DVE - część 3 - kolory

Ustawienia koloru za pomocą płyty do kalibracji Digital Video Essentials

Trzecią cześć rozpocznijmy od krótkiej teorii, która jest niezbędna do zrozumienia, czym będziemy się zajmowali w kolejnych krokach.

Z kolorem związane są 3 niezwykle ważne aspekty obrazu:
- dekodowanie kolorów (ustawimy za pomocą płyty DVE)
- skala szarości
- przestrzeń kolorów (inaczej gamut)

Terminy związane z kolorem to m.in.:
- Saturation / nasycenie, głębia koloru. Widoczne na diagramie chromatyczności CIE jako odległość od punktu bieli. Im bardziej nasycony kolor, tym dalej znajduje się od środka trójkąta RGB. Im mniej nasycony kolor, tym bliżej zlokalizowany jest środka trójkąta.
- Hue / odcień, „czystość” koloru. Odcień jest mierzony jako odległość od sąsiadujących kolorów.
- Brightness / jasność koloru.

Dekodowanie kolorów określa zdolność wyświetlacza do prawidłowego wygenerowania koloru o odpowiednim natężeniu światła (jasności) i odcieniu. Większość współczesnych urządzeń posiada możliwość regulacji dekodera kolorów za pomocą ustawień Color i Tint.
Niestety ich efektywność jest dość ograniczona, głównie z dwóch powodów. Regulacja za pomocą ustawień „kolor” wpływa na wszystkie kolory, podczas gdy Tint wpływa na kolory uzupełniające, głównie na Cyjan.

Sygnał video musi być prawidłowo rozdzielony na 3 składowe kolorów, które są rozumiane przez urządzenia wyświetlające. Projektory i telewizory profesjonalnie zaprojektowane potrafią bardzo precyzyjnie rozkodować sygnał kolorów, a następnie te kolory wygenerować. Jednakże urządzenia skierowane na rynek masowy często łamią zasady i posiadają nieistniejące standardy dekodowania kolorów.
W wyniku źle zaprojektowanego dekodera kolorów, możemy ustawić za pomocą płyty DVE i filtrów kolorowych odpowiednią jasność dla koloru niebieskiego. Jednak kolory zielony i czerwony mogą być w dalszym ciągu nieprawidłowe.

Termin skala szarości pojawia się w każdej profesjonalnej recenzji. Fachowcy przywiązują do niej olbrzymią wagę. Na zdjęciach najczęściej przedstawiona jest w postaci 3 linii o różnych kolorach odpowiadających kolorom podstawowym (czerwony, zielony, niebieski), która przebiega przez cały zakres odcieni szarości. Odcienie szarości to wszystkie odcienie jakie znajdują się w przestrzeni od białej planszy (ekran wyświetlający biały kolor, inaczej 100 IRE) do czarnej planszy (0 IRE).
Skala szarości określa zdolność urządzenia (telewizor / projektor) do wyświetlenia naturalnych odcieni koloru szarego. Jeśli wyświetlacz nie będzie w stanie wyświetlić tych odcieni w sposób prawidłowy, będzie wprowadzał zabarwienie, które spowoduje że obraz będzie wyglądał nienaturalnie. Kalibracja skali szarości jest jednym z najważniejszych aspektów poprawnego ustawienia telewizora czy projektora.

Gamut kolorów wyznacza zdolność urządzenia do wyświetlenia wszystkich kolorów i ich odcieni. Na wykresach najczęściej reprezentowany jest przez trójkąt z trzema wierzchołkami odpowiadającymi za kolory podstawowe (czerwony, zielony, niebieski). Ponieważ fabrycznie bardzo rzadko spotyka się prawidłowo zdefiniowaną przestrzeń kolorów, część producentów umożliwia specjalistom ich korekcję. Najczęściej regulacja przestrzeni kolorów odbywa się poprzez narzędzie nazwane CMS (Color Management System). Pomijam w tym momencie systemy pseudo CMS (CMR – zastępujące dany kolor innym, bez przesunięcia odcieni zbliżonych).

Przejdźmy do płyty Digital Video Essentials…

Ponieważ większość domowych urządzeń (konsumenckich) nie ma możliwości wyświetlenia każdego z 3 podstawowych kolorów oddzielnie, wraz z płytą DVD umieszczony został zestaw kolorowych filtrów dla trzech podstawowych kolorów.

Wszelkie ustawienia kolorów dokonujemy w oparciu o niebieski filtr, ponieważ na nim będzie najłatwiej zauważyć wszelkie drobne zmiany. Zmiana dokonana w oparciu o filtr niebieski powinna spowodować automatyczną poprawę widoczną za pomocą filtrów czerwonego i zielonego.

Przed dokonywaniem jakichkolwiek regulacji koloru należy wcześniej wyłączyć wszystkie ustawienia fabryczne typu cinema, sport itd. Jeżeli tylko w naszym urządzeniu istnieje tryb accurate – wybieramy go. Jeżeli tylko urządzenie dobrze dekoduje trzy podstawowe kolory, plansze zawarte na płycie DVE umożliwią na dopasowanie kolorów do poziomu referencyjnego.

