Χρωματική αντίληψη στον πραγματικό κόσμο και στην τηλεόρασή σας
Το 2015, μια απλή έρευνα σχετικά με το χρώμα που ένα συγκεκριμένο φόρεμα προκάλεσε ευρύ ενδιαφέρον για το πώς αντιλαμβανόμαστε το χρώμα. Το γεγονός είναι ότι η ικανότητα να αντιλαμβανόμαστε το χρώμα είναι περίπλοκη και όχι ακριβής.
Αυτό που πραγματικά βλέπουμε
Τα μάτια μας δεν βλέπουν πραγματικό αντικείμενο (-α), αυτό που πραγματικά βλέπετε είναι το φως που αντικατοπτρίζεται στα αντικείμενα. Το χρώμα που βλέπουν τα μάτια σας είναι το αποτέλεσμα αυτού που τα μήκη κύματος του φωτός αντικατοπτρίζονται ή απορροφώνται από το αντικείμενο. Ωστόσο, είναι απίθανο το χρώμα που βλέπετε να είναι απολύτως σωστό.
Παράγοντες που επηρεάζουν την αντίληψη χρώματος
Η πραγματική αντίληψη χρώματος επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες:
- Φυσικές ιδιότητες ενός αντικειμένου: Τα μήκη κύματος του φωτός ένα αντικείμενο αντικατοπτρίζει ή απορροφά φυσικά λόγω του φυσικού μακιγιάζ του.
- Ώρα της ημέρας: Το αντικείμενο εμφανίζεται στο πρωί, το απόγευμα ή το νυχτερινό φως.
- Τοποθεσία: Το αντικείμενο εμφανίζεται σε εξωτερικό φως (ηλιόλουστη ή συννεφιασμένη μέρα) ή τεχνητό φως εσωτερικού χώρου (και τύπος εσωτερικού φωτισμού).
- Αντίληψη χρωμάτων: Φυσικές παραλλαγές στον τρόπο με τον οποίο κάθε ζευγάρι ανθρώπινων ματιών αντιλαμβάνεται τα μήκη κύματος χρώματος.
- Χρώμα τύφλωσης: Οι αφύσικες παραλλαγές στον τρόπο με τον οποίο ορισμένα άτομα βλέπουν μήκη κύματος χρώματος.
Εκτός από την πραγματική αντίληψη χρώματος, στη φωτογραφία, την εκτύπωση και το βίντεο υπάρχουν πρόσθετοι παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη:
- Το εργαλείο που χρησιμοποιείται στην καταγραφή της εικόνας: Οι δυνατότητες μιας φωτογραφικής μηχανής για την ανίχνευση χρωμάτων μήκους κύματος σε συνδυασμό με την ώρα της ημέρας και της θέσης.
- Η συσκευή εμφάνισης που χρησιμοποιείται για την αναπαραγωγή της εικόνας: Τηλεόραση, βιντεοπροβολέας, εκτύπωση αναπαραγωγή εικόνων με διαφορετικές μεθόδους.
- Οθόνη ή βαθμονόμηση εκτυπωτή: Εάν προβάλετε την εικόνα στην εκτύπωση ή μια συσκευή προβολής βίντεο, το πρότυπο που χρησιμοποιείται για τη βαθμονόμηση αυτής της συσκευής για αναπαραγωγή χρωμάτων επηρεάζει αυτό που βλέπετε.
Παρόλο που υπάρχουν ομοιότητες και διαφορές στην αντίληψη χρωμάτων όσον αφορά τις εφαρμογές φωτογραφιών, εκτύπωσης και βίντεο, ας μηδενίσουμε την πλευρά βίντεο της εξίσωσης.
Καταγραφή Χρώματος
- Πρώτον, πρέπει να "συλλάβει" την εικόνα. Μια βιντεοκάμερα πρέπει να βλέπει το φως να αντανακλά αντικείμενα και να περνά μέσα από ένα φακό. Το φως εισόδου αποτελείται από όλα τα χρώματα που αντανακλούνται από το αντικείμενο (-ες) στόχου. Αυτό το φως εισέρχεται στο φακό και χτυπά ένα τσιπ (στις παλιές μέρες, πριν από τα μάρκες, το φως έπρεπε να περάσει από ένα ειδικά κατασκευασμένο σωλήνα κενού).
