rec 709 что это такое
Как новые форматы Ultra HD и 4К совершат цветовую революцию. Часть вторая [перевод]
Мы на пороге цветовой революции. Стандарты Rec.2020 и DCI P3 изменят наше представление о реалистичности изображения на экране. Больше оттенков, шире динамический диапазон, точнее каждый цвет. Ведь самая слабая сторона всех телевизоров — цветопередача. И это плохо. Чем точнее и реалистичнее цвета, тем картинка на экране живее и натуральнее. Несмотря на то, что высокое разрешение пришло в индустрию уже давно, работа с цветом ведется практически на том же уровне, что и в ЭЛТ-телевизорах. Современные модели способны выдать гораздо больше цветов, но все упирается в контент и спецификации, разрабатываемые под устаревшие форматы.
Скоро все изменится. На подходе новые стандарты цветопередачи, которые изменят наше представление о возможностях телевизоров. Наконец-то мы увидим телевидение 21 века.
Если вы еще не прочитали первую часть статьи, настоятельно советую это сделать — там я рассказывал, как получаются цвета и оттенки на экране телевизора. А в этой я расскажу, как изменится цветопередача в скором будущем.
Самый маленький треугольник (с черными кругами в углах) — цветовое пространство обычного HD-телевизора. Тот, что побольше (с квадратами) — цветовое пространство DCI P3, а самый большой (с треугольниками) — это стандарт Rec.2020
Итак, чтобы цвета стали реалистичней, необходимо улучшить две вещи: цветовую гамму и глубину цвета (битность изображения). Начнем с гаммы, тут все проще.
Цветовая гамма
Цветовая гамма телевизора — это все цвета и оттенки, которые он может передать. Цветовые пространства бывают разными, посмотрите на картинку цветового локуса выше, она достаточно наглядна.
Самый маленький треугольник показывает цветовое пространство формата Rec.709, его используют в HD-телевизорах. Однако наши глаза способны увидеть гораздо больше цветов, чем дает этот формат. Есть пара хороших примеров тех оттенков, которые в рамках Rec.709 не могут быть переданы — это цвет красной пожарной машины (см. фото ниже) и баклажанный цвет. Идеально передать их Rec.709 попросту неспособен — эти оттенки не входят в его «треугольник».
Расширенная цветовая гамма позволяет нашим телевизорам передавать больше цветов. Если сказать коротко, то у красного, например, будет больше оттенков. На картинке в начале статьи есть еще два треугольника (те, что побольше) — P3 и Rec.2020, это цветовые пространства, которые скоро придут на смену Rec.709. Как сами видите, там цветовые гаммы гораздо более широкие.
Глубина цвета
Другой важный момент — это глубина цвета или цветовая разрядность. Тут все сложнее. У телевизоров нет какой-то бесконечной палитры цветов, чтобы выбирать и создавать всевозможные оттенки. Каждому цвету дан номер. Современные телевизоры используют 8-битную систему, что примерно означает 256 оттенков для каждого тона (не совсем так, но не будем углубляться).
Например, синий под номером «20» будет очень темным (почти черным), а 220-й синий — это светло-голубой.
Если помножить друг на друга (совместить цвета) получится не так уж и мало — всего 8-битами на цвет могут быть представлены 16.7 млн оттенков. Казалось бы, это очень много. Но недостаточно. Наши глаза видят в несколько раз больше.
Сравнение 8-битного и 10-битного отображения градаций серого
Уже сегодня делают телевизоры и 4K-Blu-ray-проигрыватели с 10-битной системой. Это означает, что у каждого цвета получается 1024 оттенка. Гораздо интереснее! Картинка получается натуральней.
А если соединить улучшенную разрядность и расширенную цветовую гамму, то мы получим огромный скачок «цветового реализма».
Кроме того, 8-битное «описание» цветов ограничивает и детализацию картинки, если говорить о контрастности и яркости.
Многое зависит от ваших глаз
Я уже много раз говорил о том, что телевизоры со светодиодной (LED) подсветкой (включая те, что с технологией «квантовых точек» QD) дают насыщенные яркие цвета и более точную цветопередачу. По сути, это будто вы рисуете ту же картину, но только вам дали более дорогие и качественные краски.
