Обзоры и статьи - Восприятие и получение изображения в домашнем кинотеатре (часть 2)

Восприятие и получение изображения в домашнем кинотеатре (часть 2)

 

 

Восприятие и получение изображения в домашнем кинотеатре (часть 1)
Восприятие и получение изображения в домашнем кинотеатре (часть 2)
Восприятие и получение изображения в домашнем кинотеатре (часть 3)
Восприятие и получение изображения в домашнем кинотеатре (часть 4)

 

В первой части статьи мы рассказали о роли изображения в домашнем кинотеатре и цветовом кино. Сейчас остановимся на том, какие параметры изображения необходимо настраивать и как это сделать.

 

Что нужно настраивать

Итак, мы разобрались в вопросах, каким же должно быть изображение в домашнем кинотеатре и почему. Теперь стоит углубиться и в некоторые нюансы того, как добиться его высокой степени достоверности на практике. Существует три основных метода настройки устройств отображения видео: визуальный по живому изображению, визуальный с использованием специальных статических тестовых таблиц и инструментальный. Первые два метода может попробовать любой энтузиаст качественного видео, т.к. для их реализации не нужно покупать весьма недешевое оборудование. В первом случае вообще никаких дополнительных приспособлений не потребуется. Все параметры картинки устанавливаются на глаз. Точность и эффективность этого метода крайне невысока, так как в нем фактически отсутствуют реперные точки относительно которых происходит настройка, т.е. настроив проектор по одному изображению велик риск получить множество искажений на другом. Во втором методе для проведения настройки достаточно использовать один из тестовых дисков, например, Digital Video Essentials или AVIA. Недостатком визуальных методов является невозможность точной установки параметров изображения, поскольку зрительный аппарат человека способен в значительной мере приспосабливаться как к изменениям яркости изображения (мозг меняет чувствительность зрения и регулирует «диафрагму» зрачка), так и балансу цветов. Наиболее предпочтительным является третий метод, в котором все характеристики измеряются при помощи колориметра или спектрофотометра и осуществляется их дальнейшая корректировка до совпадения с референсными значениями (в идеальном случае; в реальности необходимо максимально к ним приблизиться). Настройка видеотракта этим методом производится специалистом, который как правило сам выезжает на объект, в течение примерно одного дня делает полную регулировку всех необходимых параметров изображения и записывает все установки в одну из предустановок (User).

 

Восприятие и получение реалистичного изображения в домашнем кинотеатре 

 

Существует два основных стандарта, регламентирующих перечень и значения параметров при инструментальной настройке изображения в домашнем кинотеатре: THX (www.thx.com, http://ru.wikipedia.org/wiki/THX) и ISF (Imaging Science Foundation http://www.imagingscience.com). Оба стандарта во многом схожи и оперируют одинаковыми цифрами. Стандарт THX, помимо изображения, определяет еще и параметры звукового сопровождения в домашнем кинотеатре.

Начнем. Полное ощущение присутствия в настоящем кинотеатре создает только демонстрация фильма в темноте. В освещенном помещении значительно ухудшаются все определяющие качество изображения параметры – контрастность, цветовая насыщенность и различимость градаций яркости на темных фрагментах изображения. Поскольку и сами проекторы являются источниками света, то в комнате, где вы собираетесь установить свой домашний кинотеатр, должно быть как можно меньше света от других источников. 

Хорошее качество изображения можно получить, выбрав через экранное меню подходящую типовую программу обработки видеосигналов для статичных и динамичных изображений. Однако для достижения действительно качественного изображения необходимо создавать собственные программы (User) с настройкой всех тех параметров, от которых зависит качество изображения (или хотя бы некоторые из этих параметров).

 

Восприятие и получение реалистичного изображения в домашнем кинотеатре 

 

Яркость. Однородное и естественное изображение на экране можно получить только при полном соответствии этих настроек проецируемому изображению. При недостаточной яркости уменьшается различимость темных деталей изображения, а избыток яркости приводит к выбеливанию изображения в целом.

Контрастность. Настройки яркости и контрастности тесно взаимосвязаны. Если яркость отрегулирована правильно, на экране сохраняются высококонтрастные детали на светлом фоне. Недостаточная контрастность придает белому цвету матовость, а избыточная приводит к потере деталей на самых светлых и темных фрагментах изображения.