- Μόλις φτάσει το φως στο τσιπ, υπάρχει μια διαδικασία που χρησιμοποιείται από το τσιπ και το κύκλωμα υποστήριξης, το οποίο μετατρέπει το φως σε αναλογικά ηλεκτρικά παλμούς ή ψηφιακούς κωδικούς (1's, 0's). Αυτό το μετατρεπόμενο σήμα αποστέλλεται στη συνέχεια σε μια συσκευή λήψης (στην περίπτωση αυτή μια τηλεόραση ή βιντεοπροβολέα) που θα μετατρέψει τον εισερχόμενο ηλεκτρικό παλμό (αναλογικό) ή τον ψηφιακό κωδικό πίσω σε μια εικόνα που εμφανίζεται ή προβάλλεται σε μια οθόνη. γίνεται δύσκολο. Καθώς η κάμερα λαμβάνει το φως που αντανακλάται από ένα αντικείμενο σε ένα δεδομένο χρονικό σημείο και η συσκευή προβολής πρέπει να παρουσιάζει με ακρίβεια το χρώμα του αποτελέσματος που συλλαμβάνεται.
Δεδομένου ότι ούτε η συσκευή λήψης ή προβολής δεν μπορεί να αναπαράγει όλα τα χρώματα που αντικατοπτρίζονται από τα αντικείμενα του πραγματικού κόσμου, και οι δύο συσκευές πρέπει να "μαντέψουν" με βάση συγκεκριμένα πρότυπα χρώματος που έχουν δημιουργηθεί από τον άνθρωπο και έχουν στη βάση τους ένα τρία βασικά χρώματα μοντέλο. Στις εφαρμογές βίντεο, το μοντέλο τριών χρωμάτων αντιπροσωπεύεται από κόκκινο, πράσινο και μπλε. Διαφορετικοί συνδυασμοί των τριών βασικών χρωμάτων σε διάφορες αναλογίες χρησιμοποιούνται για την αναδημιουργία της κλίμακας του γκρι και όλων των αποχρώσεων του χρώματος που βλέπουμε στη φύση.
Εμφάνιση χρώματος μέσω τηλεόρασης ή προβολέα βίντεο
Δεδομένου ότι δεν υπάρχει οριστική ορθότητα για το πώς οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται το χρώμα στον φυσικό κόσμο, και υπάρχουν περιορισμοί που καταγράφουν ακριβές χρώμα χρησιμοποιώντας μια κάμερα. Πώς συμβαίνει αυτό στο περιβάλλον του σπιτιού όταν παρακολουθείτε τηλεόραση ή βιντεοπροβολέα;
Η απάντηση είναι διπλή, ο τύπος της τεχνολογίας που επιτρέπει σε έναν προβολέα τηλεόρασης / βίντεο να εμφανίζει εικόνες και χρώμα και να ρυθμίζει με ακρίβεια την ικανότητά τους να εμφανίζουν όσο το δυνατόν ακριβέστερα χρώματα εντός ενός προκαθορισμένου προτύπου χρώματος.
Ακολουθεί μια σύντομη επισκόπηση των τεχνολογιών προβολής βίντεο που χρησιμοποιούνται για την εμφάνιση και των ασπρόμαυρων και των έγχρωμων εικόνων.
Emissive Technologies
- CRT - Μια δέσμη ηλεκτρονίων που προέρχεται από το λαιμό ενός σωλήνα εικόνας σαρώνει σειρές φωσφορικών σε γραμμή προς γραμμή για να παράγει μια εικόνα. Καθώς η δέσμη πλήττει κάθε φωσφόρο, ο φωσφόρος διεγείρεται και παράγει την εικόνα. Το χρώμα παράγεται από το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε φωσφόρου που διεγείρονται στον κατάλληλο συνδυασμό για να παράγουν ένα συγκεκριμένο χρώμα.
- Πλάσμα - Τα φωσφορίδια φωτίζονται από υπερθερμασμένο φορτισμένο αέριο (παρόμοιο με φως φθορισμού). Συνδυασμοί κόκκινου, πράσινου και μπλε φωσφόρου (που αναφέρονται ως pixels και sub-pixels) παράγουν το καθορισμένο χρώμα.
