1. Einführung
Auf jüngsten Messen haben verschiedene Unternehmen unterschiedliche Farbraumstandards für ihre Displays definiert, beispielsweise NTSC, sRGB, Adobe RGB, DCI-P3 und BT.2020. Diese Diskrepanz erschwert den direkten Vergleich der Daten zur Farbskala verschiedener Unternehmen, und manchmal erscheint ein Panel mit einer Farbskala von 65 % lebendiger als eines mit einer Farbskala von 72 %, was zu erheblicher Verwirrung beim Publikum führt. Mit der Weiterentwicklung der Technologie kommen immer mehr Quantum-Dot-TVs (QD) und OLED-TVs mit großem Farbumfang auf den Markt. Sie können außergewöhnlich lebendige Farben darstellen. Daher möchte ich eine umfassende Zusammenfassung der Farbraumstandards in der Display-Industrie bereitstellen und hoffe, den Fachleuten der Branche zu helfen.
2. Konzept und Berechnung des Farbraums
Lassen Sie uns zunächst das Konzept des Farbraums vorstellen. In der Display-Branche bezieht sich der Farbraum auf den Farbbereich, den ein Gerät anzeigen kann. Je größer der Farbumfang, desto größer ist die Farbpalette, die das Gerät darstellen kann und desto besser ist es in der Lage, besonders lebendige Farben (reine Farben) darzustellen. Im Allgemeinen beträgt der NTSC-Farbraum für typische Fernseher etwa 68 % bis 72 %. Ein Fernseher mit einem NTSC-Farbraum von mehr als 92 % gilt als WCG-Fernseher (High Color Saturation/Wide Color Gamut), der normalerweise durch Technologien wie Quantenpunkt-QLED, OLED oder Hintergrundbeleuchtung mit hoher Farbsättigung erreicht wird.
Für das menschliche Auge ist die Farbwahrnehmung höchst subjektiv und es ist unmöglich, Farben allein mit dem Auge genau zu steuern. Bei der Produktentwicklung, dem Design und der Herstellung muss die Farbe quantifiziert werden, um eine genaue und konsistente Farbwiedergabe zu erreichen. In der realen Welt bilden die Farben des sichtbaren Spektrums den größten Farbraum, der alle für das menschliche Auge sichtbaren Farben enthält. Um das Konzept des Farbraums visuell darzustellen, hat die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) das CIE-xy-Chromatizitätsdiagramm erstellt. Die Farbkoordinaten sind der CIE-Standard für die Farbquantifizierung, was bedeutet, dass jede Farbe in der Natur als Punkt (x, y) im Farbdiagramm dargestellt werden kann.
Das folgende Diagramm zeigt das CIE-Farbdiagramm, bei dem alle Farben der Natur im hufeisenförmigen Bereich enthalten sind. Der dreieckige Bereich innerhalb des Diagramms stellt den Farbraum dar. Die Eckpunkte des Dreiecks sind die Primärfarben (RGB) des Anzeigegeräts, und die Farben, die durch diese drei Primärfarben gebildet werden können, sind im Dreieck enthalten. Offensichtlich variiert die Position des Dreiecks aufgrund der Unterschiede in den Primärfarbkoordinaten verschiedener Anzeigegeräte, was zu unterschiedlichen Farbskalen führt. Je größer das Dreieck, desto größer der Farbraum. Die Formel zur Berechnung des Farbraums lautet:
Farbskala=ASALCD×100 %
Dabei stellt ALCD die Fläche des Dreiecks dar, das durch die Primärfarben des gemessenen LCD-Displays gebildet wird, und AS stellt die Fläche eines Standarddreiecks aus Primärfarben dar. Somit ist der Farbraum das prozentuale Verhältnis der Fläche des Farbraums des Displays zur Fläche des Standard-Farbraumdreiecks, wobei sich Unterschiede hauptsächlich aus den definierten Primärfarbkoordinaten und dem verwendeten Farbraum ergeben. Die derzeit verwendeten primären Farbräume sind der xy-Farbraum CIE 1931 und der u'v'-Farbraum CIE 1976. Der in diesen beiden Räumen berechnete Farbraum unterscheidet sich geringfügig, der Unterschied ist jedoch gering, sodass die folgende Einleitung und die Schlussfolgerungen auf dem xy-Farbraum der CIE 1931 basieren.
Der Pointer-Gamut stellt den Bereich realer Oberflächenfarben dar, die für das menschliche Auge sichtbar sind. Dieser Standard wurde auf der Grundlage von Untersuchungen von Michael R. Pointer (1980) vorgeschlagen und umfasst die Sammlung real reflektierter Farben (nicht selbstleuchtend) in der Natur. Wie im Diagramm dargestellt, bildet es eine unregelmäßige Farbskala. Wenn die Farbskala eines Displays den Pointer-Farbraum vollständig abdecken kann, wird davon ausgegangen, dass es die Farben der natürlichen Welt genau wiedergeben kann.
