра: добры фільтр здольны ствараць больш чысты чырвоны, зялёны і сіні колеры.
– Прадукцыйнасць панэлі: Уключае магчымасці блакавання святла для цёмных колераў і стабільнасць вугла агляду.
У тэлевізарах сярэдняга і высокага класа многія вытворцы выкарыстоўваюць такія тэхналогіі, як Quantum Dot (QLED), каб павялічыць чысціню светлавога спектру, каб колеры былі насычанейшымі, а дыяпазон колераў — шырэйшым.
3. Каляровая прастора і гама
Сістэма апрацоўкі колеру тэлевізара павінна адаптаваць дысплей да пэўнага стандарту каляровай прасторы. Вось некаторыя распаўсюджаныя стандарты:
– sRGB / Rec.709: характэрны для тэлевізійных трансляцый высокай выразнасці і большасці кантэнту SDR (стандартны дынамічны дыяпазон).
– DCI-P3: Шырока выкарыстоўваецца ў кінакантэнце і некаторых HDR-кантэнце.
– Rec.2020: Мэта для UHD/HDR-кантэнту з вельмі шырокім каляровым дыяпазонам, хоць не ўсе тэлевізары здольныя дасягнуць гэтага ў поўным аб'ёме.
Калі кантэнт паступае ў адпаведнасці са стандартам Rec.709, тэлевізар адлюстроўвае колеры для правільнага адлюстравання на панэлі. Аднак, калі кантэнт HDR з больш шырокай каляровай гамай, тэлевізар павінен выканаць апрацоўку каляровай гамы, каб адаптаваць інфармацыю аб колерах да магчымасцей панэлі. Калі гэта апрацоўка недакладная, колеры могуць выглядаць перанасычанымі або нават размытымі.
4. Глыбіня колеру і градацыя колераў
Лічбавыя колеры прадстаўлены лічбавымі значэннямі. Чым вышэйшая глыбіня колеру, тым больш плаўная градацыя. Сучасныя тэлевізары звычайна падтрымліваюць:
– 8-бітная (прыблізна 16,7 мільёна колераў) для SDR,
– 10-бітная (больш за 1 мільярд каляровых варыяцый) для HDR,
– Таксама ёсць панэль «8-біт + FRC» (кіраванне частатой кадраў), якая імітуе 10-бітную кадыроўку з часовым згладжваннем.
Сістэма апрацоўкі колеру таксама працуе над памяншэннем каляровых палос, бачных градыентных ліній на небе або мяккіх ценях. Такія функцыі, як згладжванне і градацыя, могуць дапамагчы стварыць больш плаўныя каляровыя пераходы.
5. Баланс белага, каляровая тэмпература і гама
Дакладнасць колеру тычыцца не толькі чырвона-зялёна-сіняга, але і правільнага «белага». Занадта блакітнаваты белы робіць выяву халоднай, а занадта жаўтлявы — цёплай. Тэлевізары звычайна прапануюць рэжымы каляровай тэмпературы, такія як «Халодны», «Нармальны» і «Цёплы». Па змаўчанні для дакладнага прагляду фільмаў і іншага кантэнту звычайна выкарыстоўваецца D65 (каля 6500K).
Акрамя таго, існуе важны параметр пад назвай гама (для SDR) або крывая перадачы, напрыклад, PQ (ST.2084) і HLG (для HDR). Гама кіруе тым, як адлюстроўваюцца паўтоны. Калі гама занадта высокая, выява выглядае цямнейшай і больш кантраснай; калі яна занадта нізкая, выява выглядае размытай.
Сістэма апрацоўкі колеру будзе інтэграваць налады балансу белага, гамы і кіравання колерам, каб гарантаваць, што канчатковы вынік адпавядае стандартам або перавагам карыстальніка.
6. Сістэма кіравання колерам (CMS)
Многія сучасныя тэлевізары маюць CMS — сістэму для больш падрабязнай налады параметраў колеру, якая звычайна ўключае:
– Адценне (колер),
– Насычанасць,
– Яркасць (яркасць колеру).
CMS дазваляе карэктаваць асноўныя (RGB) і другасныя (CMY) колеры ў адпаведнасці з эталоннымі стандартамі. Пры прафесійнай каліброўцы тэхнікі выкарыстоўваюць каларыметр або спектрарадыёметр для вымярэння выхаднога сігналу панэлі, а затым карэктуюць CMS і баланс белага, каб дасягнуць нізкай памылкі колеру (Delta E).