Тут все дело в нашем восприятии цветов. Сама по себе LED-подсветка дает более узкий спектр света, если сравнивать с флуоресцентными лампами, которые раньше использовались в ЖК-телевизорах. В случае с QD-телевизорами спектр становится еще точней. В итоге получается достичь очень чистого требуемого оттенка. А чем «чище» тон, тем он кажется более ярким — такова природа нашего зрения. Например не такой «концентрированный» красный на старых телевизорах будет выглядеть менее ярким, чем на LED, и уже тем более на QD-моделях. В итоге более точное воспроизведение цветов, задуманных создателями контента.
Однако есть и обратный эффект. Чем чище цвет, тем больше вероятность, что люди увидят его по-разному. От этого никуда не денешься, у каждого из нас есть свои особенности устройства глаза, значительных отличий нет, но некоторая разница присутствует. Другими словами, я могу видеть абсолютно реалистичный красный (как в жизни), а вам тот же цвет будет казаться не таким реалистичным. И мы оба правы.
Помните историю с платьем? Кто-то видел его бело-золотым, а другие сине-черным. В этом и скрыта проблема. Никто из нас не может точно знать, как другой видит какой-либо цвет, все субъективно.
Значит ли все это, что одна и та же модель нового телевизора может получить отрицательные и положительные отзывы только потому, что все видят цвета по-разному? Такое может быть, однако я думаю, что производители решат проблему и найдут ту переходную точку, когда все будут видеть «хорошие» цвета. Надеюсь, мы не будем смотреть один и тот же фильм и спорить о качестве цветопередачи.
О Blu-ray-дисках формата 4K
Что касается новых Blu-ray-дисков с разрешением 4K, то тут все более-менее хорошо. На одном и том же диске может храниться информация, которая будет по-разному отображаться в зависимости от типа телевизора — если запустить диск на «обычном» 4K-телевизоре, то видео проиграется в рамках стандарта Rec.709, а если просмотреть тот же диск на телевизоре с расширенной цветопередачей, то и контент (видео) изменится в соответствии с форматом.
Прототип 4К Blu-Ray-проигрывателя от Panasonic
Короче говоря, специальные 4K-Blu-ray-диски для расширенной цветопередачи не понадобятся. Это плюс.
Rec. 2020 или DCI P3
Сейчас ведется много споров и дискуссий касательно новых стандартов. С одной стороны, у Rec.2020 намного больше цветов, чем у Rec.709, но с другой — индустрия еще не готова к переходу на Rec.2020. Плохо это или хорошо? Мне кажется, что есть куда стремиться, а значит — хорошо. Вероятней всего, с Rec.709 телевидение перейдет на стандарт DCI P3. Именно это цветовое пространство используется в современных кинотеатрах. Стандарт уже хорошо знаком студиям, есть большая вероятность, что скоро появятся ремастированные версии старых фильмов, подогнанные под новый стандарт.
Несмотря на то, что вероятность перехода на P3 более высока, это не значит, что Rec.2020 забудут — сейчас DCI P3, а потом Rec.2020. Думаю, переход от формата к формату не станет слишком сложной задачей, это как добавить новый саундтрек к уже отснятому материалу.
Почему именно сейчас?
Все эти разговоры о расширенной цветовой гамме идут уже не первый год. Некоторое время назад появился стандарт цветового пространства xvYCC (он же x.v.Color) — способ объединить расширенную гамму цветов и обычный HD-сигнал. Однако его так и не задействовали. Почему же сейчас все изменится?
Граница возможностей между HDMI версий 1.4b и 2
Потому что сейчас все стало цифровым, а потоковый контент легче улучшать. Появился HDMI 2.0, и он тоже играет свою роль — большая пропускная способность дает возможность передать больше информации, что упрощает задачу. Конечно, я не могу сказать, что процесс прост, как прогулка летним днем по парку, но то, что сейчас все проще, чем раньше, это точно.
Подведем итог
Для нас лучше всего то, что производители телевизоров уже начали постепенно задействовать новые технологии. Все не так быстро и просто, как, например, установить новое приложение на Smart TV, но зато мы получим и другие «бонусы». Вероятность того, что ваш новый телевизор обладает поддержкой расширенного цветового пространство довольно высока. А если не торопиться и подождать пару лет, то вы точно купите именно такой телевизор.
Вообще уже в этом году стоит ожидать довольно серьезных улучшений в области реализма цветов. Контент скоро появится, и повезет тем, у кого будут подходящие телевизоры и 4K-Blu-ray-проигрыватели.
