Подобно тому как производительность компьютера оценивают объемом
памяти и тактовой частотой процессора, а автомобиль оценивают по
мощности двигателя и максимальной скорости, проекторы частенько
характеризуют двумя показателями - яркостью и контрастом. Но любой
компьютерщик скажет, что параметры процессора и памяти, не всегда
позволяют понять насколько производителен компьютер, а любой опытный
автовладелец скажет, что кроме мощности двигателя и предельной скорости
есть еще десятки характеристик важных и значимых. Так и яркость с
контрастом являются показателями важными, но не единственными.
И все же, почему так много значения придается именно этим цифрам? Применимо ли к ним понятие «чем больше, тем лучше»? Почему контраст проекторов может различаться на два порядка? Почему яркость недорогих офисных моделей оказывается в разы выше, чем у супер дорогих кинотеатральных? Как всегда, есть вопросы, а значит ответы на них то же будут.
Контраст - главный предмет споров и камень преткновения в вопросах оценки средств визуализации. Стремление маркетологов удивить высокими характеристиками приводит к парадоксальным вещам. ЖК телевизоры для бытового использования щеголяют значениями контраста 1 000 000 : 1, а профессиональные студийные мониторы для обработки фото и монтажа видео имеют значение иногда даже меньшее, чем 1 000 : 1. То же происходит и в проекционной технике. Разброс значений, правда, чуть меньший: от 300 : 1 для недорогих офисных проекторов до 50 000 : 1 для солидных кинотеатральных моделей.
Откуда же берутся столь различные цифры? Действительно ли разница в контрасте составляет два порядка? Формально - да, производитель, поставивший значение 50 000 : 1, конечно же не солгал и реально получил это значение на экране приборов в своей тестовой лаборатории. Но фактически, в заоблачных цифрах есть некий элемент лукавства.
Для того, чтобы понять в какой момент цифры из скромных реальных превращаются в красивые виртуальные, нужно разобраться с тем, что такое контраст и как его измеряют.
Контраст - это разница в яркости самого темного (в нашем случае, черного) и самого светлого (белого) изображений, которые может показать тестируемое средство визуализации. Числовое выражение этой разницы и заложено в обозначении контраста. Например 1000:1 означает что светлый участок картинки в 1 000 раз ярче темного.
Существует два основных способа измерения контраста. Оба основаны на принципе сравнения освещенности белого и черного цвета, проецируемых проектором, но подходы принципиально разные. Способ измерения «по шахматному полю» подразумевает измерение контраста в пределах одного кадра состоящего из восьми черных и восьми белых квадратов. Сначала определяется освещенность центров каждого квадрата, а затем соотношение усредненных результатов (для черного и для белого цвета) и дает искомое соотношение. Для большинства лучших DLP проекторов это значение не превышает 600:1, а для 3LCD редко заходит за отметку 400:1. Как видите - цифра не очень эффектная. Эти цифры Вы не найдете в спецификации проектора, их можно увидеть лишь на страницах некоторых специализированных изданий, обладающих собственными лабораториями для измерения контраста.
Таблица для измерения контраста
Второй способ измерения контраста называется Full on/off и дает значения более интересные с точки зрения маркетигна. По методике Full on/off оценивается яркость отображения полностью черного и полностью белого поля. Этот метод позволяет получить более высокие показатели, которые не редко публикуются в спецификациях проекторов. Значения сильно варьируются в зависимости от технологии визуализации и составляют порядка 2500:1 для большинства DLP проекторов и до 1000:1 для 3LCD. Топовые модели проекторов обеих технологий обладают уровнем контраста порядка 5000:1. Но и эти значения показались небольшими для маркетологов, поэтому они решили немного схитрить.
