Jeg har sikret mig, at det er i orden med trådstarter “TV Kalibrering”, at jeg flood’er hans tråd med mine indtryk og tanker - og han melder i øvrigt, at han har planer om selv at vende tilbage med flere informationer og erfaringer, så snart tiden tillader det.

I mellemtiden har jeg lidt mere:

Farvegengivelsen rammer meget fint det ønskede mål for HD-materiale (Rec.709), som generelt er et godt valg mht. farverum for SD-indhold også, men gengivelsen kan justeres lidt bedre på plads ved en kalibrering gennem TV’ets CMS - så længe, man som tidligere nævnt, husker at være særdeles påpasselig med ikke at introducere artefakter i farvegengivelsen (jeg taler af bitter erfaring her...).

Selvom gamut’en også er rimelig OK, når man måler på DCI-P3, så er selve mætningsforløbet fra hvidpunktet (D65) til gamut’ens kant ikke så nøjagtigt, og efterlader et behov for en subjektiv (men naturligvis velbegrundet) justering af f.eks. FARVE-indstillingen i TV’et for at opnå gode hudfarver (det samme gør sig gældende for Rec.709 - blot ikke i samme grad).

Det er mit indtryk, at DCI-P3 ligger tæt op ad TV’ets/panelets native gamut (“maksimal farvemæssig/spektral ydeevne”), og dermed har CMS’en ikke rigtigt noget at “skære til”, som man jo ellers gør for at opnå f.eks. en nøjagtig Rec.709 gamut (gennem en bunke matrice-matematik): Native gamut’en skal simpelthen være større end målet, for at CMS’en kan ramme så nøjagtigt som muligt. Jeg antager, at det er derfor DCI-P3 (og Rec.2020) er udfordret med farvemætningsforløbene o.l.

DCI-P3 (hvid streg) versus Rec.709 (sort streg)

DCI-P3 er et mindre farvespektrum end Rec. 2020, men noget større end Rec.709, som vi bruger til alm. HD (og i praksis SD) i dag. Rec.2020 kan ikke rigtigt reproduceres af dagens konsum-TV-teknologier, så TV-producenten er nødt til at håndtere den noget større Rec.2020 gamut på en måde, der forhindrer udbrænding af overmættede farver i forhold til, hvad panelet/TV’et i stand til at vise, fordi alle de farver, der “stikker uden for” TV’ets maksimale gamut, populært sagt vil blive vist som samme maksimale farve, som findes på gamut’ens kant (“panelets farvemæssige ydeevne”).

Indhold i fuldt Rec.2020-format bliver dermed fortolket som noget, der ligner DCI-P3, viser målinger, og alt andet lige vil det betyde, at farvemætningen i Rec.2020-materiale bliver mindre, end det skulle, fordi skærmen simpelthen ikke kan vise farverne (og det lover LG jo heller ikke). Til gengæld kan de sikre sig, at farverne ikke blot brænder ud (f.eks. at alle røde nuancer bliver ens over en bestemt mætning).

Herunder er en sammenligning af DCI-P3-gamut’en i forhold til Rec.2020.

DCI-P3 (hvid streg) versus Rec.2020 (sort streg)

Den anden dag fik jeg som lovet målt en APL-kurve på et LG OLED55B6V. APL-kurven fortæller noget om, hvor meget lys skærmen kan levere, før den går i en form for mætning mht. til afsat effekt.

I praksis måler jeg dette ved at vise et testbillede, der er 100% hvidt (på sort baggrund), og som udgør en veldefineret del af skærmens maksimale billedareal. Herunder har jeg anvendt den kalibrerede ISF Expert (Mørkt rum) billedprofil, som var udstyret til ca. 300 cd/m^2 for et lille billedareal, hvilket er temmeligt lysstærkt sammenlignet med plasma-TV, som normalt kan levere i omegnen af 120 cd/m^2 (måske op til 150 cd/m^2).

