1. Johdanto
Viime aikoina järjestetyissä näyttelyissä eri yritykset määrittelivät väriskaalastandardit eri tavalla näytöilleen, kuten NTSC, sRGB, Adobe RGB, DCI-P3 ja BT.2020. Tämä ero tekee eri yritysten väriavaruustietojen suorasta vertaamisesta haastavaa, ja joskus paneeli, jonka väriavaruus on 65 %, näyttää elävämmältä kuin paneeli, jonka väriavaruus on 72 %, mikä aiheuttaa huomattavaa hämmennystä yleisön keskuudessa. Tekniikan kehittymisen myötä markkinoille tulee lisää kvanttipistetelevisioita (QD) ja OLED-televisioita laajalla väriskaalalla. Ne voivat näyttää poikkeuksellisen eloisia värejä. Siksi haluaisin tarjota kattavan yhteenvedon näyttöteollisuuden väriavaruusstandardeista, toivoen auttavan alan ammattilaisia.
2. Väriavaruuden käsite ja laskenta
Ensin esitellään värivalikoiman käsite. Näyttöteollisuudessa väriskaala viittaa värivalikoimaan, jonka laite voi näyttää. Mitä suurempi värivalikoima, sitä laajemman värivalikoiman laite pystyy näyttämään ja sitä paremmin se pystyy näyttämään erityisen eloisia värejä (puhtaita värejä). Yleensä NTSC-värivalikoima tyypillisissä televisioissa on noin 68–72 %. Televisiota, jonka NTSC-värialue on yli 92 %, pidetään korkean värikylläisyyden/laajavärialueen (WCG) televisiona, joka yleensä saavutetaan tekniikoilla, kuten kvanttipiste QLED, OLED tai korkea värikylläisyys -taustavalo.
Ihmissilmälle värin havaitseminen on erittäin subjektiivista, ja on mahdotonta hallita värejä tarkasti pelkällä silmällä. Tuotekehityksessä, suunnittelussa ja valmistuksessa värit on mitattava määrällisesti, jotta värintoistossa saavutetaan tarkkuus ja yhtenäisyys. Todellisessa maailmassa näkyvän spektrin värit muodostavat suurimman väriavaruuden, joka sisältää kaikki ihmissilmälle näkyvät värit. Kansainvälinen valaistuskomissio (CIE) loi CIE-xy-värimaattisuuskaavion edustamaan visuaalisesti väriavaruuden käsitettä. Kromaattisuuskoordinaatit ovat CIE:n standardi värin kvantifiointiin, mikä tarkoittaa, että mikä tahansa luonnossa oleva väri voidaan esittää pisteenä (x, y) kromaattisuuskaaviossa.
Alla oleva kaavio esittää CIE:n kromaattisuusdiagrammin, jossa kaikki luonnon värit sisältyvät hevosenkengän muotoiseen alueeseen. Kaavion sisällä oleva kolmion muotoinen alue edustaa väriskaalaa. Kolmion kärjet ovat näyttölaitteen päävärejä (RGB), ja värit, jotka voidaan muodostaa näillä kolmella päävärillä, sisältyvät kolmioon. Ilmeisesti eri näyttölaitteiden päävärien koordinaattien eroista johtuen kolmion sijainti vaihtelee, mikä johtaa erilaisiin väriavaroihin. Mitä suurempi kolmio, sitä suurempi värivalikoima. Väriavaruuden laskentakaava on:
Gamut = ASALCD×100 %
missä ALCD edustaa mitattavan LCD-näytön päävärien muodostaman kolmion pinta-alaa ja AS edustaa perusvärien vakiokolmion pinta-alaa. Väriavaruus on siis näytön väriavaruuden pinta-alan prosentuaalinen suhde standardin väriavaruuden kolmion pinta-alaan, ja erot johtuvat pääasiassa määritellyistä päävärikoordinaateista ja käytetystä väriavaruudesta. Tällä hetkellä käytössä olevat ensisijaiset väriavaruudet ovat CIE 1931 xy -väriavaruus ja CIE 1976 u'v' -väriavaruus. Näissä kahdessa avaruudessa laskettu väriskaala poikkeaa hieman, mutta ero on vähäinen, joten seuraava johdanto ja johtopäätökset perustuvat CIE 1931 xy -värimaattisuusavaruuteen.
Pointer's Gamut edustaa ihmissilmälle näkyvää todellista pintaväriä. Tätä standardia ehdotettiin Michael R. Pointerin (1980) tutkimuksen perusteella, ja se kattaa kokoelman todellisia heijastuvia värejä (ei-itsevalaisevaa) luonnossa. Kuten kaaviosta näkyy, se muodostaa epäsäännöllisen kirjon. Jos näytön väriskaala voi kattaa täysin Pointer's Gamutin, sen katsotaan pystyvän toistamaan tarkasti luonnon värit.