Rec 709 что это такое
Из всех компонентов проектора, функционирующего на базе технологии DLP, наибольшее влияние на цвет изображения оказывает цветовое колесо. Достижение идеального баланса корректной цветопередачи и яркости требует высокой точности и строжайшего контроля качества. Поскольку даже самые незначительные различия (на наноуровне) влекут за собой существенные отклонения в части цветового спектра, технология BenQ CinematicColor™ предусматривает использование прецизионных наноэталонов, с помощью которых осуществляется проверка более 20 комбинаций угла для задания цвета и покрытия цветового колеса. При изготовлении на каждое цветовое колесо осторожно наносится покрытие особо чистого цвета в соответствии с требованиями стандарта Rec. 709, которое гарантирует воспроизведение голливудских фильмов в их истинном цвете.
При использовании проекторов для создания домашних кинотеатров избыточная яркость может повлечь за собой снижение динамической контрастности и, как следствие, затемнение картинки и снижение цветности. Необходимая проекционная яркость зависит от внешнего освещения, проекционного расстояния, индивидуальных предпочтений в части комфорта для глаз, срока службы и производительности проектора. Специалисты Общества инженеров кино и телевидения (SMPTE) доказали, что идеальным является диапазон яркости 12–22 фут-ламберта, что подтверждается и на практике кинотеатрами по всему миру. Для домашних проекторов с экраном 120 дюймов и коэффициентом усиления 1,0, оптимальная яркость составляет от 1000 до 2000 ANSI-люменов.
Каждый проектор CinematicColor™ подвергается тестированию с помощью специальных инструментов и программного обеспечения с целью правильной настройки относительно заданной цветовой температуры источника света D65, осуществления гамма-коррекции, а также настройки уровней черного и белого, баланса «по серому», согласования цветов RGBCMY, оттенков, насыщенности, яркости и производительности при использовании различных интерфейсов в соответствии с рекомендациями ITU-R. 709.) Обеспечивая индивидуальную заводскую калибровку каждого проектора CinematicColor™, протокол которой впоследствии включается в комплект его поставки, BenQ является единственной компанией в отрасли, которая в части цветового охвата и гамма-калибровки придерживается настолько высоких стандартов, которые фактически превосходят требования Rec. 709.
*Протоколы заводской калибровки входят в комплект поставки проекторов серий CinePro и CinePrime (кроме моделей X12000, W8000 и W3000)
Каким бывает цветовое пространство мониторов и телевизоров и что это такое
Содержание
Содержание
Изображение, выдаваемое мониторами стандартизировано в наиболее существенных его составляющих: разрешение, частота смены кадров, глубина цвета, гамма, цветовое пространство.
Для построения математической модели восприятия цвета человеком двое ученых — Джон Гилд и Дэвид Райт, независимо друг от друга, провели эксперименты на людях с нормальным зрением.
По результатам этих экспериментов в 1931 году был принят стандарт CIE XYZ, легший в основу почти всех прочих стандартов, в которых так или иначе упоминается цвет. Конечно же эта модель неидеальна.
Например, большую часть цветов этого пространства невозможно увидеть в реальности. Области, увеличенные в 10 раз для наглядности, внутри которых цвета для большинства людей неотличимы друг от друга — весьма неравномерны.
Зато эта диаграмма очень удобна для описания цветовых охватов реальных устройств. Прямая линия между двумя цветами на диаграмме показывает те цвета, которые можно получить при их смешении в разной пропорции. Достаточно знать длину волны и ширину пиков основных цветов чтобы без сложных расчетов найти координаты точки прямо на диаграмме.
Существуют альтернативные пространства, отображающие полный цветовой охват, со своими особенностями. Например, CIE Lab в котором из-за нелинейных преобразований сравнивать мониторы неудобно. Но удобно сравнивать печатающие устройства, из-за того, что цвета рассматривается относительно точки белого, которая для напечатанного изображения меняется в зависимости от освещения.
О наиболее распространенных цветовых пространствах и будет рассказано в данном материале.
Стандарты аналогового телевидения. NTSC, SAMPT-C, PAL/SECAM, REC.601
NTSC стандартом на цвет обзавелся в 1953 году. В те далекие времена телевизоры обеспечивали очень широкий цветовой охват, но используемый люминофор оставлял длинные шлейфы и не давал достаточно яркой картинки, что привело к постепенному отказу производителей от этого стандарта.
В итоге появился стандарт SAMPT-C, учитывающий реальный цвет в телевизорах, который продолжили использовать в вещании NTSC.