300 cd/m^2 er temmeligt lysstærkt til et rum med dæmpet belysning, men det er ejerens præference i dette tilfælde, så det kører vi videre med i målingen her:

Lysudbytte som funktion af belastet billedareal

Jeg har kun måledata op til 75% arealbelastning (teknisk set fordi jeg brugte 4:3-testmønstre på et 16:9 billede, og ikke kunne udfylde skærmen med 100%, idet zoom-funktionen på TV’et ikke kun strækker i bredden, men også i højden og klipper billedet, og dermed ikke giver valide input til funktionen).

Det er imidlertid ikke et problem for denne analyse, da man kan se, at lysudbyttet begynder at falde omkring 20% - 25% belastning af skærmarealarealet. Det er der flere ting at sige til, ud over at billedet kan komme til at mangle punch i meget lyse scener, og i den sammenhæng kan det være interessant at sammenligne med tidligere målinger på et plasma-TV, hvor en en sammenhæng mellem effektforbrug og billedindholdstypen gav mig mulighed for at vurdere betydningen af APL-kurvens forløb i forhold til billedindholdstypen.

Se her:

Lysudbytte som funktion af belastet billedareal
(Pioneer PG plasma-TV, KONTRAST kalibreret til lavt belyst rum)

Kurven stammer fra et Pioneer 9G plasma-TV, men det er i sig selv ikke så interessant: Det, der er interessant er, at man kan se, at testklip fra DVE, Troldspejlet, noget DR HD(?) og X-Factor belastede billedet med ca. 15% +/- 3% lys, mens ishockey og håndbold var hårdere ved skærmen, og belastede i omegnen af 50% +/- 5% lys.

Hvis vi nu vender blikket op mod APL-kurven for LG OLED-TV’et, kan vi se, at der fint leveres fuldt lystryk for “almindeligt” indhold, mens sport måske “kun” kan forventes at levere 50% af lyset. Det interessante er, at man faktisk ikke direkte lægger mærke til det, fordi der faktisk er meget store billedarealer med meget lys på stadigvæk, hvorved synet stimuleres en hel del.

Man kan dermed også ud fra APL-kurven gætte på, at hvis man skruer ned for KONTRAST, så maksimal lysstyrke bliver 150 cd/m^2, så vil TV'et sandsynligvis levere et harmonisk lystryk på de allerfleste billedindholdstyper - og til almindelig brug i en stue med dæmpet belysning, vil 150 cd/m^2 stadig være ganske OK. Dette udledes ved at forestille sig en vandret linje, der skærer APL-kurven omkring 55% - 60% arealbelastning.

Jeg har ikke målt APL-kurven for maksimal KONTRAST og OLED-LYS - men den vil alt andet lige starte omkring 600 cd/m^2 og derefter formodentligt falde relativt hurtigt uden et særligt langt, fladt stykke på samme måde, som det ses for Pioneer-TV’et på kurven lige herunder:

Lysudbytte som funktion af belastet billedareal
(Pioneer PG plasma-TV, højt udstyret KONTRAST-indstilling)

Dermed er det tydeligt, at dette OLED-TV kan levere noget mere lys i billedet end et plasma-TV, hvilket naturligvis også er påkrævet for at levere HDR-billeder, men det er en anden historie.

Sidste bemærkning til APL-kurven for LG OLED-TV’et må være, at det er interessant, at lysstyrken stiger en smule på det første stykke af kurven. Jeg ved ikke hvorfor - men måske hænger det sammen med det fænomen, som Thomas (TV Kalibrering) nævner i sit indlæg lidt tilbage i tråden.

Lad mig slutte dette indlæg af med at konkluderer på Rec.709 (SD/HD) farvegengivelsen (HDR/Rec.2020/P3 må vente til en anden god gang):

Hvidbalancen har på de to TV(begge 55B6V-modeller), som jeg har haft fornøjelsen af at kalibrere, været ret overkommelige at kalibrere på plads, selvom det ene krævede større justeringer end det andet.

