1. مقدمة
في المعارض الأخيرة، تحدد شركات مختلفة معايير التدرج اللوني بشكل مختلف لشاشاتها، مثل NTSC، وsRGB، وAdobe RGB، وDCI-P3، وBT.2020. يجعل هذا التناقض من الصعب إجراء مقارنة مباشرة لبيانات التدرج اللوني عبر الشركات المختلفة، وفي بعض الأحيان تظهر اللوحة ذات التدرج اللوني بنسبة 65% أكثر حيوية من تلك ذات التدرج اللوني بنسبة 72%، مما يسبب ارتباكًا كبيرًا بين الجمهور. مع تقدم التكنولوجيا، يدخل السوق المزيد من أجهزة التلفاز ذات النقاط الكمومية (QD) وأجهزة تلفزيون OLED ذات التدرجات اللونية الواسعة. يمكنهم عرض ألوان زاهية بشكل استثنائي. ومن ثم، أود أن أقدم ملخصًا شاملاً لمعايير التدرج اللوني في صناعة شاشات العرض، على أمل مساعدة المتخصصين في الصناعة.
2. مفهوم وحساب التدرج اللوني
أولاً، دعونا نقدم مفهوم التدرج اللوني. في صناعة شاشات العرض، يشير التدرج اللوني إلى نطاق الألوان الذي يمكن للجهاز عرضه. كلما زاد التدرج اللوني، زاد نطاق الألوان الذي يمكن للجهاز عرضه، وكلما زادت قدرته على عرض ألوان زاهية بشكل خاص (ألوان نقية). بشكل عام، يتراوح نطاق ألوان NTSC لأجهزة التلفزيون النموذجية من 68% إلى 72%. يعتبر التلفزيون الذي يحتوي على نطاق ألوان NTSC أكبر من 92% تلفزيونًا عالي التشبع اللوني/تدرج ألوان واسع (WCG)، ويتم تحقيقه عادةً من خلال تقنيات مثل Quantum dot QLED أو OLED أو الإضاءة الخلفية ذات تشبع اللون العالي.
بالنسبة للعين البشرية، يعتبر إدراك الألوان أمرًا ذاتيًا للغاية، ومن المستحيل التحكم بدقة في الألوان بالعين وحدها. في تطوير المنتجات والتصميم والتصنيع، يجب قياس اللون لتحقيق الدقة والاتساق في إعادة إنتاج الألوان. في العالم الحقيقي، تشكل ألوان الطيف المرئي أكبر مساحة للتدرج اللوني، حيث تحتوي على جميع الألوان المرئية للعين البشرية. لتمثيل مفهوم التدرج اللوني بشكل مرئي، أنشأت اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) مخطط اللونية CIE-xy. إحداثيات اللونية هي معيار CIE لتقدير اللون، مما يعني أنه يمكن تمثيل أي لون في الطبيعة كنقطة (x، y) على مخطط اللونية.
يوضح الرسم البياني أدناه مخطط اللونية CIE، حيث يتم تضمين جميع الألوان في الطبيعة داخل منطقة على شكل حدوة حصان. تمثل المنطقة المثلثة داخل الرسم التخطيطي التدرج اللوني. رؤوس المثلث هي الألوان الأساسية (RGB) لجهاز العرض، والألوان التي يمكن تشكيلها بواسطة هذه الألوان الأساسية الثلاثة موجودة داخل المثلث. من الواضح أنه بسبب الاختلافات في إحداثيات الألوان الأساسية لأجهزة العرض المختلفة، فإن موضع المثلث يختلف، مما يؤدي إلى اختلاف التدرجات اللونية. كلما زاد حجم المثلث، زاد التدرج اللوني. صيغة حساب التدرج اللوني هي:
التدرج اللوني=ASALCD×100%
حيث يمثل ALCD مساحة المثلث المتكون من الألوان الأساسية لشاشة LCD التي يتم قياسها، ويمثل AS مساحة المثلث القياسي للألوان الأساسية. وبالتالي، فإن التدرج اللوني هو النسبة المئوية لمنطقة التدرج اللوني للشاشة إلى مساحة مثلث التدرج اللوني القياسي، مع وجود اختلافات تنشأ بشكل أساسي من إحداثيات اللون الأساسي المحددة ومساحة اللون المستخدمة. مساحات الألوان الأساسية المستخدمة حاليًا هي مساحة اللونية CIE 1931 xy ومساحة الألوان CIE 1976 u'v'. يختلف التدرج اللوني المحسوب في هاتين المساحتين قليلاً، لكن الاختلاف بسيط، لذا تعتمد المقدمة والاستنتاجات التالية على الفضاء اللوني CIE 1931 xy.