Резкость. Эта регулировка позволяет обострить и сделать более различимыми границы между деталями изображения или, наоборот, сделать их более мягкими. Чрезмерная резкость может привести к появлению на изображении высокочастотных шумов, а низкая – сделать изображение хоть и малошумящим, но довольно мутным, с недостаточной четкостью.

Гамма-коррекция. Особое внимание следует обратить на линейность серого клина (от уровня черного до уровня белого), настроив при необходимости параметр гамма-коррекции. Увеличение и уменьшение этого параметра приводит соответственно к затемнению и просветлению среднеярких деталей изображения. При правильном выборе этого параметра обеспечивается однородное изменение яркости в пределах всего серого клина. 

Управление цветностью. Наиболее сложно правильно откорректировать цвета изображения, хотя в лучших моделях домашних проекторов предусмотрены возможности изменения уровней первичных цветов RGB. Сложность состоит в том, что такие регулировки редко бывают независимыми.

 

Восприятие и получение реалистичного изображения в домашнем кинотеатре 

 

Свойством зрения человека является способность в целом правильно воспринимать цветовые тона независимо от спектрального состава источников освещения. Видеокамеры таким свойством не обладают, из-за чего объекты, снимаемые, например, при освещении лампами накаливания или при солнечном свете, приобретают соответственно красные или голубые оттенки. Для получения правильной цветопередачи на экране необходимо, чтобы составляющие RGB отображались на нем в тех же пропорциях, какие реализованы видеокамерой, точно сбалансированной под конкретные условия освещения. Автоматически это получается хорошо, если цветовые температуры источников света, используемых при съемке и проекции изображения, близки, что бывает далеко не всегда. Поэтому начинать коррекцию цветности следует с выбора параметра «цветовая температура», который есть практически во всех современных видеопроекторах. Обычно это выбор варианта Warm, Middle или Cold, позволяющий смещать цветовую палитру экранного изображения от преобладания в ней теплых (красных) оттенков к холодным (голубым). 

Кроме дискретной и плавной регулировки цветовой температуры с помощью цветов по каналам RGB, в кинотеатральных моделях проекторов есть и такие виды настроек как контрастность и яркость отдельно по каждому цвету (RGB). Есть возможность регулировать оттенки серого, баланс черного и соотношение цветов RGB. У некоторых проекторов предусмотрена даже специальная сервисная функция «Управление цветами». С ее помощью можно в соответствии со своим вкусом настроить и сохранить восемь цветовых оттенков. Реализация данной функции, на наш взгляд, заслуживает самой высокой оценки. При ее активации на экране появляется курсор, который при помощи пульта дистанционного управления можно навести на необходимый вам цвет. Все вносимые изменения можно наблюдать непосредственно на реальном изображении. После того как выбран участок картинки с нужным оттенком, на экране появляется меню, с помощью которого и происходит настройка. Причем отображается как исходный, так и измененный цвет, поэтому пользователь может полностью контролировать процесс.

 

Настройка с помощью ПО Colorfacts Professional

  

Восприятие и получение реалистичного изображения в домашнем кинотеатре 

 

Далее на примере программного обеспечения ColorFacts Professional, являющегося индустриальным стандартом, принятым на вооружение как профессионалами инсталляторами, так и тестовыми лабораториями профильных аудио-видео журналов, разберем основные проблемные моменты в настройке видеопроектора для домашнего кинотеатра. ПО ColorFacts Professional оперирует теми же значениями референсных величин параметров изображения, что и стандарты THX и ISF. В каждом примере даются реальное изображение и соответствующий ему график, получаемый с помощью измерительного прибора и ColorFacts Professional, а также пояснения, позволяющие понять суть проблемы и способы ее устранения. Отметим, что во всех примерах для наглядности даны несколько утрированные ситуации отклонения параметров (в реальности приходится иметь дело с более тонкими расхождениями).

 

Корректное воспроизведение

Это корректное воспроизведение изображения малыша, которое точно отображает его естественный вид.  

Обратите внимание на тонкие градации цвета кожи на его щеках и носу, видимые детали в его глазах и натуральность материала его рубашки. Отметим также плавность перехода и однородность фона позади малыша.

 

Идеальная кривая яркостного отклика.

