Цветопередача ЖК-мониторов

- Nov 30, 2017 -

【Отдел исследований и разработок Blaze Display】 С точки зрения цветопередачи производители обычно показывают только одну цифру - количество цветов, которое традиционно равняется 16,2 млн. или 16,7 млн. (А) из раздела «быстрых» матриц - все поголовно) не умеют отображать более 262 тысячи цветов (что соответствует 18 битам, или по 6 бит на каждый из трех базовых цветов).

Изображение на 18-битной матрице без дополнительных мер выглядит довольно грустно - фактически такая матрица годится только для офисной работы да еще (и то - в фильмах) для игр. По этой причине производители матриц реализуют в них так называемый FRC (Frame Rate Control) - метод эмуляции недостающих цветов, при котором цвет пиксела меняется с каждым кадром в небольших пределах. Допустим, нам надо вывести цвет RGB: {154; 154; 154}, который наша матрица физически не поддерживает, однако она поддерживает два соседних цвета - RGB: {152; 152; 152} и RGB: {156; 156; 156}. Если теперь поочередно (с частотой кадровой развертки) вытеть эти два цвета, то, в результате приблизить их цвета и инерционности как человеческие глаза (очевидно, не воспринимающего мерцание на частоте 60Гц), так и самой матрицы ("сглаживающей" момент переключения цветов) мы будем видеть некий усредненный цвет, то есть искомый RGB: {154; 154; 154}. Разумеется, это все же эмуляция, не дотягивающая до полноценной «истинный цвет» цветопередачи, а так в описаниях мониторов с такими матрицами обычно, что он воспроизводит 16,2 млн. цветов - иначе говоря, о том, что такое монитор 16-битная матрица. К сожалению, установка, что монитор воспроизводит 16,7 млн. цветы, еще ни о чем не говорит - многие производители так маркируют модели с теми же 18-битными матрицами.

На практике могут быть более сложные механизмы FRC, работающие в сочетании с более привычным для пользователей дизерингом (когда нужный цвет образуется несколькими расположенными рядом пикселами с немного различающимися цветами), то есть меняющие на каждом кадре цвет не одного пиксела, а, скажем, группы из четырех пикселов - это позволяет более точно передавать недоступные матрице оттенки цвета, однако суть от этого в общем-то не меняется - «полноцветные» такие матрицы можно называть лишь условно.

Соответственно, качество цветопередачи таких показателей во многом определяется качеством FRC. В основном, встречаются две проблемы - во-первых, это поперечные полосы на плавных цветовых градиентах, в наиболее плачевых случаях выглядящие так, как будто в матрице и нет никакого FRC. «Все в порядке», «все», «ум», «все». Во-вторых, на некоторых сложных картинках (например, на однопиксельной сеточке, а уж тем более, если она сочетается с плавным градиентом) алгоритмы FRC могут давать сбои, приводящие к мерцанию изображения - от едва заметного до очень сильного, делающего невозможной работы за монитором. ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, Также стоит помнить, что качество работы FRC (и, соответственно, связанные с ним побочные эффекты) может зависеть от установленной на мониторе контрастности и яркости (в случае, если последняя регулируется матрицей, а не лампами подсветки) - в такой ситуации мерцание картинки может вызватьть только на определенных настройках монитора. ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

Следующая после разрядности матрицы проблема обеспечения качественной цветопередачи - это гамма-компенсация. Выше, говоря про яркость и контрастность, я для простоты писал, что зависимость между входным сигналом и яркостью пиксельной линейной (), но на самом деле это не так - зависимость эта степенная и выглядит как, где гамма - несколько число.

