Важно не путать цветовой охват (цветовое пространство) и цветовой объем. Проще говоря, если цветовая гамма — это диапазон цветов, которые может воспроизвести телевизор, то цветовой объем — это количество цветов, которые могут быть отображены при различных уровнях яркости.
Прежде чем мы углубимся в эту тему, подумайте вот о чем: Почему яблоко кажется красным? Потому что оно отражает красные длины волн света и поглощает другие. Теперь перенесем это на экран телевизора. Для точного отображения цвета телевизор должен излучать свет с нужными длинами волн.
Вы могли заметить, что при низкой яркости экрана количество цветов кажется небольшим, но при увеличении яркости количество цветов становится шире. Но если установить максимальную яркость, то цвета станут блеклыми.
Потому что цветовой объем зависит от других факторов: прежде всего, это цветовой диапазон. Но свою роль играют также яркость и контрастность.
Таким образом, цветовой объем является производной от других параметров дисплея. И, следовательно, чем ярче дисплей и шире его цветовая гамма, тем глубже будет цветовой объем.
Задействованные размеры: Он включает в себя диапазон цветов (ширина x высота) и глубину (яркость).
Он показывает, как телевизор или дисплей будет воспроизводить цвета при различных уровнях яркости. Это особенно важно для HDR-контента, который требует точной цветопередачи при различных уровнях яркости.
Цветовой объем, цветовая гамма и глубина цвета
Цветовая гамма (или цветовое пространство) — это диапазон цветов, который может воспроизводить телевизор. Иногда его определяют как количество цветов, но это несколько некорректно, поскольку цвет — это спектр.
Цветовая гамма может быть представлена в виде красного, зеленого и синего пространства. Комбинации этих основных цветов создают остальные цвета, их оттенки, тона и оттенки.
Рассмотрим это цветовое пространство CIE 1931. Оно представляет цвета с максимальной насыщенностью. В зависимости от его качества мы можем определить различные пространства, которые может воспроизводить наш дисплей: Rec.709, sRGB, DCI-P3 и Rec. 2020.
Но теперь давайте рассмотрим, как различные уровни яркости будут влиять на этот диапазон. Цветовые диапазоны для разных уровней освещенности располагаются от наименьшего (слева) к наибольшему (справа).
Рассмотрим, как влияет освещенность на цветовой объем. Видно, что при низкой освещенности цветовой диапазон ухудшается (цветовое пространство RGB становится гораздо беднее, в терминальном уровне яркости оно деградирует почти до 3 основных цветов).
Конечно, приведенное изображение не является точным и достоверным (поскольку на реальном телевизоре невозможно получить такую разницу в яркости). Тем не менее, оно дает базовое понимание: если телевизор не поддерживает высокий объем цветопередачи, то цвета будут ухудшаться на пиковых и низких уровнях яркости. Слишком тусклые — и цвета перестают быть яркими. Слишком яркие — рискуют оказаться размытыми. При высоких уровнях яркости изображение становится обесцвеченным, теряет яркость и детализацию. И наоборот, при более низких уровнях изображение становится мутным. Именно так ведет себя некачественный экран телевизора.
Глубина цвета
Теперь поговорим о глубине цвета. Глубина цвета — это не цветовой диапазон, это вообще ни о чем. Глубина цвета работает так же, как если бы вы пытались уменьшить масштаб изображения. Если размер достаточно велик, то уменьшение масштаба не приводит к потере качества. Или же начинают появляться отдельные квадратики или пиксели? Каждый из этих пикселей имеет свой цвет, верно? Насколько насыщенными и разнообразными могут быть эти цвета, определяется глубиной цвета.
Глубина цвета определяется оттенками каждого цвета (красного, зеленого и синего) — количеством различных вариантов каждого цвета. Для 8-битного изображения это число определяется как 2, возведенное в степень 8, поэтому каждый цвет имеет 256 различных оттенков. 24- и 8-битное изображение — это одно и то же, а также 10- и 30-битное (глубина цвета в 8 или 10 бит указывается для одного канала, а когда мы говорим 24 или 30 бит, то учитываем все базовые каналы).
- 8-битный формат предлагает по 256 оттенков красного, зеленого и синего цветов. Если посчитать, то это 16,7 млн. цветов (256 x 256 x 256).
- С другой стороны, 10-битный формат увеличивает этот показатель до 1,07 млрд. цветов.
Учитывая, что наш глаз способен распознать всего около 10 млн. цветов, вы вряд ли увидите большую разницу между 8- и 10-разрядной глубиной цвета.
Но когда речь идет о соотношении глубины цвета и цветового объема, прямой зависимости нет. Можно рассматривать цветовой объем как границы, а глубину цвета — как внутреннее наполнение. Хотя большая глубина цвета усиливает цвет, придавая ему больше нюансов, она не раздвигает границы нового цветового пространства: глубина цвета рекламирует промежуточные оттенки.
Контраст
Еще один уровень сложности придает коэффициент контрастности — разница между самым темным черным и самым ярким белым цветом, которые может отобразить телевизор. Телевизор с высоким коэффициентом контрастности может демонстрировать более тонкие детали в тенях и бликах, дополнительно усиливая цветовой объем.
Этот обширный диапазон яркости является холстом, на котором пишутся цвета. Без достаточного контраста холст ограничен, что приводит к сжатию цветового объема.
С увеличением контрастности расширяется диапазон яркости, что позволяет использовать большее количество цветов при различных уровнях яркости. Это особенно важно для сцен со сложным освещением — освещенный солнцем пейзаж на рассвете или отблеск городских огней на фоне сумеречного неба.