Чтобы добиться точного воспроизведения изображения необходимо получить соответствие всех его параметров референсным значениям. 

 Для кривой яркостного отклика это означает, что она должна соответствовать степенной функции с показателем гамма 2,5 с концами точно в углах графика.

 

Яркость слишком высока

В попытке получить более яркое изображение, регулятор уровня яркости был установлен на слишком большом значении.

 По иронии судьбы увеличение яркости приводит на самом деле приводит к сжатию динамического диапазона. При этом изображение выглядит блеклым и в нем невозможно правильное отображение деталей в тенях.

 

 Кривая яркостного отклика приподнята над референсной.

Можно видеть, что кривая начинается не с нуля, а с величины примерно в 5%. Это означает что глубокйи черный цвет не отображается.

 В этой ситуации показатель гамма будет иметь более низкое значение (1,78). Низкое значение гамма – явный признак блеклого изображения.

 

Слишком высокий контраст

Наиболее типичная уловка для привлечения внимания покупателей – завышение уровня контрастности дисплея.

 На первый взгляд такая установка делает картинку несколько более выигрышной, но пристальное ее изучение выявляет недостатки такого изображения. Отметим практическое отсутствие деталей на щеках и носу малыша, а также полное выбеливание самых светлых участков изображения.

 

Кривая яркостного отклика имеет насыщение (полку).

Кривая яркостного отклика имеет правильную форму в начале графика (на темных участках), но растет слишком быстро по отношению к референсной и достигает пикового уровня примерно на 80% диапазона градаций серого. Все детали изображения, соответствующие зоне насыщения будут потеряны.

 Кривая яркости должна быть гладкой и в правом верхнем углу графика не должна "утыкаться в потолок" ранее чем на самом правом его краю.

 

Насыщенность цветов слишком высока

Регулировка цветовой насыщенности в приведенном примере выкручена на слишком большое значение (возможно в попытке добиться более богатых и насыщенных цветов).

 Один из признаков неправильной настройки насыщенности цветов - слишком яркие (словно накрашенные помадой) губы у мужчин или детей, вместо натуральных розовых. На это также визуально указывает слишком яркий (как бы загорелый) тон кожи лица у нормального здорового человека.

 

Неправильная настройка по тесту "Разделенные цветные полосы".

Првильность установки цветовой насыщенности может быть определена по тесту "Разделенные цветные полосы" с использованием специальных калибровочных очков с цветными светофильтрами.

 При правильной установке крайние синие полосы должны иметь однородное окрашивание без разделения на три части как на этой картинке. Необходимо изменять цветовую насыщенность до тех пор пока три части полосы не сольются в одну целую.

 

Насыщенность цветов слишком низкая

Регулировка цветовой насыщенности также неверна, но в противоположном направлении - насыщенность слишком низкая, в пределе изображение может быть совсем обесцвечено, т.е. станет черно-белым.

 

Неправильная настройка по тесту "Разделенные цветные полосы".

Тест "Разделенные цветные полосы" демонстрирует противоположное по сравнению с предыдущим случаем поведение (когда насыщенность была слишком высокой), но две крайние полосы снова выглядят разделенными.

 Для правильной настройки необходимо увеличивать цветовую насыщенность до тех пор пока полосы не станут однородными.

 

Цветовая температура слишком высокая

Такую установку частенько выполняют чтобы изображение было наиболее эффектным для покупателей в шоу-руме, но она совсем не подойдет для дома. Завышенное значение цветовой температуры приводит к избытку в изображении синих оттенков.

 Хотя такая установка и может помочь увеличить продажи дисплеев, она неправильна и не может быть использована в домашнем кинотеатре.

 

Кривая цветовой температуры лежит выше референсной.

Неверную установку цветовой температуры можно определить по отклонению кривой от референсной вверх (завышенное значение) или вниз (заниженное). На графике в виде пунктирной линии нанесена референсная кривая, соответствующая цветовой температуре 6503К, а цветовая температура изображения приведенного в примере соответствует значению 9300К.

Для настройки необходимо понижение цветовой температуры до значения 6503К, соответствующего стандартному источнику D65.

 

Цветовая температура слишком низкая

Если регулировка цветовой температуры привела к ее заниженному значению - изображение также не соотвествует правильному представлению о корректом воспроизведении.

