Nhận thức về màu sắc và TV của bạn

by Robert Silva

Nhận thức màu sắc trong thế giới thực và trên TV của bạn

Trở lại năm 2015, một câu hỏi đơn giản về màu sắc một trang phục cụ thể đã gây ra sự quan tâm rộng rãi về cách chúng ta cảm nhận màu sắc. Thực tế là, khả năng cảm nhận màu sắc là phức tạp và không chính xác.

Những gì chúng tôi thực sự thấy

Đôi mắt của chúng tôi không nhìn thấy (các) vật thể thực sự, những gì bạn thực sự thấy là ánh sáng phản xạ ra khỏi vật thể. Màu mắt bạn nhìn thấy là kết quả của những bước sóng ánh sáng được phản xạ hoặc hấp thụ bởi vật thể. Tuy nhiên, nó không chắc rằng màu sắc bạn nhìn thấy là hoàn toàn chính xác.

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhận thức màu sắc

Nhận thức màu sắc trong thế giới thực bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố:

Thuộc tính vật lý của một vật thể: Các bước sóng ánh sáng mà vật thể phản chiếu hoặc hấp thụ một cách tự nhiên do trang điểm vật lý của nó.
Thời gian trong ngày: Vật thể được nhìn thấy vào buổi sáng, buổi chiều hoặc ban đêm.
Vị trí: Vật thể được nhìn thấy trong ánh sáng ngoài trời (ngày nắng hoặc nhiều mây) hoặc ánh sáng trong nhà nhân tạo (và loại ánh sáng trong nhà).
Nhận thức về màu sắc: Các biến thể tự nhiên trong cách mỗi cặp mắt người nhận biết các bước sóng màu.
Mù màu: Những thay đổi không tự nhiên về cách một số người nhìn thấy bước sóng màu.

Ngoài nhận thức màu sắc trong thế giới thực, trong ảnh, in và video có các yếu tố bổ sung cần xem xét:

Dụng cụ được sử dụng trong chụp ảnh: Khả năng của máy ảnh để phát hiện các bước sóng màu kết hợp với thời gian trong ngày và vị trí.
Thiết bị hiển thị được sử dụng để tái tạo hình ảnh: TV, Máy chiếu video, In các hình ảnh tái tạo bằng các phương pháp khác nhau.
Hiển thị hoặc hiệu chuẩn máy in: Nếu xem hình ảnh trong bản in hoặc thiết bị hiển thị video, tiêu chuẩn được sử dụng để hiệu chỉnh thiết bị để tái tạo màu ảnh hưởng đến những gì bạn thấy.

Mặc dù có những điểm tương đồng và khác biệt về nhận thức màu sắc liên quan đến các ứng dụng ảnh, in và video, chúng ta hãy không ở phía bên video của phương trình.

Chụp màu

Đầu tiên, bạn phải "chụp" hình ảnh. Một máy quay video phải nhìn thấy ánh sáng phản chiếu các vật thể và đi qua thấu kính. Ánh sáng đi vào bao gồm tất cả các màu được phản chiếu từ (các) đối tượng mục tiêu. Ánh sáng đó đi vào ống kính và chạm vào một con chip (trong những ngày cũ, trước khi các con chip, ánh sáng phải đi qua một ống chân không được chế tạo đặc biệt).
Khi ánh sáng chiếu vào chip, có một quá trình được sử dụng bởi chip và mạch hỗ trợ, chuyển đổi ánh sáng thành các xung điện tương tự hoặc các mã số (1, 0). Tín hiệu được chuyển đổi này sau đó được gửi đến thiết bị nhận (trong trường hợp này là TV hoặc máy chiếu video) sẽ chuyển đổi xung điện (analog) hoặc mã số điện tử trở lại thành hình ảnh được hiển thị hoặc chiếu lên màn hình. Tuy nhiên, đây là nơi nó trở nên phức tạp. Khi máy ảnh nhận được ánh sáng phản xạ khỏi một vật thể tại một điểm nhất định trong thời gian và thiết bị hiển thị phải trình bày màu của kết quả được chụp chính xác.