Можно сказать, что гамма-компенсация появилась и существует более по историческим причинам, нежели по техническим - дело в том, что электронно-лучевые трубки сами по себе передают свою характеристику (то есть зависимость между входным и выходным сигналами), близкую к степенной, с показателем около 2,5. На операционных системах для ПК. Долгосрочное время не было никаких средств управления цветом (CMS - Система управления цветом), а потомугама = 2,5 традиционно считается стандартным значением для Wintel-платформы. На Apple Macintosh, традиционно использовавшиеся для полиграфии, обработки фотоизображений, цветокоррекции и подобных задач, значение гаммачастично корректировалось - оно уменьшалось до 1,8. Разумеется, чтобы пользователь видел на экране неискаженную картинку, она должна быть предварительно обработана функцией, где я - итоговая яркость, I - исходная яркость картинки, гамма - то же самое число gamma, как и на систему, для просмотра на которой эта картинка обрабатывается ; тогда для пользователя картинка будет описываться формулой, то есть он увидит оригиналI, скорректированный только с учетом контрастности C и яркости B монитора. Так как значение гамма отличается для разных платформ, то и изображения требовали компенсировать по-разному, а потому, например, изображение, подготовленное для Mac'а, на ПК выглядело слишком темным, а подготовленное для ПК - наоборот, выглядело слишком светлым на Mac ' е. Поэтому около десяти лет тому назад при активном участии Microsoft и HP были разработаны стандарт sRGB «Стандартное цветовое пространство по умолчанию для Интернета», в котором значение гамма было определено равным 2,2 (точнее говоря, в sRGB гамма-кривая составлена ​​из двух независимых функции, но она достаточно точно описывается и одна функция при гамма = 2,2) - таким образом, подготовленные в соответствии с sRGB изображения одинаково хорошо (или, как предпочитают говорить скептики, одинаково плохо) выглядели как на Mac'ах, так и на старых ПК с гамма = 2,5. На данный момент sRGB является стандартом как de jure, так и де-факто, и современные мониторы в большинстве из себя калибруются на gamma = 2,2.

Разумеется, возникает вопрос, а зачем нужна гамма-компенсация с технической точки зрения? Обычно в обоснование необходимости компенсации говорят, что она может увеличить точность передачи темных оттенков - ведь человеческий глаз имеет логарифмическую характеристику чувствительности, то есть он гораздо легче замечает изменение темных тонов, чем такое же по величине изменение светлых, а потому точно передачи светлых тонов можно и пожертвовать. Теоретический расчет показывает, что приgamma = 2,2 точность, эквивалентная 9-битному кодированию, достижение только для 7% наиболее темных оттенков, а эквивалентная 10-битному - лишь для 3% (очевидно, что говорить говорить 11-битной точности передачи темных оттенков уже нет - те цвета, для которых она достигает, практически неотличимы от черного), но при этом для 75% светлых оттенков точности цветопередачи падает - это сравнимо с потерями при сохранении в JPEG со средним качеством (если, конечно, не учитывать то, что JPEG привносит еще и геометрически артефакты, а не только ухудшение цветопередачи). Казалось бы, все хорошо, и в зависимости от того, что бы мы улучшили точность передачи темных цветов и не обращать внимание на ухудшение качества светлых, но, увы, на практике все далеко не так хорошо. Во-первых, изображения имеют не идеальное качество - они ограничены возможностями фотоаппарата (сканера и т. Д.), С помощью которого они были получены; если говорить о темных тонах, то точность их передачи в первую очередь зависит от шума CCD или CMOS-матрицы (причины шума могут быть много - фотонный дробовой шум, шум считывания, темновой ток матрицы и так далее). Так вот, отношение сигнал-шум даже для высококачественных камер с доступными матрицами, применяемыми в научных целях (в астрономии, спектроскопии, микробиологии и так далее), для очень хорошей камеры составляет 60 ... 65 дБ (для достижения таких цифр примен как минимум двухступенчатое охлаждение элементов. ПЗС-матрицы порядка -10 ...- 40 градусов) - что соответствует точности около 10 бит (1 бит = 6,2 дБ); обычные же фотокамеры, вплоть до профессиональных, состояние отношение сигнал-шум в лучшем случае 40 ... 50 дБ, что соответствует точности всего лишь 7 ... 8 бит. Иначе говоря, какой смысл в дополнительных битах, если даже при стандартной 8-битной точности младший бит фактически передает только шум матрицы?

Пара:Созданная в Тайване система утилизации отходов ЖК выиграла премию R & D 100 Следующая статья:TFT LCD