 Изображение малыша получилось как будто выполненным в сепийных тонах. И хотя такой эффект имеет некоторый налет ностальгии - это не вполне корректное воспроизведение цветов.

 

Кривые RGB не совпадают на гистограмме.

Кроме графика распределения цветовой температуры в диапазоне яркости, использование кривых трех цветовых составляющих также дает информацию об ошибках установки цветовой температуры. В данном примере все цветовые составляющие очень линейны (что говорит об очень хорошей их стабильности во всем диапазоне яркости), но красная кривая лежит выше отметки 100%, а синяя - ниже. Это как раз и означает что цветовая тепература в данном случае занижена и в изображении преобладают теплые (красные) оттенки. Чтобы добиться правильной настройки - необходимо получить график, на котором все три кривые будут совпадать между собой на отметке 100% (см. последний график).

 

Резкость изображения слишком высокая

Небольшое повышение резкости путем ее регулировки (обострения краев) может в целом положительно сказаться на изображении, но при этом нельзя забывать что этой "информации" не было в записи и таким образом она может оказать влияние на общее восприятие изображения приводя к не вполне корректному его воспроизведению.

Однако в приводимом примере совершенно очевидно что значение параметра "Резкость" явно завышено - слишком заметно неестественное подчеркивание краев, переходы очень неплавные.

 

Слишком заметное подчеркивание краев.

С помощью специального теста "Резкость" можно добиться правильной настройки этого параметра чтобы изображение не выглядело слишом мягким, но и не было чересчур резким.

Резкость необходимо уменьшать до тех пор пока черные полосы на сером фоне не избавятся от белых окантовок. В тестовом изображении "Резкость" существуют только два цвета - темно-серый и черный. Наличие более светлых оттенков говорит о слишком высоком значении параметра "Резкость".

 

Показатель гамма слишком высокий

Яркостный отклик устройства отображения на яркостный диапазон видеосигнала - очень важная составляющая правильного воспроизведения изображения. В данном примере показатель гамма явно завышен, это означает что средние по яркости тона изображения выглядят чересчур темными.

Отметим, что при этом яркость 100% черного и белого оторажается точно, неправильно установлена лишь яркость тонов в середине диапазона.

 

Кривая гамма слишком глубокая.

На графике яркостного отклика видно что кривая стартует в самых темных тонах и растет слишком медленно. Рассчетное значение гамма при этом равно 4,2 - это слишком высокая величина для точного воспроизведения изображения. Такое поведение кривой приводит к тому что изображение в целом выглядит слишком темным, притом что самые яркие и самые темные области не провалены. Референсное значение параметра гамма должно лежать в диапазоне значений 2,2-2,5 в зависимости от окружающего освещения (2,2 обычно используют для калибровки телевизоров - ссответствует наличию засветки при просмотре, 2,5 - для проекторов в условиях полного или почти полного затемнения).

 

Показатель гамма слишком низкий

Яркость в средних тонах слишком высокая, изображение выглядит блеклым, ему не хватает глубины, которая создает эффект вовлеченности зрителя.

 Визуально низкое значение гамма имеет примерно тот же эффект что и превышение при регулировке яркости.

  

Кривая гамма слишком мелкая.

В данном случае кривая гамма указывает на чересчур высокую яркость средних тонов изображения. При этом значения параметра гамма равно 1,8, что не соответствует правильному декодированияю исходного материала.

 Изображение с такими параметрами выглядит блеклым даже в полностью затемненном помещении.

 

Плохая однородность цветовых составляющих по яркостному диапазону

Нелинейное отображение (неоднородность) цветовых составляющих - общая проблема для дисплеев с матричной структурой (все современные телевизоры и видеопроеторы, кроме кинескопных). Это означает что изображения с разной яркостью имеют различную цветовую окраску. На приведенной картинке фон позади малыша имеет несколько синеватый оттенок в темной его части, зеленоватый в средних тонах и красновато-пурпурный - в яркой части. Отметим, что визуально определить ошибки воспроизведения цветов чрезвычайно сложно (особенно если бы на картинке не было заднего фона с градиентом яркости).

 

Цветовые составляющие непараллельны.