Значительная часть современных кинотеатральных проекторов средней и высокой стоимости сегодня оснащены системами повышения контраста, позволяющими изменять яркость изображения в процессе кинопоказа. Принцип действия прост. При отображении контента, отверстие ирисовой диафрагмы и, в некоторых случаях, яркость лампы, постоянно меняются подстраиваясь под освещенность каждого конкретного кадра (или короткой серии кадров). В темной сцене величина светового потока уменьшается, в светлой увеличивается. Это позволяет увеличить уровень контраста воспринимаемый взглядом благодаря тому, что зрительный аппарат человека воспринимает темные цвета, относительно наиболее яркого светлого. Если уменьшить общую освещенность кадра, темно серый цвет мы будем воспринимать как черный.
Слева на право: изображение на проекторе с высоким уровнем
реального контраста, изображение на проекторе с низким уровнем контраста
без использования динамического режима, изображение с низким уровнем
контраста улучшенное с применением динамическим режима.
В целом метод хорош, но не учитывает одной простой вещи: полностью светлых или полностью темных кадров не бывает. Если в светлом кадре есть темные объекты, динамический режим делает их более светлыми, бледными, а небольшие яркие участки на темном фоне будут выглядеть более темными, серыми. При работе в динамическом режиме яркий свет фар в темной сцене не будет слепящим, а темные объекты в светлом кадре будут выглядеть бледно. При том же значении полученном без использования динамического усиления контраста, фары будут светить ярко, а в освещенном кадре темные участки будут действительно темными. Так появились понятия динамически и статический (реальный) контраст. И так появились огромные цифры в 10000:1 и даже 65000:1. Получить эти цифры нетрудно. Нужно перевести проектор в максимально яркий режимом работы лампы и сделать максимально открытую ирисовую диафрагму для белого цвета, а потом максимально закрыть диафрагму и довести яркости лампы до минимума при замере черного цвета. При таких измерениях контраст оказывается куда более солидным - можно получить соотношение в десятки тысяч к одному. Но увидим ли мы это соотношение в одном кадре? Конечно же нет. При таком методе измерения, контраст определяется двумя факторами - реальным контрастом, который обеспечивают матрицы проектора и работой систем повышения контраста. Если значение статического контраста не велико, самая замечательная система динамического контраста не спасет. Например проектору с реальным контрастом 500:1 и динамическим 2000:1 ирисовая диафрагма не поможет - картинка будет выглядеть конечно контрастнее чем у проектора 500:1 без ирисовой диафрагмы, но она очевидно бледнее в ярких сценах и менее детальная в темных, чем картинка проектора с реальным контрастом 1500:1 не использующего динамический режим. А вот для проектора с реальным контрастом 2500:1, динамический режим даст ощутимый прирост контраста без каких либо проблем с отображением конкретных кадров. Ни какого эффекта блеклой картинки уже не будет. Этим объясняется успех DLP проекторов с контрастными DMD чипами DarkChip2.....DarkChip4 и 3LCD проекторов с матрицами D6...D7, с технологией C2Fine, оснащенных системами динамического контраста.
Конечно, в идеале иметь столь высокий статически контраст, чтобы можно было обойтись без диафрагмы, но исходя из существующих технических возможностей, оптимальным решением является использование матриц с максимально высоким (из доступного) показателем реального контраста, с возможностью его увеличения динамическим способом.
Верхний ряд: картинка на проекторах с высоким (слева) и низким (справа) уровнем контраста.
Нижний ряд: низкий уровень реального контраста с различным положением ирисовой диафрагмы (закрыта слева и открыта справа).