Этой неразберихой (использование одного названия как для стандарта цветового пространства, так и системы вещания) пользуются хитрые производители, беря для расчётов процента охвата относительно NTSC (NTSC 1953) другой стандарт цветового охвата SAMPT-C (NTSC 1976) устройство на бумаге выглядело «круче» чем на самом деле. В современности стандарт цветового охвата NTSC (1953 года) нигде кроме маркетинга не используется
Чуть позже разработали другие стандарты телевиденья PAL/SECAM, которые описываются единым стандартом REC.601. В современном цифровом мире единственное подходящее его применение — оцифровка кассет, с последующей конвертацией в другое, более подходящее, пространство.
Но есть еще кое-что. Декодеры h.264 в зависимости от размера изображения по-разному преобразуют закодированную информацию о цвете в итоговые значения RGB. В зависимости от размеров изображения иногда неверно используется стандарт REC.601 вместо REC.709. Это проводит к искажению цветов либо в красноватую, либо в желтоватую область.
sRGB, REC.709
sRGB и REC.709 появились примерно так же, как SAMPT-C — чтобы навести порядок в том хаосе, который устроили производители мониторов. И то, что он так свободно перешел на ЖК-панели, можно считать чудом — принцип получения итоговой картинки разный (разные люминофоры, фильтры и так далее). Интересная особенность стандарта — он не имеет постоянной оптоэлектронной световой характеристики(гаммы).
Изначально обратную гамму использовали для компенсации неравномерности светимости люминофора от уровня сигнала управляющего током луча кинескопа, (производителям так было проще) чтобы итоговое изображение выглядело максимально близко к оригиналу. Но современным мониторам это не так уж и необходимо — они могут работать с любой гамма-функцией.
Сейчас гамма нужна для оптимального распределения информации о цвете на числовой последовательности бит. К примеру, в стандарте вещания HDTV (REC.709) числа 0-15,236-255 нужны для синхронизации кадров хотя реально для этой цели используются только 0 и 255. Чтобы учесть потерю этой части диапазона была подобрана соответствующая гамма функция. А что будет с изображением при подаче REC.709 сигнала на sRGB-монитор видно при неправильной настройке HDMI в драйвере видеокарты.
Так вот, несмотря на то, что везде для sRGB указывается гамма 2,2, на самом деле гамма меняется от 1 до 2,4.
Синий — локальное значение гаммы sRGB, пунктир — гамма 2,2, красный — гамма sRGB.
Сделано это как раз для оптимального распределения цвета по битам с учетом отражения освещения в комнате на экране монитора.
А еще все привыкли к тому, что точка белого указывается в кельвинах (к примеру, 6500К), но и это «неправда». По стандарту белый цвет используемый в sRGB соответствует дневному белому при полуденном солнце, выглядит немного зеленее привычного 6500К и называется D65.
Пока что sRGB — это стандарт цвета для интернета. Именно в этом пространстве стоит работать создателям изображений, дизайнерам, фотографам, ориентирующимся на цифровые публикации. А вот создателям видеоконтента стоит использовать другой стандарт — REC.709, у которого, несмотря на тот же самый цветовой охват, есть отличия в уровне точек черного и белого.
Еще одна особенность sRGB — отношение производителей мониторов к этому стандарту. Даже заявляя заводскую калибровку в sRGB, по факту от стандарта может отличаться все, кроме основных цветов, что осложняет работу. Обращайте внимание на обзоры.
AdobeRGB
Adobe RGB считается стандартом в печати, из-за того, что координаты основных цветов для подобраны таким образом, чтобы точно перекрывать swopCMYK — стандарт цветового охвата для печати 4 красками. В области голубого цвета у sRGB очень большие проблемы. Даже дешевенький домашний струйный принтер дает более насыщенный голубой цвет, чем дорогущий дизайнерский монитор, поддерживающий только sRGB.
Точка белого в Adobe RGB не D65, а D50 как соответствующая белому цвету на высококачественной бумаге. Который может доставить кучу неприятностей даже в любительской печати из-за принципа своей работы. Это вещество, преобразующее ультрафиолетовую часть спектра в синий цвет, что делает желтоватую низкосортную бумагу на вид яркой и белой, а отпечатки на такой бумаге сильно меняют цвета в зависимости от источника света.
Картинка, предназначенная для sRGB с отключенным управлением цветом, на таком мониторе, будет заметно отличаться от оригинального цвета, из-за того, что зеленая компонента не только дальше от точки белого, но еще и немного сдвинута в сторону от линии «точка белого/точка зеленого».