График цветовых составляющих в диапазоне яркости позволяет очень точно оценить насколько верно вопроизводятся цвета на различных по яркости участках изображения. На графике отлично видны ошибки, которые мы определили визуально по градиентному фону - синеватый оттенок в темных областях, зеленоватый - в середине диапазона и красноватый - на светлых фрагментах. Однако, в отличие от визуальной оценки, по графику можно определить какие регулировки и в какой мере необходимо сделать чтобы получить правильное воспроизведение цветов. Исправление нелинейностей при отображении цветов может иметь драматическое влияние на общий эффект присутствия создаваемый дисплеем.

 

Корректное воспроизведение изображения

После того как были произведены все регулировки, мы достигли корректного воспроизведения изображения. Отметим, что на данном изображении малыш выглядит наиболее реалистичным и естественным.

 Правильно откалиброваный дисплей позволяет добиться высокой верности вопроизведения, т.е. показать зрителю именно то, что задумывал режиссер!

 

Корректное поведение цветовых составляющих.

В самом первом примере мы показали правильное отображение диапазона яркости в виде гамма-кривой с показателем 2,5.

 Здесь мы представляем как должен выглядеть график цветовых составляющих в идеальном случае. Все три первичных цвета совпадают на уровне 100%.

Приложения

 

Густав Вернер Эмрих .

Ведущий продакт-менеджер по проекционному оборудованию корпорации JVC Густав Вернер Эмрих (Gustav Werner Emrich) провел в Москве технический тренинг по проекторам JVC. Г-н Эмрих является крупнейшим специалистом по технологии и проекторам D-ILA. Он впервые выступал перед российской публикой в рамках мероприятия подобного рода. Густав Вернер Эмрих подробно рассказал участникам тренинга об особенностях кинотеатральных D-ILA проекторов JVC. Помимо этого он детально продемонстрировал аудитории, как осуществляются настройки проекторов с учетом современных технических достижений в этой области. Также специалист JVC предоставил аудитории информацию о процессе калибровки проекторов и объяснил, какие цели при этом преследуются. Особенно аудиторию заинтересовал вопрос нелабораторной калибровки проектора в реальных условиях его размещения. Для проведения калибровки Густав использует программное обеспечение ColorFacts Professional. В результате профессиональной калибровки был получен профиль цветовой гаммы всей системы - проектора, экрана и фонового освещения в комплексе. 

Проведение технических тренингов по проекторам JVC показало, что такие мероприятия чрезвычайно полезны для партнеров, благодаря своей информативности и актуальности.

 

Комната прослушивания в тестовой лаборатории – пример подготовленного помещения для ДК

Проект данной комнаты прослушивания разработан и осуществлен в соответствии с самыми жесткими требованиями, которые обычно предъявляют к подобного рода помещениям. Площадь комнаты составляет 24 кв.м. Все стены комнаты прослушивания возведены внутри помещения тестовой лаборатории. Боковые стены имеют наклон 3 градуса относительно главной оси прослушивания для снижения влияния стоячих волн на акустику помещения.

Стены комнаты прослушивания в разрезе представляют собой сэндвич-структуру, наружный каркас которой выполнен из двух слоев гипсо-волоконного листа, а внутренний – из звукопоглощающих панелей «Геракустик Файн» с заполнением внутреннего объема несущего каркаса слоем звукопоглощающих плит «Шуманет-СК». 

 

Восприятие и получение реалистичного изображения в домашнем кинотеатре

 

Звукоизоляционный потолок смонтирован на подвесах Виброфлекс с заполнением каркаса двумя слоями звукопоглощающих плит «Шуманет-СК» и облицовкой двумя слоями гипсо-волоконного листа сверху и звукопоглощающих плит «Экофон Гедина» - снизу. Пол покрыт двумя слоями ковролина, причем верхний слой имеет специальное удлиненное ворсяное покрытие для уменьшения отражения звуковых волн.

Указанные мероприятия позволили свести к разумному минимуму влияние отраженных волн на звуковую картину, а также снизить уровень шума в помещении комнаты прослушивания на 10-12 децибел по сравнению с окружающими офисными помещениями. Потолок, стены и пол комнаты прослушивания покрашены в нейтральные темные цвета для уменьшения влияния отраженного света на изображение, формируемое на проекционном экране видеопроектором.

Ориентировочная стоимость постройки комнаты (без аппаратуры и мебели) составляет порядка 30 тыс. долларов США.

avreport.ru