Обратите внимание на отображение черных полос по краям кадра - изменение их освещенности при работе диафрагмы неизбежно
Сам принцип работы ирисовой диафрагмы вполне физиологичен и подсмотрен (как многие другие технические хитрости) непосредственно у матушки природы. Человеческий глаз способен воспринимать сравнительно небольшой диапазон контраста (перепадов яркости между самым темным и самым светлым предметом). Для того, чтобы видеть и в полумраке, и при ярком солнце, глаз имеет собственную диафрагму - радужную оболочку, движения которой уменьшают или увеличивают отверстие зрачка (относительное отверстие ирисовой диафрагмы в проекторе). От этого изменения, меняется освещенность сетчатки, а следовательно меняется диапазон яркостей, в пределах которых способна эффективно работать сетчатка глаза. Переходя с яркого солнца в темное помещение мы некоторое время не различаем ничего, потому что глаз подстроен под большую освещенность, как только зрачок раскрывается, мы начинаем различать отдельные детали и предметы. Совершенно аналогично работает и ирисовая диафрагма, только скорость изменения ее отверстия предельно высока. На современных кинотеатральных проекторах изменение освещенности меняется со скоростью смены кадров. В результате, зритель практически не замечает работы самой диафрагмы и воспринимает разницу между светлыми и яркими сценами большей, чем она есть на самом деле.
Помимо аппаратных средств повышения контраста, есть простые решения, позволяющие естественным образом усилить контрастность видимого изображения. Самый простой, но, увы, не всегда достижимый способ - обеспечение абсолютного затемнения. Но даже имея в домашнем кинотеатре светлые стены и потолок, неизбежно создающие паразитную засветку, есть смысл исключить прочие источники света: свет идущий из соседних комнат и из окон необходимо отсечь с помощью штор, жалюзи и плотно закрывающихся непрозрачных дверей. Еще один способ улучшить контраст - это сочетать яркий проектор с экраном серого, а не привычного белого цвета. Серое полотно экрана делает черный цвет более глубоким и насыщенным, повышая тем самым видимый контраст. И последний способ - это черное светопоглощающее обрамление вокруг проецируемого изображения. Благодаря особенностям зрительного восприятия, черная рамка дает эффект усиления контраста вписанного в нее изображения (при этомчерные полосы, появляющиеся при отображении сверхширокоформатного кино, конечно должны не должны попадать на светлое поле экрана).
Именно по этой причине, все качественные экраны имеют черную рамку, а во всех больших кинотеатрах есть специальные системы черных штор-кашет, формирующих рабочее поле полностью совпадающее по форме и размерам с кадром фильма. И именно по этой причине мы так много внимания уделяли вопросу правильного сочетания форматов изображения, проектора и экрана.
«А чего ради все эти ухищрения?», спросите Вы, «зачем уделять столько внимания вопросу контраста?». Ответ прост. Высокий контраст позволяет сделать изображение на экране максимально близким к реальному. Контрастность придает изображению объем, обеспечивает ощущение глубины при отображении темных сцен.
И все же, почему так много значения придается именно этим цифрам? Применимо ли к ним понятие «чем больше, тем лучше»? Почему контраст проекторов может различаться на два порядка? Почему яркость недорогих офисных моделей оказывается в разы выше, чем у супер дорогих кинотеатральных? Как всегда, есть вопросы, а значит ответы на них то же будут.
Контраст - главный предмет споров и камень преткновения в вопросах оценки средств визуализации. Стремление маркетологов удивить высокими характеристиками приводит к парадоксальным вещам. ЖК телевизоры для бытового использования щеголяют значениями контраста 1 000 000 : 1, а профессиональные студийные мониторы для обработки фото и монтажа видео имеют значение иногда даже меньшее, чем 1 000 : 1. То же происходит и в проекционной технике. Разброс значений, правда, чуть меньший: от 300 : 1 для недорогих офисных проекторов до 50 000 : 1 для солидных кинотеатральных моделей.
Откуда же берутся столь различные цифры? Действительно ли разница в контрасте составляет два порядка? Формально - да, производитель, поставивший значение 50 000 : 1, конечно же не солгал и реально получил это значение на экране приборов в своей тестовой лаборатории. Но фактически, в заоблачных цифрах есть некий элемент лукавства.
Для того, чтобы понять в какой момент цифры из скромных реальных превращаются в красивые виртуальные, нужно разобраться с тем, что такое контраст и как его измеряют.