Verschiedene Farbraumstandards
NTSC-Standard
Der NTSC-Farbraumstandard ist einer der frühesten und am weitesten verbreiteten Standards in der Displayindustrie. Wenn ein Produkt nicht angibt, welchem Farbraumstandard es folgt, wird im Allgemeinen davon ausgegangen, dass es den NTSC-Standard verwendet. NTSC steht für das National Television Standards Committee, das diesen Farbraumstandard im Jahr 1953 etablierte. Seine Koordinaten lauten wie folgt:
Der NTSC-Farbraum ist viel breiter als der sRGB-Farbraum. Die Umrechnungsformel zwischen ihnen lautet „100 % sRGB = 72 % NTSC“, was bedeutet, dass die Bereiche von 100 % sRGB und 72 % NTSC gleichwertig sind und nicht, dass sich ihre Farbskalen vollständig überlappen. Die Umrechnungsformel zwischen NTSC und Adobe RGB lautet „100 % Adobe RGB = 95 % NTSC“. Unter den drei ist der NTSC-Farbraum der größte, gefolgt von Adobe RGB und dann sRGB.
sRGB/Rec.709-Farbraumstandard
sRGB (Standard Red Green Blue) ist ein Farbsprachenprotokoll, das 1996 von Microsoft und HP entwickelt wurde, um eine Standardmethode zum Definieren von Farben bereitzustellen und eine konsistente Farbdarstellung auf Displays, Druckern und Scannern zu ermöglichen. Die meisten digitalen Bilderfassungsgeräte unterstützen den sRGB-Standard, beispielsweise Digitalkameras, Camcorder, Scanner und Monitore. Darüber hinaus unterstützen fast alle Druck- und Projektionsgeräte den sRGB-Standard. Der Farbraumstandard Rec.709 ist identisch mit sRGB und kann als gleichwertig angesehen werden. Der aktualisierte Rec.2020-Standard verfügt über einen größeren Primärfarbraum, auf den später noch eingegangen wird. Die primären Farbkoordinaten für den sRGB-Standard lauten wie folgt:
sRGB ist der absolute Standard für das Farbmanagement, da es vom Fotografieren und Scannen bis hin zur Anzeige und dem Drucken einheitlich übernommen werden kann. Aufgrund der Einschränkungen zum Zeitpunkt seiner Definition ist der sRGB-Farbraumstandard jedoch relativ klein und deckt etwa 72 % des NTSC-Farbraums ab. Heutzutage überschreiten viele Fernseher problemlos 100 % des sRGB-Farbraums.
Adobe RGB-Farbraumstandard
Adobe RGB ist ein professioneller Farbraumstandard, der mit der Weiterentwicklung der Fototechnologie entwickelt wurde. Es verfügt über einen größeren Farbraum als sRGB und wurde 1998 von Adobe vorgeschlagen. Es umfasst den CMYK-Farbraum, der in sRGB nicht vorhanden ist, und sorgt so für sattere Farbabstufungen. Für Profis in den Bereichen Druck, Fotografie und Design, die präzise Farbanpassungen benötigen, sind Displays, die den Adobe RGB-Farbraum nutzen, besser geeignet. CMYK ist ein auf Pigmentmischungen basierender Farbraum, der häufig in der Druckindustrie und selten in der Displayindustrie verwendet wird.
DCI-P3-Farbraumstandard
Der DCI-P3-Farbraumstandard wurde von den Digital Cinema Initiatives (DCI) definiert und 2010 von der Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) veröffentlicht. Er wird hauptsächlich für Fernsehsysteme und Kinos verwendet. Der DCI-P3-Standard wurde ursprünglich für Kinoprojektoren entwickelt. Die primären Farbkoordinaten für den DCI-P3-Standard lauten wie folgt:
Der DCI-P3-Standard hat dieselben blauen Primärkoordinaten wie sRGB und Adobe RGB. Seine rote Primärkoordinate ist die eines monochromatischen 615-nm-Lasers, die lebendiger ist als die rote NTSC-Primärkoordinate. Die grüne Primärfarbe von DCI-P3 ist im Vergleich zu Adobe RGB/NTSC leicht gelblich, aber lebendiger. Der DCI-P3-Primärfarbraumbereich beträgt etwa 90 % des NTSC-Standards.
Rec.2020/BT.2020 Farbraumstandard
Rec.2020 ist ein Ultra High Definition Television (UHD-TV)-Standard, der Farbraumspezifikationen enthält. Mit der Weiterentwicklung der Technologie verbessern sich Fernsehauflösung und Farbraum immer weiter, sodass der herkömmliche Rec.709-Standard nicht mehr ausreicht. Rec.2020, 2012 von der International Telecommunication Union (ITU) vorgeschlagen, verfügt über einen Farbumfang, der fast doppelt so groß ist wie Rec.709. Die primären Farbkoordinaten für Rec.2020 lauten wie folgt:
Der Farbraumstandard Rec.2020 deckt die gesamten sRGB- und Adobe RGB-Standards ab. Nur etwa 0,02 % der DCI-P3- und NTSC 1953-Farbskalen liegen außerhalb des Rec.2020-Farbraums, was vernachlässigbar ist. Rec.2020 deckt 99,9 % des Farbumfangs von Pointer ab und ist damit der größte Farbumfangsstandard unter den besprochenen Standards. Mit dem Fortschritt der Technologie und der weiten Verbreitung von UHD-Fernsehern wird sich der Rec.2020-Standard nach und nach durchsetzen.
Abschluss
In diesem Artikel wurden zunächst die Definition und Berechnungsmethode des Farbraums vorgestellt, anschließend die gängigen Farbraumstandards in der Display-Industrie detailliert beschrieben und verglichen. Aus Flächensicht ist das Größenverhältnis dieser Farbraumstandards wie folgt: Rec.2020 > NTSC > Adobe RGB > DCI-P3 > Rec.709/sRGB. Beim Vergleich der Farbskalen verschiedener Displays ist es wichtig, denselben Standard und denselben Farbraum zu verwenden, um einen blinden Vergleich der Zahlen zu vermeiden. Ich hoffe, dass dieser Artikel für Fachleute in der Displaybranche hilfreich ist. Weitere Informationen zu professionellen LED-Anzeigen finden Sie hierKontaktieren Sie RTLEDExpertenteam.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. Juli 2024