يمثل Pointer's Gamut نطاق ألوان السطح الحقيقية المرئية للعين البشرية. تم اقتراح هذا المعيار بناءً على بحث أجراه مايكل آر بوينتر (1980) ويشمل مجموعة الألوان المنعكسة الحقيقية (غير ذاتية الإضاءة) في الطبيعة. كما هو موضح في الرسم البياني، فإنه يشكل سلسلة غير منتظمة. إذا كان التدرج اللوني لشاشة العرض يمكن أن يشمل نطاق المؤشر بالكامل، فإنه يعتبر قادرًا على إعادة إنتاج ألوان العالم الطبيعي بدقة.
معايير التدرج اللوني المختلفة
معيار NTSC
يعد معيار التدرج اللوني NTSC واحدًا من أقدم المعايير وأكثرها استخدامًا في صناعة شاشات العرض. إذا لم يحدد المنتج معيار التدرج اللوني الذي يتبعه، فمن المفترض عمومًا استخدام معيار NTSC. يرمز NTSC إلى لجنة معايير التلفزيون الوطنية، التي أنشأت معيار التدرج اللوني هذا في عام 1953. وإحداثياته هي كما يلي:
التدرج اللوني NTSC أوسع بكثير من التدرج اللوني sRGB. صيغة التحويل بينهما هي "100% sRGB = 72% NTSC"، مما يعني أن مساحات 100% sRGB و72% NTSC متكافئة، وليس أن التدرج اللوني الخاص بها يتداخل تمامًا. صيغة التحويل بين NTSC وAdobe RGB هي "100% Adobe RGB = 95% NTSC." من بين الثلاثة، يعد نطاق الألوان NTSC هو الأوسع، يليه Adobe RGB، ثم sRGB.
sRGB/Rec.709 سلسلة الألوان القياسية
sRGB (أحمر أخضر أزرق قياسي) هو بروتوكول لغة ألوان تم تطويره بواسطة Microsoft وHP في عام 1996 لتوفير طريقة قياسية لتعريف الألوان، مما يسمح بتمثيل ألوان متسق عبر شاشات العرض والطابعات والماسحات الضوئية. تدعم معظم أجهزة التقاط الصور الرقمية معيار sRGB، مثل الكاميرات الرقمية وكاميرات الفيديو والماسحات الضوئية والشاشات. بالإضافة إلى ذلك، تدعم جميع أجهزة الطباعة والعرض تقريبًا معيار sRGB. يتطابق معيار التدرج اللوني Rec.709 مع sRGB ويمكن اعتباره مكافئًا. يحتوي معيار Rec.2020 المحدث على نطاق ألوان أساسي أوسع، والذي سيتم مناقشته لاحقًا. إحداثيات اللون الأساسية لمعيار sRGB هي كما يلي:
يعد sRGB هو المعيار المطلق لإدارة الألوان، حيث يمكن اعتماده بشكل موحد بدءًا من التصوير الفوتوغرافي والمسح الضوئي وحتى العرض والطباعة. ومع ذلك، نظرًا للقيود المفروضة على الوقت الذي تم فيه تحديده، فإن معيار التدرج اللوني sRGB صغير نسبيًا، ويغطي حوالي 72٪ من التدرج اللوني NTSC. في الوقت الحاضر، تتجاوز العديد من أجهزة التلفاز نطاق الألوان 100% sRGB بسهولة.