- Η τεχνολογία OLED - OLED μπορεί να εφαρμοστεί με δύο τρόπους για τηλεοράσεις. Μία επιλογή είναι η WRGB, η οποία συνδυάζει λευκά υποεικονοστοιχεία OLED που εκπέμπουν με κόκκινα, πράσινα και μπλε χρώματα, ενώ μια άλλη επιλογή είναι η χρήση υπο-εικονοψηφίδων κόκκινου, πράσινου και μπλε που δεν εκπέμπουν χρώματα.
Μεταβιβάσιμες Τεχνολογίες
- Τα εικονοστοιχεία LCD -LCD δεν παράγουν το δικό τους φως. Προκειμένου μια τηλεόραση LCD να προβάλλει μια εικόνα σε μια οθόνη τηλεόρασης, τα εικονοστοιχεία πρέπει να είναι "φωτιζόμενα". Αυτό που συμβαίνει σε αυτή τη διαδικασία είναι ότι το φως που διέρχεται από τα εικονοστοιχεία σβήνει γρήγορα ή λαμπρύνεται, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εικόνας. Εάν τα εικονοστοιχεία είναι αρκετά χαμηλά, πολύ λίγο φως περνάει, καθιστώντας την οθόνη πιο σκοτεινή. Το χρώμα προστίθεται καθώς το φως ταξιδεύει μέσα από το τσιπ LCD και στη συνέχεια μέσα από φίλτρα κόκκινου, πράσινου και μπλε χρώματος.
- 3LCD - Χρησιμοποιείται στην προβολή βίντεο, λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με την τηλεόραση LCD, αλλά αντ 'αυτού, τα τσιπ διασκορπισμένα σε μια ολόκληρη πηγή οθόνης, το λευκό φως περνάει μέσα από τρία μάρκες LCD και Prism και στη συνέχεια προβάλλεται σε μια οθόνη.
Ο συνδυασμός εκπομπής / εκπομπής - LCD με κβαντικές κουκίδες
Για την εφαρμογή προβολής τηλεόρασης και βίντεο, ένα Quantum Dot είναι ένας ανθρωπογενής νανοκρύσταλλος με ειδικές ιδιότητες εκπομπής φωτός που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βελτιώσουν τη φωτεινότητα και την απόδοση χρώματος που εμφανίζονται σε φωτογραφίες και εικόνες βίντεο σε μια οθόνη LCD.
Οι κβαντικές κουκίδες είναι νανοσωματίδια με ρυθμιζόμενες ιδιότητες εκπομπής που μπορούν να απορροφήσουν φως μεγαλύτερης ενέργειας ενός χρώματος και να εκπέμπουν χαμηλότερο φως από άλλο χρώμα (κάπως φωσφορίζοντες σε μια τηλεόραση Plasma), αλλά στην περίπτωση αυτή, όταν χτυπιούνται με φωτόνια από εξωτερικό φως (στην περίπτωση μιας τηλεόρασης LCD με οπίσθιο φωτισμό με μπλε LED), κάθε κβαντική κουκίδα εκπέμπει χρώμα συγκεκριμένου μήκους κύματος, το οποίο καθορίζεται από το μέγεθός της.
Οι κβαντικές κουκίδες μπορούν να ενσωματωθούν σε μια τηλεόραση LCD με τρεις τρόπους:
- Τοποθετημένο μέσα σε ένα λεπτό γυάλινο σωλήνα (αναφερόμενο ως οπτικό άκρο) μέσα στη δομή φωτεινής πηγής της τηλεόρασης μεταξύ μιας φωτεινής πηγής με μπλε LED και της πλάκας οδηγού φωτός (η δομή που απλώνει το φως στην περιοχή της οθόνης) για LED / LCD τηλεοράσεις .
- Σε ένα "στρώμα ενίσχυσης ταινιών" τοποθετημένο ανάμεσα σε μια πηγή φωτός μπλε LED και το τσιπ LCD και τα έγχρωμα φίλτρα (για τηλεοράσεις Full Array ή Direct-LED / LCD).
- Σε ένα τσιπ, όπου οι κβαντικές κουκκίδες είναι ενσωματωμένες απευθείας σε ένα μπλε LED για χρήση σε διαμορφώσεις άκρων ή απευθείας φωτιζόμενων.
