Fra 1'er og 0'er til billede

 

Først er jeg nødt til at introducere jer for en af mine gode venner, CIE diagrammet:

 

 

Dette diagram er kort fortalt en oversigt over alle farver øjet kan se. En hvilken som helst farve vi kan se, kan derfor beskrives med en X og en Y værdi i dette diagram. Eksempelvis er reference-punktet for hvid, punktet der er angivet som D65, plottet ind som x=0.313, y=0.329 (cirka).

 

Et tv er desværre ikke i stand til at gengive alle farver øjet kan se, ikke endnu i hvert fald. Da de forskellige tv-standarder blev lavet, var man derfor nødt til at tage højde for dette, og lave nogle reference-punkter for Rød, Grøn og Blå, som var realistiske for et billedrør at gengive. Dette er den trekant vi ser indtegnet (i dette tilfælde referencen for HD standarden). Farver uden for denne trekant kan ikke gengives i TV systemet. I dén forbindelse bør det lige nævnes at farverne i virkeligheden ikke ser ud som på din skærm lige nu, da din skærm netop ikke kan gengive de farver der er uden for trekanten! Neon-grøn for eksempel.

 

Der er i dette diagram ikke taget højde for lysstyrke, udelukkende farve. Lysstyrke er den tredje dimension, ud af skærmen så at sige. Bemærk at f.eks. grå ikke er med i skemaet. Det er fordi grå ikke er en farve, men "hvid" ved en lavere lysstyrke. Grå og hvid vil således ligge i samme punkt på CIE diagrammet, men på forskellige niveauer op ad den tredje akse (Z-aksen for de matematisk orienterede).

 

Vi kan med andre ord i princippet angive en værdi for en hvilken som helst farve ved en hvilken som helst lysstyrke, ved at angive tre tal: En X-værdi, en Y-værdi og en Z-værdi. Dette er desværre bare ikke særligt praktisk med henblik på at gengive farverne igen, det ville stille for store krav til udstyret - i hvert fald dengang standarderne blev lavet, men det er en anden historie.... Ethvert tv (næsten) fungerer grundlæggende på samme måde: Den blander farverne Rød, Grøn og Blå. Det gør den af en meget simpel årsag: Vores øje ser kun farverne rød, grøn og blå. De andre farver, gul f.eks., er en blanding af de tre grundfarver. Hvis vi vil vise gul, viser vi noget grøn og noget rød, og så får vi gul - osv.

 

Derfor arbejder tv'et ikke i XYZ værdier, men i RGB. TV'et viser kun de tre farver, og ved at blande farverne i et bestemt forhold, kan man ramme en bestemt farve og lysstyrke.

 

Humlen i hele denne lange forhistorie, er at vi i digital video slet ikke gemmer XYZ værdier, eller nogen anden information om hvor i CIE diagrammet en given farve ligger. Vi gemmer groft sagt (i komprimeret, omregnet udgave) en værdi for lysstyrken af Rød, Grøn og Blå - INTET ANDET! Tre små tal, typisk mellem 0 og 255, angiver lysstyrken for hver farve i en pixel.

 

Hvis vi skal ramme et bestemt punkt i CIE diagrammet, for eksempel D65, er vi altså nødt til at vide på forhånd hvilken farve rød, grøn og blå det er vi blander sammen. Det er hér standarderne kommer ind - vi antager simpelthen at når BD'en siger "rød", så mener vi x=640, y=330, osv.

 

Det interessante her: BD'en kan aldrig sige "hvid". Den kan sige "Rød = 235, Grøn = 235, Blå = 235", og så skal skærmen vise hvid. Hvis skærmens rød, grøn og blå er fuldstændigt perfekte, så er det intet problem. Det er de i praksis sjældent. Det er især et problem fordi mængden af rød, grøn og blå i D65 punktet ikke er den samme. Når vi rent visuelt er midt imellem de tre punkter, og altså i D65 punktet, så er det f.eks. kun 7% af lyset der er blåt, mens 71% af lyset er grønt. For at holde styr på sammenblandingen, bruger vi D65 som et referencepunkt for denne sammenblanding. At kalibrere et tv til D65 hvidbalance, drejer sig derfor ganske enkelt om at styre dén mængde af rød, grøn og blå som tv'et viser når den får en værdi fra afspilleren, sådan at R/G/B ved 235/235/235 lander i D65 punktet.

 

Det HELT væsentlige punkt at forstå, er at når vi kalibrerer til D65, så betyder det IKKE at alt der er "hvidt" i billedet, ligner D65. Det er bare et referencepunkt for det regnestykke der skal laves i tv'et, for at vise farverne rigtigt. Der ER slet ikke noget der hedder "hvid" på en BD, kun Rød, Grøn og Blå. Hvis man vil vise en mere blålig hvid i en film, så skruer man bare op for blå. Vi kan stadig sagtens lave f.eks. hvid i en film med en farvetemperatur på 8500 kelvin, vi skal bare vide på forhånd at hvis vi vil ramme dét, så skal vi skrue lidt mere op for blå, når vi vil lave "hvid". At kalibrere til D65 er altså IKKE en begrænsning i hvilke farver der kan gengives. Det er udelukkende et spørgsmål om at sørge for at regnestykket mellem de tre grundfarver passer, dvs. at det er det samme regnestykke som blev brugt i studiet...

 

Dog skulle kelvin nok være beskrevet når du pludselig sparker det ind til sidst, altså hvad begrebet kelvin (farvernes "temperatur") har med det hele at gøre (f.eks. at D65 er 6500 kelvin, går jeg ud fra?)..

 

Farvetemperaturen måles i Kelvin, som er en temperaturenhed, der har sit nulpunkt ved det absolutte nulpunkt (ca. -273 grader Celsius).

 

Når vi anvender Kelvin-enheden som et udtryk for en farve - eller rettere en farvetemperatur er forklaringen ret simpel:

 

Hvis man tager et ganske bestemt kulstof og gradvist opvarmer det, vil det på et tidspunkt begynde at gløde: Først rødligt, derefter gradvist mere og mere blålligt efterhånden som temperaturen stiger - eller udtrykt på en anden måde: Jo højere farvetemperatur jo mere blå er gløden. Når temperaturen bevæger sig fra lav til høj, bevæger hvidpunktet (altså glødens farve) sig langs "black body curve", der ofte ses illustreret i et CIE-diagrammet som en krum linie inde i trekanten.

 

Paradoksalt nok associerer vi et blålligt billede med noget køligt og vice versa (hænger sikkert sammen med farven på ild hhv. is/sne) - men forklaringen på at et køligt udseende billede har en højere farvetemperatur end et varmere billede, er altså som beskrevet ovenfor.

 

Punktet D65 kaldes nogle gange for "6500K" (eller deromkring) - men det er kun farvetemperaturen, der kan angives på Kelvin-skalaen: D65 er faktisk et helt specifikt punkt i CIE-diagrammet på placeringen x=0.3127 og y=0.3290. Koordinatsættet kan omregnes til en farvetemperatur - men det betyder også, at "6500K" kan findes flere steder i CIE-diagrammet, da x og y på den eller den anden måde vil indgå i beregningen. Der findes flere metoder til at beregne farvetemperaturen - og de er ikke helt enige. Men "D65" er man enig om.

Bemærk, at det er når blå, grøn og rød blandes sammen at vi opnår hvid. RGB værdierne i applet'en går op til 255 (i stedet for 235 som Otto nævner). Det skyldes, at den er lavet til PC levels.