Vì thiết bị chụp hoặc hiển thị có thể tái tạo tất cả các màu được phản ánh từ các vật thể thực, cả hai thiết bị đều phải "đoán" dựa trên các tiêu chuẩn màu "nhân tạo" cụ thể, có nền tảng của nó, ba màu cơ bản mô hình. Trong các ứng dụng video, mô hình ba màu được thể hiện bằng Đỏ, Xanh lục và Xanh lam. Các kết hợp khác nhau của ba màu cơ bản theo các tỷ lệ khác nhau được sử dụng để tái tạo màu xám và tất cả các sắc thái màu mà chúng ta thấy trong tự nhiên.

Hiển thị màu qua TV hoặc Máy chiếu video

Vì không có sự chính xác dứt khoát về cách con người cảm nhận màu sắc trong thế giới tự nhiên, và có những hạn chế bắt màu chính xác bằng cách sử dụng máy ảnh. Làm thế nào điều này được hòa giải trong môi trường gia đình khi xem TV hoặc máy chiếu video?

Câu trả lời là hai lần, loại công nghệ được sử dụng cho phép máy chiếu TV / video hiển thị hình ảnh và màu sắc, và tinh chỉnh khả năng hiển thị màu sắc chính xác nhất có thể trong tiêu chuẩn màu được xác định trước.

Dưới đây là tổng quan ngắn gọn về công nghệ hiển thị video được sử dụng để hiển thị cả hình ảnh B & W và màu.

Công nghệ phát xạ

CRT - Một chùm electron có nguồn gốc ở cổ của một ống hình ảnh quét các hàng photpho theo từng dòng để tạo ra một hình ảnh. Khi chùm tia chạm vào mỗi photphor, phosphor sẽ kích thích và tạo ra hình ảnh. Màu sắc được tạo ra bởi các photpho đỏ, xanh lá cây và xanh dương trong sự kết hợp thích hợp để tạo ra một màu cụ thể.
Plasma - Phốt phát được thắp sáng bằng khí tích cực (tương tự như ánh sáng huỳnh quang). Sự kết hợp của các photpho đỏ, lục và lam (được gọi là pixel và pixel phụ) tạo ra màu được chỉ định.
OLED - Công nghệ OLED có thể được thực hiện theo hai cách cho TV. Một tùy chọn là WRGB, kết hợp các phụ con tự phát OLED màu trắng với các bộ lọc màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam, trong khi tùy chọn khác là sử dụng các pixel phụ màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương không có bộ lọc màu bổ sung.

Transmissive Technologies

LCD - LCD điểm ảnh không tạo ra ánh sáng của riêng mình. Để TV LCD hiển thị hình ảnh trên màn hình TV, các pixel phải được "đèn nền". Điều xảy ra trong quá trình này là ánh sáng truyền qua các điểm ảnh bị làm mờ nhanh hoặc sáng lên, tùy thuộc vào yêu cầu của hình ảnh. Nếu các pixel bị mờ đi, rất ít ánh sáng xuyên qua, làm cho màn hình trở nên tối hơn. Màu được thêm khi ánh sáng truyền qua chip LCD và sau đó thông qua các bộ lọc màu đỏ, xanh lục và xanh da trời.
3LCD - Được sử dụng trong chiếu video, hoạt động theo cách tương tự như TV LCD, nhưng thay vào đó, chip phân tán qua toàn bộ nguồn màn hình, ánh sáng trắng được truyền qua ba chip LCD và lăng kính và sau đó chiếu lên màn hình.

Kết hợp truyền phát / phát xạ - LCD với chấm lượng tử

Đối với ứng dụng hiển thị video và truyền hình, Quantum Dot là một tinh thể nano nhân tạo với các đặc tính phát sáng đặc biệt có thể được sử dụng để tăng cường độ sáng và hiệu suất màu được hiển thị trong ảnh tĩnh và video trên màn hình LCD.