Για κάθε επιλογή, το μπλε LED φως χτυπά τα Quantum Dots, τα οποία είναι ενθουσιασμένα ώστε να εκπέμπουν κόκκινο και πράσινο φως (το οποίο επίσης συνδυάζεται με το μπλε που προέρχεται από την πηγή φωτός LED). Στη συνέχεια, το έγχρωμο φως περνάει μέσα από τα τσιπ LCD, τα έγχρωμα φίλτρα και στην οθόνη για την εμφάνιση εικόνας. Το πρόσθετο στρώμα εκπομπής Quantum Dot επιτρέπει στην τηλεόραση LCD να εμφανίζει μια πιο κορεσμένη και ευρύτερη γκάμα χρωμάτων από τις τηλεοράσεις LCD χωρίς την προστιθέμενη στρώση Quantum Dot.
Ανακλαστικές τεχνολογίες
- Το LCOS (επίσης αναφερόμενο ως D-ILA και SXRD) LCOS είναι μια παραλλαγή του 3LCD και χρησιμοποιείται στην προβολή βίντεο. Αντί να περνάει το φως μέσα από το καθένα από τα τρία τσιπ LCD και στη συνέχεια μέσω των φίλτρων χρώματος και του φακού, το τσιπ LCD βρίσκεται στην κορυφή μιας ανακλαστικής βάσης, έτσι όταν μια έγχρωμη πηγή φωτός περνάει μέσα από το τσιπ αντανακλάται αυτόματα πίσω και αποστέλλεται μέσω του φακού στην οθόνη προβολής.
- DLP (3-Chip) - Χρησιμοποιείται σε βιντεοπροβολείς - Το κλειδί για το DLP είναι το DMD (Digital Micro-Mirror Device), στο οποίο κάθε τσιπ αποτελείται από μικροσκοπικά ανακλινόμενα κάτοπτρα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε εικονοκύτταρο σε ένα τσιπ DMD είναι ένας ανακλαστικός καθρέφτης. Η εικόνα βίντεο εμφανίζεται στο τσιπ DMD. Οι μικροδιαβροχοί στο τσιπ (κάθε micromirror αντιπροσωπεύει ένα εικονοστοιχείο) και στη συνέχεια κλίση πολύ γρήγορα καθώς αλλάζει η εικόνα. Αυτό δημιουργεί τη βάση του γκρι για την εικόνα.
- Σε έναν βιντεοπροβολέα 3-Chip DLP, χρησιμοποιούνται τρεις πηγές φωτός (ή το λευκό φως πέρασε από τρία πρίσματα). Το έγχρωμο φως είναι στη συνέχεια αντανακλαστικό από τρία τσιπ DLP (όλα είναι σε κλίμακα του γκρι, αλλά κάθε ένα λαμβάνει διαφορετικό έγχρωμο φως). Ο βαθμός κλίσης κάθε micromirror σε σχέση με την έγχρωμη πηγή φωτός σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή καθορίζει τα χρώματα στην εικόνα. Το ανακλώμενο φως περνά από το φακό του προβολέα στην οθόνη.
Ανακλαστικός / μεταβιβαζόμενος συνδυασμός
- DLP (1-Chip) - Χρησιμοποιείται σε βιντεοπροβολείς - Σε αυτή τη διάταξη, υπάρχει μια μόνο πηγή λευκού φωτός που αντανακλάται από ένα ενιαίο μάρκο DLP DMD. Στη συνέχεια, προστίθεται χρώμα, καθώς το φως που αντανακλάται περνά μέσα από ένα υψηλής ταχύτητας χρωματικό τροχό, μέσω του φακού και στη συνέχεια στην οθόνη.
Για περαιτέρω τεχνικές εξηγήσεις σχετικά με το DLP, ανατρέξτε στο άρθρο συγγενών μας: Βασικά στοιχεία προβολέα βίντεο DLP.
Εμφάνιση προτύπων βαθμονόμησης χρωμάτων
Έτσι, τώρα που τα ηλεκτρονικά και η μηχανική έχουν επεξεργαστεί για το πώς μια έγχρωμη εικόνα φτάνει είτε στην οθόνη τηλεόρασης ή προβολής βίντεο, το επόμενο βήμα είναι να καταλάβουμε πώς αυτές οι συσκευές μπορούν να αναπαράγουν το χρώμα όσο το δυνατόν ακριβέστερα, παρά τους τεχνικούς περιορισμούς.
Αυτό είναι όπου η εφαρμογή των προτύπων χρώματος μέσα στο ορατό Χρωματικό Χώρο είναι σημαντική.