7. Апрацоўка HDR і танальная картаграфія
HDR (High Dynamic Range) пашырае дыяпазон яркасці і колераў, робячы светлыя і цёмныя дэталі больш бачнымі. Аднак не ўсе тэлевізары маюць аднолькавыя магчымасці пікавай яркасці. Таму тэлевізары выконваюць танальнае мапінг: мапінг HDR-сігналу, магчыма, разлічанага на 1000–4000 ніт (ці больш), каб ён адпавядаў магчымасцям панэлі, напрыклад, 500–1000 ніт.
Танальнае адлюстраванне цесна звязана з колерам, бо ў HDR насычанасць колеру часта змяняецца з павелічэннем яркасці. Вось чаму сістэмы апрацоўкі колеру HDR павінны падтрымліваць натуральныя колеры ў светлых абласцях, не дапускаючы іх вымывання або «выгарання».
Сярод распаўсюджаных фарматаў HDR:
– HDR10 (статычныя метададзеныя),
– HDR10+ і Dolby Vision (дынамічныя метададзеныя),
– HLG (часта выкарыстоўваецца для трансляцый).
Дынамічныя метададзеныя дазваляюць тэлевізару рэгуляваць адлюстраванне колераў для кожнай сцэны або кадра, каб лепш захоўваць колеры і дэталі.
8. Лакальнае зацямненне і яго ўплыў на колер
Святлодыёдныя тэлевізары з лакальным зацямненнем (асабліва Full Array Local Dimming/FALD) могуць зацямняць пэўныя вобласці падсветкі для павышэння кантраснасці. Аднак гэтая сістэма таксама ўплывае на ўспрыманне колеру. Калі алгарытм лакальнага зацямнення занадта агрэсіўны, могуць знікнуць дэталі колеру ў цёмных абласцях або ўзнікнуць «зацямненне» («ўцечка» святла вакол яркіх аб'ектаў). Такім чынам, апрацоўка колеру і кіраванне падсветкай павінны працаваць у гармоніі, каб падтрымліваць насычаныя колеры ў ценях без шкоды для кантраснасці.
9. Рэжым выявы і колер «Густ»
Многія тэлевізары прапануюць такія рэжымы, як «Яркі», «Стандартны», «Кінатэатр» або «Рэжым рэжысёра». Рэжым «Яркі» звычайна павялічвае насычанасць, кантраснасць і рэзкасць, каб зрабіць тэлевізар прывабным у ярка асветленых гандлёвых памяшканнях, але часта ахвяруе дакладнасцю колеру. «Рэжым кіно» або «Рэжым рэжысёра», як правіла, бліжэй да стандартаў кінавытворчасці і забяспечвае больш натуральныя колеры.
Акрамя таго, некаторыя тэлевізары маюць дадатковыя функцыі, такія як «Жывы колер», «Паляпшэнне колеру» або «Дынамічны кантраст», якія адаптыўна рэгулююць колеры. Гэтыя функцыі могуць быць карыснымі для пэўнага кантэнту, але карыстальнікам, якія засяроджваюцца на дакладнасці, ад іх часта лепш адмовіцца.
10. Кесімпулан
Сістэма апрацоўкі колераў у святлодыёдным тэлевізары — гэта складаны шэраг працэсаў, якія пераўтвараюць відэададзеныя ў зручнае, дакладнае і прывабнае каляровае адлюстраванне. Ад пераўтварэння каляровага фармату, адлюстравання гамы, налад балансу белага, гамы, CMS да апрацоўкі HDR і адлюстравання тонаў — усё гэта адыгрывае пэўную ролю ў вызначэнні якасці выявы. На канчатковы вынік таксама ўплываюць фізічныя магчымасці прылады: спектр падсветкі, якасць каляровага фільтра, глыбіня колеру панэлі і алгарытм лакальнага зацямнення.
Разуменне таго, як працуе апрацоўка колераў, дапамагае карыстальнікам выбраць правільны рэжым выявы, зрабіць больш абгрунтаваныя налады або нават калібраваць колеры для дасягнення колераў, блізкіх да эталонных. Такім чынам, святлодыёдныя тэлевізары адлюстроўваюць не толькі «яркія» выявы, але і яркія, збалансаваныя колеры, якія адпавядаюць задуме стваральніка кантэнту.