Дисплей с низкой контрастностью будет казаться плоским независимо от его цветовых возможностей. Даже если он теоретически способен охватить широкую цветовую гамму, без мощного контраста глубина и насыщенность сцены будут недостаточными.
Представьте себе художника с двумя наборами палитр красок. В первой палитре имеется огромный выбор цветов, но все они имеют схожий, приглушенный тон. Во второй палитре, несмотря на наличие тех же цветов, каждый оттенок имеет различную степень светлоты и темноты.
Благодаря более глубокому контрасту вторая палитра позволяет художнику создать сцену с глубиной, тенями, бликами и сложными нюансами. Цветовой объем здесь используется полностью, благодаря более широкому диапазону контраста.
Цветовой объем и HDR
HDR и цветовой объем напрямую связаны между собой. High Dynamic Range, как следует из названия, обеспечивает более широкий диапазон между самыми темными и самыми яркими цветами изображения. Традиционные дисплеи страдают от ограниченного динамического диапазона, часто не в состоянии передать тончайшие нюансы восхода солнца или глубокие тени лунной ночи.
Для воспроизведения всех этих параметров HDR-телевизоры должны обладать широким цветовым охватом, чтобы корректно отображать высокий динамический диапазон.
Узнайте о телевидении с поддержкой HDR в деталях.
Как уже было сказано, цветовой объем измеряет, насколько хорошо воспроизводятся различные цвета при различных уровнях яркости, поэтому телевизор с хорошим цветовым объемом может показать больше деталей.
Если такой телевизор поддерживает HDR и вы смотрите HDR-контент, он будет шифровать свои метаданные и воспроизводить более точные цвета. Большинство телевизоров с поддержкой HDR оснащены дисплеями с широким цветовым охватом, так как без высококачественного дисплея зашифровать метаданные HDR и попытаться показать контент не получится.
Цветовой объем и различные дисплеи: LED, OLED, QLED
Хотя цветовой объем не связан напрямую с типом дисплея, он зависит от него. Поскольку цветовой объем — это цветовое пространство с различными уровнями яркости, на него влияет тип подсветки и технология излучения, используемая в дисплее.
- Светодиодные дисплеи
Традиционные LED-телевизоры, которые на самом деле представляют собой ЖК-панели, подсвечиваемые светодиодами, уже давно являются «рабочей лошадкой» рынка дисплеев. С точки зрения цветовой гаммы LED-дисплеи способны охватить приличный диапазон цветов. Однако из-за системы подсветки им часто не хватает глубокого черного цвета и максимальной яркости. Подсвечивается вся панель, что приводит к менее точному контролю отдельных участков яркости. Следовательно, их способность отображать цвета при различных уровнях яркости является хорошей, но не звездной.
- OLED-дисплеи
В отличие от светодиодов, OLED-матрицы излучают свет органическим образом при прохождении через них тока. Это уникальное свойство позволяет каждому пикселю излучать свой собственный свет, что избавляет от необходимости использовать подсветку. Что это означает для цветового объема? Прежде всего, поразительно глубокий черный цвет, поскольку отдельные пиксели могут быть полностью отключены. OLED также могут похвастаться широким цветовым охватом. Однако их пиковая яркость, как правило, ниже, чем у QLED, что может сказаться на их работе в верхних эшелонах яркости. В спектре цветового объема они демонстрируют яркие цвета при более низких уровнях яркости.
- QLED-дисплеи
QLED — это, по сути, светодиодные телевизоры, дополненные квантовыми точками — наноразмерными полупроводниковыми частицами, которые значительно улучшают яркость и цветопередачу. Если говорить о цветовом объеме, то QLED-телевизоры отличаются яркостью. Пиксели изготавливаются из материалов, обладающих лучшей светопропускаемостью и селективностью цветового потока. Такие телевизоры способны выводить изображение с глубиной 10 бит. Они достигают впечатляющих пиков яркости, иногда превосходя по этому показателю OLED. В сочетании с широким цветовым охватом такая яркость означает, что они могут отображать огромное количество цветов как на низких, так и на высоких уровнях яркости. Однако, поскольку в них все еще используется система подсветки, они не могут достичь бесконечной контрастности и глубокого черного цвета, как OLED-дисплеи.
Как оценить и протестировать цветовой объем
Для проверки цветового объема нам понадобятся колориметр, спектральный светомер и способ вывода на экран телевизора изображений с разной яркостью.
Как я уже говорил, цветовой объем зависит от цветового охвата (цветового пространства). Рассматривать цветовое пространство Rec. 709 нет смысла, так как большинство современных телевизоров полностью его покрывают, а вот DCI P-3 и Rec.2020 есть смысл рассмотреть.
Нужно изменить яркость телевизора и измерить доступный цветовой диапазон на разных уровнях яркости. В результате мы получим множество цветовых диапазонов для разных уровней яркости, а их комбинация и будет являться цветовым объемом. Мы можем выразить его как % цветового пространства, которое могут воспроизвести телевизионные дисплеи на разных уровнях яркости.
С 2016 года UHD Alliance принял требование, согласно которому телевизоры премиум-класса с разрешением UHD должны охватывать не менее 90% цветового пространства DCI-P3. Но это показатель цветового охвата, а не цветового объема, поэтому и сейчас телевизоры, даже имеющие схожие цветовые диапазоны, могут существенно отличаться по цветовому объему.
Кто проверяет цветовой объем DCI-P3 в телевизорах
Производитель может написать, что телевизор поддерживает DCI-P3 (как и любой другой цветовой диапазон), но это не совсем верно. Поэтому проверить соответствие продукта стандарту могут независимые организации. Одной из таких организаций является институт VDE, занимающийся сертификацией продукции.