Μερικά από τα πρότυπα βαθμονόμησης χρώματος για τηλεοράσεις και βιντεοπροβολείς που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι:
- NTSC - Το βασικό πρότυπο για το αναλογικό χρώμα (ΗΠΑ).
- Rec.601 - Βελτίωση έναντι βασικού προτύπου NTSC.
- Rec.709 - Για χρήση με οθόνες υψηλής ευκρίνειας και βιντεοπροβολείς HD.
- Rec.2020 - Προορίζεται για χρήση με τηλεοράσεις 4K Ultra HD και βιντεοπροβολείς.
- sRGB - Για χρήση κυρίως στις οθόνες PC για την εμφάνιση γραφικών.
Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό υλικού (χρωματομετρητή) και λογισμικού (συνήθως μέσω φορητού υπολογιστή), ένα άτομο μπορεί να συντονίσει μια τηλεοπτική ή βίντεο προβολής δυνατότητα αναπαραγωγής χρώματος σε ένα από τα παραπάνω πρότυπα (ανάλογα με τις προδιαγραφές χρώματος της τηλεόρασης) μέσω των ρυθμίσεων που παρέχονται είτε στο βίντεο / ρυθμίσεις οθόνης ή μενού υπηρεσιών της τηλεόρασης ή του βιντεοπροβολέα.
Παραδείγματα βασικών εργαλείων βαθμονόμησης βίντεο (χρώματος) που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε, χωρίς την ανάγκη τεχνικού, περιλαμβάνουν δίσκους δοκιμών, όπως το Digital Video Essentials, το Disney WOW (World of Wonder) DVD και Blu-ray Disc Test, το Spears και το Munsil HD Benchmark , το THX Calibrator Disc και την εφαρμογή THX Home Thene-Up για συμβατά iOS και Android τηλέφωνα / tablet.
Ένα παράδειγμα βασικού εργαλείου βαθμονόμησης βίντεο που χρησιμοποιεί ένα λογισμικό χρωματομετρητή και υπολογιστή είναι το σύστημα βαθμονόμησης χρωμάτων Datacolor Spyder.
Ένα παράδειγμα ενός πιο εκτεταμένου εργαλείου βαθμονόμησης είναι το Calman by SpectraCal.
Ο λόγος που τα παραπάνω εργαλεία είναι σημαντικά, είναι ότι καθώς οι συνθήκες φωτισμού εσωτερικού και εξωτερικού χώρου επηρεάζουν την ικανότητα του εαυτού μας να βλέπει χρώμα στο πραγματικό κόσμο, οι ίδιοι παράγοντες αρχίζουν να παίζουν και ως προς το χρώμα που θα μοιάζει με την τηλεόρασή σας ή οθόνης προβολής βίντεο, λαμβάνοντας υπόψη πόσο καλά μπορεί να προσαρμοστεί η τηλεόραση ή ο βιντεοπροβολέας σας.
Οι ρυθμίσεις βαθμονόμησης δεν περιλαμβάνουν μόνο πράγματα όπως η φωτεινότητα, η αντίθεση, ο κορεσμός χρωμάτων και ο έλεγχος απόχρωσης, αλλά και άλλες απαραίτητες ρυθμίσεις, όπως θερμοκρασία χρώματος, ισορροπία λευκού και γκάμα.
Η κατώτατη γραμμή
Η αντίληψη των χρωμάτων στον πραγματικό κόσμο και τα περιβάλλοντα τηλεθέασης συνεπάγονται περίπλοκες διαδικασίες, καθώς και άλλους εξωτερικούς παράγοντες. Η αντίληψη των χρωμάτων είναι περισσότερο ένα παιχνίδι εικασίας παρά μια ακριβής επιστήμη. Το ανθρώπινο μάτι είναι το καλύτερο εργαλείο που διαθέτουμε και παρόλο που στη φωτογραφία, το φιλμ και το βίντεο, το ακριβές χρώμα μπορεί να επισημανθεί με ένα συγκεκριμένο πρότυπο χρώματος, το χρώμα που βλέπετε σε μια εκτυπωμένη φωτογραφία, τηλεόραση ή οθόνη προβολής βίντεο, πληρούν το 100% μιας συγκεκριμένης προδιαγραφής των προτύπων χρωμάτων, δεν μπορεί να φανεί ακριβώς το ίδιο με το πώς μπορεί να φαίνεται υπό πραγματικές συνθήκες.