مجموعة ألوان Adobe RGB القياسية
يعد Adobe RGB معيارًا احترافيًا لنطاق الألوان تم تطويره مع تقدم تكنولوجيا التصوير الفوتوغرافي. يحتوي على مساحة ألوان أوسع من sRGB وتم اقتراحه بواسطة Adobe في عام 1998. ويتضمن نطاق ألوان CMYK، وهو غير موجود في sRGB، مما يوفر تدرجات ألوان أكثر ثراءً. بالنسبة للمحترفين في مجال الطباعة والتصوير الفوتوغرافي والتصميم الذين يحتاجون إلى تعديلات دقيقة للألوان، فإن شاشات العرض التي تستخدم نطاق ألوان Adobe RGB تكون أكثر ملاءمة. CMYK عبارة عن مساحة ألوان تعتمد على خلط الأصباغ، وهي شائعة الاستخدام في صناعة الطباعة ونادرًا ما تستخدم في صناعة شاشات العرض.
معيار التدرج اللوني DCI-P3
تم تحديد معيار التدرج اللوني DCI-P3 بواسطة مبادرات السينما الرقمية (DCI) وتم إصداره بواسطة جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون (SMPTE) في عام 2010. وهو يستخدم بشكل أساسي لأنظمة التلفزيون ودور السينما. تم تصميم معيار DCI-P3 في الأصل لأجهزة عرض السينما. إحداثيات اللون الأساسية لمعيار DCI-P3 هي كما يلي:
يشترك معيار DCI-P3 في نفس الإحداثيات الأساسية باللون الأزرق مع sRGB وAdobe RGB. إحداثياتها الأولية الحمراء هي تلك الخاصة بالليزر أحادي اللون بطول 615 نانومتر، وهو أكثر حيوية من الليزر الأساسي الأحمر NTSC. اللون الأخضر الأساسي لـ DCI-P3 أصفر قليلاً مقارنة بـ Adobe RGB/NTSC، ولكنه أكثر حيوية. تبلغ منطقة التدرج اللوني الأساسي DCI-P3 حوالي 90% من معيار NTSC.
Rec.2020/BT.2020 سلسلة الألوان القياسية
Rec.2020 هو معيار للتلفزيون عالي الوضوح (UHD-TV) يتضمن مواصفات التدرج اللوني. مع تقدم التكنولوجيا، تستمر دقة التلفزيون ونطاق الألوان في التحسن، مما يجعل معيار Rec.709 التقليدي غير مناسب. تحتوي التوصية 2020، التي اقترحها الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) في عام 2012، على منطقة نطاق ألوان تقارب ضعف مساحة التوصية 709. إحداثيات الألوان الأساسية لـ Rec.2020 هي كما يلي:
يغطي معيار التدرج اللوني Rec.2020 معايير sRGB وAdobe RGB بالكامل. فقط حوالي 0.02% من التدرج اللوني DCI-P3 وNTSC 1953 يقع خارج التدرج اللوني Rec.2020، وهو أمر لا يكاد يذكر. يغطي Rec.2020 99.9% من نطاق المؤشر، مما يجعله أكبر نطاق قياسي للألوان بين تلك التي تمت مناقشتها. مع التقدم التكنولوجي والاعتماد الواسع النطاق لأجهزة تلفزيون UHD، سيصبح معيار Rec.2020 أكثر انتشارًا تدريجيًا.
خاتمة
قدمت هذه المقالة أولاً تعريف التدرج اللوني وطريقة حسابه، ثم قامت بتفصيل معايير التدرج اللوني الشائعة في صناعة شاشات العرض ومقارنتها. من منظور المنطقة، تكون علاقة الحجم لمعايير التدرج اللوني هذه كما يلي: Rec.2020 > NTSC > Adobe RGB > DCI-P3 > Rec.709/sRGB. عند مقارنة التدرجات اللونية لشاشات العرض المختلفة، من المهم استخدام نفس المعيار ومساحة الألوان لتجنب مقارنة الأرقام بشكل أعمى. آمل أن تكون هذه المقالة مفيدة للمحترفين في صناعة العرض. لمزيد من المعلومات حول شاشات LED الاحترافية، من فضلكاتصل بـRTLEDفريق الخبراء.
وقت النشر: 15 يوليو 2024