Контраст - это разница в яркости самого темного (в нашем случае, черного) и самого светлого (белого) изображений, которые может показать тестируемое средство визуализации. Числовое выражение этой разницы и заложено в обозначении контраста. Например 1000:1 означает что светлый участок картинки в 1 000 раз ярче темного.
Существует два основных способа измерения контраста. Оба основаны на принципе сравнения освещенности белого и черного цвета, проецируемых проектором, но подходы принципиально разные. Способ измерения «по шахматному полю» подразумевает измерение контраста в пределах одного кадра состоящего из восьми черных и восьми белых квадратов. Сначала определяется освещенность центров каждого квадрата, а затем соотношение усредненных результатов (для черного и для белого цвета) и дает искомое соотношение. Для большинства лучших DLP проекторов это значение не превышает 600:1, а для 3LCD редко заходит за отметку 400:1. Как видите - цифра не очень эффектная. Эти цифры Вы не найдете в спецификации проектора, их можно увидеть лишь на страницах некоторых специализированных изданий, обладающих собственными лабораториями для измерения контраста.
Второй способ измерения контраста называется Full on/off и дает значения более интересные с точки зрения маркетигна. По методике Full on/off оценивается яркость отображения полностью черного и полностью белого поля. Этот метод позволяет получить более высокие показатели, которые не редко публикуются в спецификациях проекторов. Значения сильно варьируются в зависимости от технологии визуализации и составляют порядка 2500:1 для большинства DLP проекторов и до 1000:1 для 3LCD. Топовые модели проекторов обеих технологий обладают уровнем контраста порядка 5000:1. Но и эти значения показались небольшими для маркетологов, поэтому они решили немного схитрить.
Значительная часть современных кинотеатральных проекторов средней и высокой стоимости сегодня оснащены системами повышения контраста, позволяющими изменять яркость изображения в процессе кинопоказа. Принцип действия прост. При отображении контента, отверстие ирисовой диафрагмы и, в некоторых случаях, яркость лампы, постоянно меняются подстраиваясь под освещенность каждого конкретного кадра (или короткой серии кадров). В темной сцене величина светового потока уменьшается, в светлой увеличивается. Это позволяет увеличить уровень контраста воспринимаемый взглядом благодаря тому, что зрительный аппарат человека воспринимает темные цвета, относительно наиболее яркого светлого. Если уменьшить общую освещенность кадра, темно серый цвет мы будем воспринимать как черный.
В целом метод хорош, но не учитывает одной простой вещи: полностью светлых или полностью темных кадров не бывает. Если в светлом кадре есть темные объекты, динамический режим делает их более светлыми, бледными, а небольшие яркие участки на темном фоне будут выглядеть более темными, серыми. При работе в динамическом режиме яркий свет фар в темной сцене не будет слепящим, а темные объекты в светлом кадре будут выглядеть бледно. При том же значении полученном без использования динамического усиления контраста, фары будут светить ярко, а в освещенном кадре темные участки будут действительно темными. Так появились понятия динамически и статический (реальный) контраст. И так появились огромные цифры в 10000:1 и даже 65000:1. Получить эти цифры нетрудно. Нужно перевести проектор в максимально яркий режимом работы лампы и сделать максимально открытую ирисовую диафрагму для белого цвета, а потом максимально закрыть диафрагму и довести яркости лампы до минимума при замере черного цвета. При таких измерениях контраст оказывается куда более солидным - можно получить соотношение в десятки тысяч к одному. Но увидим ли мы это соотношение в одном кадре? Конечно же нет. При таком методе измерения, контраст определяется двумя факторами - реальным контрастом, который обеспечивают матрицы проектора и работой систем повышения контраста. Если значение статического контраста не велико, самая замечательная система динамического контраста не спасет. Например проектору с реальным контрастом 500:1 и динамическим 2000:1 ирисовая диафрагма не поможет - картинка будет выглядеть конечно контрастнее чем у проектора 500:1 без ирисовой диафрагмы, но она очевидно бледнее в ярких сценах и менее детальная в темных, чем картинка проектора с реальным контрастом 1500:1 не использующего динамический режим. А вот для проектора с реальным контрастом 2500:1, динамический режим даст ощутимый прирост контраста без каких либо проблем с отображением конкретных кадров. Ни какого эффекта блеклой картинки уже не будет. Этим объясняется успех DLP проекторов с контрастными DMD чипами DarkChip2.....DarkChip4 и 3LCD проекторов с матрицами D6...D7, с технологией C2Fine, оснащенных системами динамического контраста.