Các chấm lượng tử là các hạt nano có các đặc tính phát xạ có thể hấp thụ ánh sáng năng lượng cao hơn một màu và phát ra ánh sáng thấp hơn của một màu khác (giống như các photpho trên TV Plasma), nhưng trong trường hợp này, khi chúng bị trúng các photon từ ánh sáng bên ngoài nguồn (trong trường hợp TV LCD có đèn nền LED màu xanh), mỗi chấm lượng tử phát ra màu của một bước sóng cụ thể, được xác định bởi kích thước của nó.

Chấm lượng tử có thể được tích hợp vào TV LCD theo ba cách:

Đặt bên trong ống thủy tinh mỏng (được gọi là Edge Optic) bên trong cấu trúc nguồn sáng của TV giữa nguồn sáng LED cạnh màu xanh và Light Plate Plate (cấu trúc lan tỏa ánh sáng trên khu vực màn hình) cho LED sáng / TV LCD .
Trên "lớp tăng cường phim" được đặt giữa nguồn sáng LED màu xanh và chip LCD và bộ lọc màu (đối với TV LED / LCD toàn màn hình hoặc Direct-Lit).
Trên một con chip, nơi các chấm lượng tử được tích hợp trực tiếp trên một đèn LED màu xanh để sử dụng ở các cạnh hoặc các cấu hình chiếu sáng trực tiếp.

Đối với mỗi tùy chọn, đèn LED xanh dương chạm vào chấm lượng tử, sau đó được kích thích để chúng phát ra ánh sáng màu đỏ và xanh lục (cũng được kết hợp với Blue phát ra từ nguồn sáng LED). Ánh sáng màu sau đó đi qua các chip LCD, bộ lọc màu và trên màn hình để hiển thị hình ảnh. Lớp phát xạ Quantum Dot bổ sung cho phép TV LCD hiển thị gam màu bão hòa hơn và rộng hơn so với TV LCD mà không cần thêm lớp Quantum Dot.

Công nghệ phản chiếu

LCOS (cũng được gọi là D-ILA và SXRD) LCOS là một biến thể của 3LCD và được sử dụng trong chiếu video. Thay vì truyền ánh sáng qua từng chip LCD và sau đó thông qua bộ lọc màu và ống kính, chip LCD nằm trên đỉnh của một cơ sở phản xạ, do đó khi nguồn sáng màu đi qua chip sẽ tự động được phản xạ và gửi qua ống kính vào màn hình chiếu.

DLP (3-Chip) - Được sử dụng trong Máy chiếu video - Chìa khóa để DLP là DMD (Thiết bị vi gương kỹ thuật số), trong đó mỗi chip được tạo thành từ các gương có thể nghiêng nhỏ. Điều này có nghĩa là mỗi điểm ảnh trên một chip DMD là một tấm gương phản chiếu. Hình ảnh video được hiển thị trên chip DMD. Micromirrors trên chip (mỗi micromirror đại diện cho một pixel) sau đó nghiêng rất nhanh khi hình ảnh thay đổi. Điều này tạo ra nền móng xám cho hình ảnh.
- Trong máy chiếu video DLP 3 con chip, ba nguồn ánh sáng được sử dụng (hoặc ánh sáng trắng truyền qua ba lăng kính). Ánh sáng màu sau đó được phản xạ từ ba chip DLP (tất cả đều là màu xám, nhưng mỗi ánh sáng đều nhận ánh sáng màu khác nhau). Mức độ nghiêng của mỗi micromirror liên quan đến nguồn ánh sáng màu tại bất kỳ thời điểm nào xác định màu sắc trong hình ảnh. Ánh sáng phản xạ sau đó được truyền qua ống kính của máy chiếu đến màn hình.

Kết hợp phản xạ / truyền qua

DLP (1-Chip) - Được sử dụng trong Máy chiếu video - Trong sắp xếp này, có một nguồn ánh sáng trắng đơn được phản xạ tắt của một chip DLD DMD duy nhất. Sau đó, màu sắc được thêm vào khi ánh sáng phản chiếu truyền qua bánh xe màu tốc độ cao, qua ống kính và sau đó đến màn hình.