I tak przy udziale planszy umieszczonej na płycie DVE w sekcji 12 i rozdziale 6 możemy sprawdzić i skorygować ustawienia dekodera kolorów.

 
Rys 1: Plansza testowa do ustawiania kolorów z referencyjnym szarym

Plansza nr 1 składa się z 75% szarego tła wraz z kwadratami w kolorach: żółty, cyjan, zielony, magenta, czerwony, niebieski. Na dole znajduje się identyczny pasek, z tą różnicą że kolory są zlokalizowane w odwrotnej kolejności. Kolory są w 75% nasycone. 
Ponieważ szary o intensywności 75% nie różni się kolorem (nie posiada „domieszki” jakiegokolwiek koloru) w żaden sposób od szarego, przesuwanie suwaka „kolor” w dół i w górę, nie zmieni w żaden sposób jego wyglądu. Dlatego też, szare paski zlokalizowane powyżej i poniżej kolorowych kwadracików są referencyjnym punktem odniesienia dla intensywności kolorów.
 
 

Jak wyregulować dobrze ustawienia koloru?
 
Należy użyć niebieskiego filtru i spojrzeć przez niego na planszę testową. Przesuwając suwak nazwany „kolor” (lub saturation) doprowadzić do takiego momentu, aż intensywność niebieskiego będzie jednolita na całej płaszczyźnie, tak jak to pokazano na rysunku poniżej:
 
 
 
Rys 2: Poprawne ustawienie koloru na przykładzie filtru niebieskiego.
 
Przesuwając suwak koloru powinniśmy po drodze natknąć się na następujące sytuacje:

Rys 3: jeśli poziom koloru jest za niski, niektóre części będą za mało nasycone

 
Rys 4: jeśli poziom koloru jest za wysoki, niektóre części będą za bardzo nasycone

Jeśli niebieskie odcienie kwadratów zlokalizowanych poniżej lub powyżej środka, będą różniły się od środkowego (referencyjnego) paska, powinniśmy użyć regulacji „tint” (lub „Hue”). Jak można zauważyć, za pomocą „tint” regulujemy głównie kwadraty odpowiadające oryginalnie za kolory uzupełniające (Cyjan i Magenta).

Jeżeli urządzenie dobrze dekoduje wszystkie pojedyncze składowe, poprawne ustawienie dla koloru niebieskiego powinno także spowodować poprawne ustawienia kolorów zielonego oraz czerwonego. Aby to sprawdzić wystarczy spojrzeć na planszę testową przez filtry czerwony oraz zielony:

 
 
Rys 5: Poprawne ustawienie koloru na przykładzie filtru czerwonego.
 
 
 
Rys 6: Poprawne ustawienie koloru na przykładzie filtru zielonego.
 

Do regulacji koloru możemy także wykorzystać planszę testową SMPTE (lub jej wariacje), przedstawioną poniżej:

Rys 7: Plansza testowa SMPTE do regulacji koloru

Na planszy SMPTE, 2/3 wielkości ekranu pochłania 7 pionowych pasków, każdy o 75% intensywności danego koloru. W kolejności od lewej do prawej, kolory następujące to: biały, żółty, cyjan, zielony, magenta, czerwony i niebieski.
Poniżej głównych 7 belek, znajduje się pasek składający z kolorów magenta, cyjan oraz biały. Kiedy wyświetlacz posiada wyłączone wszystkie kanały kolorowe poza niebieskim, prostokąty zlokalizowane poniżej zlewają się z prostokątami powyżej tworząc idealnie niebieskie bloki. Nie widać jakichkolwiek różnic pomiędzy dużymi paskami, a małymi prostokątami poniżej. Jeśli nasze urządzenie nie ma możliwości całkowitego wyłączenia kolorów podstawowych, możemy z powodzeniem użyć do tego niebieskiego filtra.
Tym sposobem obserwujemy i porównujemy ilość niebieskiego w paskach magenta i cyjan. Jeśli barwa jest prawidłowo ustawiona, to intensywność magenty i cyjanu są identyczne.    

Niestety cześć osób może mieć spore trudności z prawidłowym rozróżnieniem intensywności koloru niebieskiego i stwierdzeniem, kiedy są jednakowe. Paski z kolorami są jednakowej wielkości a artefakty związane z separacją kolorów mogą uczynić przejścia rozmyte albo o nierównej ciemności.

O czym musimy pamiętać?

Do prawidłowego ustawienia dekodera kolorów nie używa się regulacji CMS, RGBCMY ani ustawień związanych z temperaturą kolorów. Są one powszechnie spotykane w telewizorach i projektorach. Jednak służą one do regulacji innych aspektów obrazu.

Nie można mylić korekcji dekodera kolorów ze zmianami dokonywanymi w skali szarości. Problem związany z błędnym dekodowaniem np. koloru czerwonego nie możemy skorygować przy pomocy zmniejszenia czerwonej składowej typu gain czy offset, ponieważ to wpłynęłoby na zmianę skali szarości obrazu. Istotą problemu jest sposób w jaki dekoder kolorów interpretuje różnice pomiędzy kolorem a kolorem szarym, a nie ilością czerwonego w skali szarości.