Конечно, в идеале иметь столь высокий статически контраст, чтобы можно было обойтись без диафрагмы, но исходя из существующих технических возможностей, оптимальным решением является использование матриц с максимально высоким (из доступного) показателем реального контраста, с возможностью его увеличения динамическим способом.
Нижний ряд: низкий уровень реального контраста с различным положением ирисовой диафрагмы (закрыта слева и открыта справа).
Обратите внимание на отображение черных полос по краям кадра - изменение их освещенности при работе диафрагмы неизбежно
Сам принцип работы ирисовой диафрагмы вполне физиологичен и подсмотрен (как многие другие технические хитрости) непосредственно у матушки природы. Человеческий глаз способен воспринимать сравнительно небольшой диапазон контраста (перепадов яркости между самым темным и самым светлым предметом). Для того, чтобы видеть и в полумраке, и при ярком солнце, глаз имеет собственную диафрагму - радужную оболочку, движения которой уменьшают или увеличивают отверстие зрачка (относительное отверстие ирисовой диафрагмы в проекторе). От этого изменения, меняется освещенность сетчатки, а следовательно меняется диапазон яркостей, в пределах которых способна эффективно работать сетчатка глаза. Переходя с яркого солнца в темное помещение мы некоторое время не различаем ничего, потому что глаз подстроен под большую освещенность, как только зрачок раскрывается, мы начинаем различать отдельные детали и предметы. Совершенно аналогично работает и ирисовая диафрагма, только скорость изменения ее отверстия предельно высока. На современных кинотеатральных проекторах изменение освещенности меняется со скоростью смены кадров. В результате, зритель практически не замечает работы самой диафрагмы и воспринимает разницу между светлыми и яркими сценами большей, чем она есть на самом деле.
Помимо аппаратных средств повышения контраста, есть простые решения, позволяющие естественным образом усилить контрастность видимого изображения. Самый простой, но, увы, не всегда достижимый способ - обеспечение абсолютного затемнения. Но даже имея в домашнем кинотеатре светлые стены и потолок, неизбежно создающие паразитную засветку, есть смысл исключить прочие источники света: свет идущий из соседних комнат и из окон необходимо отсечь с помощью штор, жалюзи и плотно закрывающихся непрозрачных дверей. Еще один способ улучшить контраст - это сочетать яркий проектор с экраном серого, а не привычного белого цвета. Серое полотно экрана делает черный цвет более глубоким и насыщенным, повышая тем самым видимый контраст. И последний способ - это черное светопоглощающее обрамление вокруг проецируемого изображения. Благодаря особенностям зрительного восприятия, черная рамка дает эффект усиления контраста вписанного в нее изображения (при этомчерные полосы, появляющиеся при отображении сверхширокоформатного кино, конечно должны не должны попадать на светлое поле экрана).
Именно по этой причине, все качественные экраны имеют черную рамку, а во всех больших кинотеатрах есть специальные системы черных штор-кашет, формирующих рабочее поле полностью совпадающее по форме и размерам с кадром фильма. И именно по этой причине мы так много внимания уделяли вопросу правильного сочетания форматов изображения, проектора и экрана.
«А чего ради все эти ухищрения?», спросите Вы, «зачем уделять столько внимания вопросу контраста?». Ответ прост. Высокий контраст позволяет сделать изображение на экране максимально близким к реальному. Контрастность придает изображению объем, обеспечивает ощущение глубины при отображении темных сцен.
Комментариев нет:
Отправить комментарий