Как новые форматы Ultra HD и 4К совершат цветовую революцию. Часть первая [перевод], статья. Журнал "Stereo & Video"

Не так важна контрастность изображения, как правильная цветопередача. На первом месте должны быть правильные цвета. А результат (в идеале) должен быть таким, чтобы зритель видел мир в буквальном смысле глазами съемочной группы. Многие годы нам приходилось мириться с тем, что наши телевизоры передают ограниченное количество цветов, но все меняется.

---

---

О том, что разрешение матриц, частоты процессоров и емкость дисков растут не по годам, а по месяцам, мы все хорошо осведомлены. Но как только дело касается качественной стороны — цветопередачи, тут же прогресс как будто бы останавливается. Десятки лет мы там же, где начинали первые телеинженеры. Однако новые технологии и стандарты наконец раздвинут границы видимого в буквальном смысле — мы увидим больше цветов и более точные цвета. Предлагаю вашему вниманию первую часть статьи «Ultra HD 4K TV color, part I: Red, green, blue and beyond». С тех пор как начались первые телевизионные трансляции, прошло уже 50 лет, а настоящих прорывов в сфере цветопередачи практически нет. Даже первые модели плоских HD-телевизоров, появившихся в начале в 2000-х, ничего не поменяли в наших представлениях о цвете. Картинка на экране стала четче, но не обзавелась натуральными цветами. На самом деле, технологии в телевизорах высокого разрешения тех лет были уже устаревшими. Сейчас наконец-то все может измениться. Новые цветовые стандарты значительно улучшат картинку, сделают ее реалистичной. Это первый серьезный шаг со времен появления HD.

Тестовый паттерн Philips PM5544

Тема, затронутая мной, довольно обширна, поэтому я разделю статью на две части. Сейчас поговорим о природе цвета и о том, как цвета передаются экраном телевизора. Во второй части я расскажу о будущем цветного телевидения.

«Что такое хорошо, а что такое плохо?»

Есть два типа создания определенного цветового оттенка: аддитивный и субтрактивный. В системе субтрактивного синтеза основными являются голубой, пурпурный и желтый (CMY) — оттенки появляются как результат вычитания из белого света спектральных составляющих (отражение). Тогда как в системе аддитивных цветов оттенок получается путем смешивания трех основных — красного, зеленого и синего (RGB). Именно смешиванием световых лучей мы и получаем на мониторе, телевизоре или другом экране цвета, отличные от тройки «главных».

Например, если соединить красный и зеленый — получится желтый. Намешаешь зеленый и синий — увидишь голубой. Пурпурный — это результат соединения синего и красного. Если добавить какого-то цвета больше, а другого меньше, то получатся более тонкие оттенки. Выходит, что при смешивании основных цветов получается окружающее нас цветовое разнообразие. Кстати, любопытный факт — дополнительные аддитивные цвета — это основные субтрактивные цвета (и наоборот).

Наверное, проще все это понять на картинках. Используем диаграммы Венна:

Основные субтрактивные цвета (голубой, пурпурный, желтый)
и их дополнительные цвета (красный, зеленый, синий)

Основные аддитивные цвета (красный, зеленый, синий)
и их дополнительные цвета (желтый, пурпурный, голубой)

Главный вопрос: что такое цвет?

Если говорить научно, цвет — это характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона. Однако помимо научной объективной части, когда дела касается систем отображения, интересна и часть субъективная. Если я попрошу вас, например, подумать о чем-нибудь красном, то вы подумаете о яблоке? Или для вас эталоном «красного» является пожарная машина? Бывает кирпичный красный, малиновый, алый и т.д. О каком именно красном идет речь? Вот в этом и проблема. Тут нужны еще дополнительные пояснения, а не просто «красный».

Тестовый паттерн LCG 16:9

Если бы в мире телевидения у всех было свое собственное видение красного, получилась бы полная неразбериха. Один телеканал показывал бы более-менее натурально, другой бы превращал все в кислотный тон и так далее. В итоге нам пришлось бы настраивать телевизор отдельно под каждый канал.

Но существует стандарт Rec.709. Он-то и определяет, какими должны быть основные цвета (красный, зеленый и синий) и их дополнительные (пурпурный, голубой и желтый). В соответствии с этим стандартом работают все телекомпании и производители телевизоров.

Как правило, новый телевизор не будет сразу (без настройки) отображать цвета корректно (так, как вам нужно). Однако сейчас производители с завода встраивают различные готовые режимы цветопередачи: кино, стандарт, динамический, игры и т.д., которые подходят под определенные условия просмотра и тип контента.

Тестовый паттерн телекомпании Deutscher Fernsehfunk (DFF)

К сожалению, стандарт Rec. 709 устарел. Он основан на возможностях цветопередачи ЭЛТ-телевизоров тех лет. Таких телевизоров уже давно нет, а стандарт все еще жив. На самом деле нельзя сказать, что Rec. 709 — ужасный формат. Он вполне адекватен обычному телевидению. Но ведь телевизоры не способны передавать все цвета, что мы видим глазами в реальной жизни — по-настоящему глубокий красный, зеленый и синий цвета попросту невозможны в рамках этого стандарта.

И вот наступило время перехода на новые 4К/Ultra-HD-телевизоры. Это отличный повод сменить наконец и цветовой стандарт, заменив на что-то более прогрессивное. Хорошо, что это поняли и производители телеоборудования. Сейчас идут обсуждения и уже формируются стандарты, призванные улучшить цветопередачу. О том, что уже есть и какие выгоды получит потребитель, я расскажу во второй части статьи. А пока затрону тему важности цветопередачи.

Почему важны правильные цвета

Во всех телевизорах задействован один и тот же принцип. Каждый пиксель дисплея разбит на три ячейки (субпиксели) — для красного, зеленого и синего цветов соответственно. Все цвета получаются в результате того, сколько света подается на каждую ячейку. Но кто должен определять, какими должны быть цвета и какой яркости им быть?

Давайте я покажу вам два изображения — на каком из них цветопередача верная?

Правильные цвета — это те, которые видел и хотел передать автор фотографии. В данном случае первый вариант — правильный. Хотя вторая картинка более сочная и яркая, но действительности она не соответствует.

Хорошо, а что насчет этого:

Здесь вообще дело серьезное. От достоверности цветопередачи зависит то, как выглядит весь пейзаж. На второй картинке все правильно. А если ваш телевизор сам подберет настройку и покажет первую (с яркой зеленью), то выйдет, что замысел автора (например, показать высыхающие деревья) не будет передан.

Итог

Не так важна контрастность изображения, как правильная цветопередача. На первом месте должны быть правильные цвета. А результат (в идеале) должен быть таким, чтобы зритель видел мир в буквальном смысле глазами съемочной группы.

Многие годы нам приходилось мириться с тем, что наши телевизоры передают ограниченное количество цветов, но все меняется. Я расскажу вам о будущем цветопередачи во второй части.

---

Подготовлено по материалам журнала "Stereo & Video", март 2015 г. www.stereo.ru