Erilaisia värivalikoiman standardeja
NTSC-standardi
NTSC-värivalikoimastandardi on yksi varhaisimmista ja laajimmin käytetyistä standardeista näyttöteollisuudessa. Jos tuote ei määrittele, mitä väriavaruusstandardia se noudattaa, sen oletetaan yleensä käyttävän NTSC-standardia. NTSC on lyhenne sanoista National Television Standards Committee, joka perusti tämän väriskaalastandardin vuonna 1953. Sen koordinaatit ovat seuraavat:
NTSC-värialue on paljon laajempi kuin sRGB-värialue. Niiden välinen muunnoskaava on “100 % sRGB = 72 % NTSC”, mikä tarkoittaa, että 100 % sRGB:n ja 72 % NTSC:n alueet ovat samanarvoisia, ei sitä, että niiden väriskaalat menevät täysin päällekkäin. Muunnoskaava NTSC:n ja Adobe RGB:n välillä on "100% Adobe RGB = 95% NTSC". Näistä kolmesta NTSC-värivalikoima on laajin, jota seuraa Adobe RGB ja sitten sRGB.
sRGB/Rec.709 Color Gamut Standard
sRGB (standardi Red Green Blue) on Microsoftin ja HP:n vuonna 1996 kehittämä värikieliprotokolla, joka tarjoaa vakiomenetelmän värien määrittämiseen, mikä mahdollistaa yhdenmukaisen värien esittämisen näytöissä, tulostimissa ja skannereissa. Useimmat digitaalisten kuvien hankintalaitteet, kuten digitaalikamerat, videokamerat, skannerit ja näytöt, tukevat sRGB-standardia. Lisäksi lähes kaikki tulostus- ja projektiolaitteet tukevat sRGB-standardia. Rec.709-värialuestandardi on identtinen sRGB:n kanssa ja sitä voidaan pitää vastaavana. Päivitetyssä Rec.2020-standardissa on laajempi päävärivalikoima, josta keskustellaan myöhemmin. sRGB-standardin ensisijaiset värikoordinaatit ovat seuraavat:
sRGB on ehdoton standardi värinhallinnassa, koska se voidaan soveltaa yhtenäisesti valokuvauksesta ja skannauksesta näyttöön ja tulostukseen. Sen määrittelyajan rajoituksista johtuen sRGB-värialuestandardi on kuitenkin suhteellisen pieni ja kattaa noin 72 % NTSC-värialasta. Nykyään monet televisiot ylittävät helposti 100 % sRGB-värialueen.
Adobe RGB Color Gamut Standard
Adobe RGB on ammattimainen väriavaruusstandardi, joka on kehitetty valokuvaustekniikan edistyksen avulla. Sillä on laajempi väriavaruus kuin sRGB:llä, ja Adobe ehdotti sitä vuonna 1998. Se sisältää CMYK-värialueen, jota sRGB:ssä ei ole, ja se tarjoaa rikkaammat värisävyt. Tulostuksen, valokuvauksen ja suunnittelun ammattilaisille, jotka tarvitsevat tarkkoja värisäätöjä, Adobe RGB -värivalikoimaa käyttävät näytöt sopivat paremmin. CMYK on pigmenttien sekoitukseen perustuva väriavaruus, jota käytetään yleisesti painoteollisuudessa ja harvoin näyttöteollisuudessa.
DCI-P3 Color Gamut Standard
DCI-P3-värialuestandardin määritteli Digital Cinema Initiatives (DCI), ja Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) julkaisi sen vuonna 2010. Sitä käytetään pääasiassa televisiojärjestelmissä ja elokuvateattereissa. DCI-P3-standardi suunniteltiin alun perin elokuvaprojektoreille. DCI-P3-standardin ensisijaiset värikoordinaatit ovat seuraavat:
DCI-P3-standardilla on sama sininen ensisijainen koordinaatti sRGB:n ja Adobe RGB:n kanssa. Sen punainen ensisijainen koordinaatti on 615 nm:n monokromaattisen laserin, joka on elävämpi kuin NTSC-punainen ensisijainen. DCI-P3:n vihreä ensisijainen väri on hieman kellertävä verrattuna Adobe RGB/NTSC:hen, mutta kirkkaampi. DCI-P3:n päävärialue on noin 90 % NTSC-standardista.
Rec.2020/BT.2020 Color Gamut Standard
Rec.2020 on Ultra High Definition Television (UHD-TV) -standardi, joka sisältää väriavaruusmääritykset. Tekniikan kehittyessä television resoluutio ja väriskaala paranevat edelleen, mikä tekee perinteisestä Rec.709-standardista riittämättömän. Kansainvälisen televiestintäliiton (ITU) vuonna 2012 ehdottaman Rec.2020:n väriavaruusalue on lähes kaksi kertaa suurempi kuin Rec.709. Rec.2020:n ensisijaiset värikoordinaatit ovat seuraavat:
Rec.2020 väriavaruusstandardi kattaa kaikki sRGB- ja Adobe RGB -standardit. Vain noin 0,02 % DCI-P3- ja NTSC 1953 -värialueista jää Rec.2020-värivalikoiman ulkopuolelle, mikä on merkityksetöntä. Rec.2020 kattaa 99,9 % Pointer's Gamutista, mikä tekee siitä suurimman väriavaruusstandardin käsitellyistä. Tekniikan kehityksen ja UHD-televisioiden laajan käyttöönoton myötä Rec.2020-standardi tulee vähitellen yleistymään.
Johtopäätös
Tässä artikkelissa esiteltiin ensin väriavaruuden määritelmä ja laskentamenetelmä, minkä jälkeen kuvattiin yleiset väriavaruusstandardit näyttöteollisuudessa ja verrattiin niitä. Alueen näkökulmasta näiden väriavaruusstandardien kokosuhde on seuraava: Rec.2020 > NTSC > Adobe RGB > DCI-P3 > Rec.709/sRGB. Eri näyttöjen värisävyjä verrattaessa on tärkeää käyttää samaa standardia ja väriavaruutta, jotta vältetään sokea lukujen vertailu. Toivon, että tämä artikkeli on hyödyllinen näyttöalan ammattilaisille. Lisätietoja ammattimaisista LED-näytöistä saatota yhteyttä RTLEDiinasiantuntijatiimi.
Postitusaika: 15.7.2024