Такое пространство не подходит для потребления контента, цвета получаются нетолько более насыщенными, но и меняют оттенки, что больше всего заметно на лицах, к цвету которых глаз более чувствителен. По той же причине создателям контента, не занимающимся печатью, такое пространство доставит больше проблем чем пользы — практически никто не увидит изображение в изначальном виде.
Чтобы использовать такой монитор как следует, к нему потребуется колориметр-спектрофотометр для точной калибровки как самого монитора, так и принтера, источники света D50 и D65 для контроля отпечатков, помещение без окон, окрашенное серой краской. И всё это для того, чтобы исключить влияние внешнего освещения на восприятие цвета. В противном случае это будет просто монитор с насыщенными зелеными и голубыми цветами.
Из-за слишком широкого охвата может наблюдаться эффект постеризации на 8-битных панелях, а калибровка через LUT видеокарты в более «узкие» пространства только усиливает этот эффект. Поэтому в таких мониторах 14-битный LUT в самом мониторе и 10-битный вход — не роскошь, а необходимость.
Но все эти ухищрения недостаточны, когда дело доходит до многоцветных принтеров. Даже обычный потребительский 6-цветный принтер может выйти за пределы возможностей начальных профессиональных мониторов, поэтому превышение охвата монитора над стандартным очень даже желательно.
DCI-P3, Display-P3, P3-D65
Изначально DCI-P3 был стандартом для кинотеатров.
У оригинального стандарта яркость точки белого всего 45 нит (кд/м²) и заметен зеленоватый оттенок, а используемая гамма 2,6. Большинство мониторов даже если выкрутить яркость на минимум, всё равно будут заметно ярче чем полагается экрану в кинотеатре.
Поэтому у стандарта появились адаптации для потребительской техники — Display-P3, P3-D65, отличающиеся точкой белого, и гаммой, которую приняли за 2,2. Общего у них с изначальным стандартом — только основные цвета.
Этот стандарт планируется в качестве замены sRGB. Своим приходом в массы в скором будущем он будет обязан квантовым точкам — дешёвому люминофору позволяющим получить практически любой цвет без применения редкоземельных металлов.
Мониторов, обеспечивающих достаточный уровень покрытия будущего стандарта, становится все больше, но сейчас это вызывает некоторые сложности. Хотя браузеры и научились преобразованию цвета, для этого им требуется знать охват монитора. А Windows 10 знать не знает об этом стандарте. И если вы стали счастливым обладателем монитора с цветовым охватом отличным от sRGB, то при отсутствии настроек это может привести к искажению цветов.
В отличии от Adobe RGB у семейства P3 охват расширен не только в области зеленых, но и красных оттенков. Это приводит к чрезмерно насыщенным, «кислотным» цветам. Чтобы избежать этого достаточно скачать соответствующий профиль и назначить его по умолчанию для монитора.
К сожалению, производители и обзорщики не часто балуют профилями мониторов, а калибровка стоит денег, которые не хочется тратить. В таком случае поможет стандартный профиль, делающий просмотр интернета более приятным.
REC.2020 REC.2100
Новейший формат для цифрового телевидения — REC.2020 REC.2100. Из-за того, что используются монохромные цвета, даже квантовые точки не смогут обеспечить такого охвата, а значит бюджетных устройств с 100% покрытием в обозримом будущем не предвидится. Скорее всего это цветовое пространство ожидает судьба контейнера —цветового пространства, не соответствующего ни одному реальному устройству, но используемое для хранения информации о цвете, чтобы уже само устройство выполнило преобразования цвета в соответствии со своим возможностями. Это уже происходит на YouTube. Где для правильного отображения цвета видео в формате HDR, перед загрузкой рекомендуется конвертация именно в пространство REC.2020.
Заключение
В первую очередь при покупке монитора следует помнить, что отклонение более чем на 5% от стандартного цветового охвата в большую сторону ведет к существенному изменению цвета, которое без калибратора практически не исправить. А отклонение в меньшую сторону ничем не исправить.
Заводская калибровка вовсе не гарантирует, что монитор будет пригоден для работы.
Как ни странно, несмотря на явное желание производителей сделать DCI-P3 новым стандартом мониторов «по умолчанию», Windows 10 даже не знает о существовании этого пространства. Для того чтобы это исправить потребуется вручную назначить монитору соответствующий профиль.
Но это все настолько заморочено, что даже разработчики ПО и оборудования допускают ошибки.