Để có thêm các giải thích kỹ thuật về DLP, hãy xem bài viết đồng hành của chúng tôi: Khái niệm cơ bản về DLP Video Projector.

Hiển thị màu - Tiêu chuẩn hiệu chuẩn

Vì vậy, bây giờ các thiết bị điện tử và cơ khí đã được nghiên cứu về cách một hình ảnh màu được đưa vào màn hình TV hoặc video của bạn, bước tiếp theo là tìm ra cách các thiết bị đó có thể tái tạo màu sắc chính xác nhất có thể, bất chấp giới hạn kỹ thuật.

Đây là nơi áp dụng các tiêu chuẩn màu sắc trong không gian màu có thể nhìn thấy trở nên quan trọng.

Một số tiêu chuẩn hiệu chuẩn màu cho TV và Máy chiếu video đang được sử dụng hiện tại là:

NTSC - Tiêu chuẩn cơ bản cho màu tương tự (US).
Rec.601 - Cải thiện tiêu chuẩn NTSC cơ bản.
Rec.709 - Để sử dụng với HDTV và Máy chiếu video HD.
Rec.2020 - Được thiết kế để sử dụng với TV Ultra HD 4K và Máy chiếu video.
sRGB - Để sử dụng Chủ yếu trong Màn hình PC để hiển thị đồ họa.

Sử dụng kết hợp phần cứng (colorimeter) và phần mềm (thông thường qua laptop), một người có thể tinh chỉnh khả năng tái tạo màu TV hoặc máy chiếu video theo một trong các tiêu chuẩn trên (tùy thuộc vào thông số màu của TV) thông qua các điều chỉnh được cung cấp trong video / cài đặt hiển thị hoặc menu dịch vụ của TV hoặc máy chiếu video.

Ví dụ về các công cụ hiệu chỉnh video cơ bản mà bạn có thể sử dụng mà không cần kỹ thuật viên, bao gồm các đĩa thử nghiệm, chẳng hạn như Digital Video Essentials, DVD WOW (World of Wonder) DVD và Blu-ray Test, Spears và Munsil HD Benchmark , THX Calibrator Disc, và THX Home Theater Tune-up App cho các điện thoại / máy tính bảng iOS và Android tương thích.

Một ví dụ về một công cụ hiệu chỉnh video cơ bản sử dụng một phần mềm Colorimeter và PC, là Hệ thống Hiệu chỉnh Màu Datacolor Spyder.

Một ví dụ về một công cụ hiệu chuẩn rộng hơn là Calman bởi SpectraCal.

Lý do các công cụ trên là quan trọng, chỉ là điều kiện ánh sáng trong nhà và ngoài trời ảnh hưởng đến khả năng nhìn thấy màu sắc trong thế giới thực, những yếu tố tương tự cũng sẽ phát huy tác dụng của màu sắc trên TV của bạn hoặc màn hình chiếu video, xem xét mức độ hiệu quả của TV hoặc máy chiếu video của bạn.

Điều chỉnh hiệu chỉnh không chỉ bao gồm những thứ như độ sáng, độ tương phản, độ bão hòa màu và điều khiển màu, mà còn các điều chỉnh cần thiết khác, chẳng hạn như Nhiệt độ màu, Cân bằng trắng và Gamma.

Điểm mấu chốt

Nhận thức màu sắc trong thế giới thực và môi trường xem TV liên quan đến các quá trình phức tạp, cũng như các yếu tố bên ngoài khác. Nhận thức màu sắc là một trò chơi đoán hơn là một khoa học chính xác. Mắt người là công cụ tốt nhất mà chúng tôi có và mặc dù trong nhiếp ảnh, phim và video, màu chính xác có thể được gắn thẻ với tiêu chuẩn màu cụ thể, màu bạn nhìn thấy trên màn hình ảnh, TV hoặc video được in, ngay cả khi chúng đáp ứng 100% đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn màu cụ thể, vẫn không thể trông giống hệt như cách nó có thể nhìn trong điều kiện thực tế.