Hvidbalance efter kalibrering

Læg mærke til, at fejlen ligger på dE<1 for hele gråtoneskalaen, hvilket er en del under synlig fejl. Afvigelsen i den lave ende af gråtoneskalaen eksisterer ikke i virkeligheden ved inspektion af TV'et - det er måleusikkerhed. Heldigvis er TV'et så lineær i hvidbalancen, at justering af f.eks. IRE20 (20% grå) slå lige så godt igennem på IRE10 og tilsyneladende under. Dette resultat kunne opnås ved kun at dreje på 2-punkts hvidbalanceindstillingen, men kigger vi på luminanskurven, kan man, at BT.1886-referencen ikke nås helt(*):

Luminansforløb

For at skubbe luminanskurven på plads, kan man anvende 20-punkts hvidbalanceindstillingen (“gamma-equalizeren”), da kurven ovenfor er udtryk for en lidt for lav gamma/EOTF. I dette tilfælde anvendes ISF-profilen som en all-round profil til dag og aften - men en aftenprofil kunne have gavn af en højere gamma (som vil komme til udtryk som en mere udbøjet kurve, der ville ligge ovenpå den stiplede linje). Mængden og korrektheden af shadow-details hænger sammen med implementeringen/kalibreringen/justeringen af gamma-kurven i den mørke ende af gråtoneskalaen.

I øvrigt lagde jeg mærke til, at HDR-gamma/PQ EOTF har samme lille afvigelse fra gamma-målkurven og dermed måske kunne have gavn af en kalibrering - men jeg har ikke måledata til at ligge pt., som viser dette - og har heller ikke kalibreret HDR på de to TV endnu.

For lige at støtte op om Thomas’ vurdering af behovet for at kalibrere CMS’en (FARVESTYRING) - eller måske netop behovet for ikke at kalibrere denne del, har jeg vedhæftet en måling af Rec.709-gamut’en for TV’et herunder:

CIE-diagram: Måling af Rec.709-gamut på LG-OLED55B6V

Dette billede demonstrerer en OK overensstemmelse mellem standarden og TV’ets farvegengivelse, men man kan forbedre dette en smule gennem CMS’en, som ikke er rørt for TV’et, hvor disse målinger stammer fra.

De færreste ville måske se en forskel - men for en god ordens skyld ville jeg nok fokusere på at bringe (primært) gul og måske rød bedre på plads, da disse to parametre påvirker hudfarver, som vi er gode til at se fejl i, og som i forvejen er dårligt understøttet i Rec.709 (og specielt med komprimerede streams, det har jeg vist vist tidligere i http://forum.recordere.dk/topic101601_post1034195.html#1034195" rel="nofollow - , som vist desværre mangler nogle billeder, men de vigtigste er der, selvom nogle er gået tabt med tiden - måske kan jeg fikse dem en gang (EDIT: Billederne er nu tilbage i tråden)).

Justering af CMS’en gennemførte jeg på det andet TV uden at kompromittere billedgengivelsen iøvrigt - men det er lige om at finde grænsen for TV’ets/CMS-algoritmens formåen - og indenfor en rimelig tid, som Thomas også giver udtryk for.

Det måledata ovenfor ikke viser er “mætningsforløbet”, altså hvor godt TV’et rammer de forventede farver fra hvidpunktet (D65, den blå cirkel i midten af trekanten) ud mod hjørner og kanter af gamut’en/trekanten.

Her var det ene TV noget overmættet, og skulle have bragt FARVE-indstillingen ned på 48, mens det andet fastholdt FARVE til 50. Dette kan og vil hænge sammen med, hvor meget man rører ved hvidbalance, gamma og CMS’en, så det er atter et argument for ikke at kopiere disse “avancerede” indstillinger fra ét TV til et andet.

0. Indledning

Snakken omkring luminans-forløbet (AKA “luma-kurven”), hvor LG OLED-TV’et flader ud tæt efter 540 nits (jf. LG’s specifikation for kalibrering af HDR-10-indhold), får mig til at tænke mere over betydningen af gamma’en, som direkte kan udledes af luma-kurven (“luminans-kurven”).

Det følgende skal lige så meget tjene til at formidle noget af kompleksiteten i en håndværksmæssig godt udført kalibrering i modsætning til alternativerne, inkl. den lidt “mytiske” og til tider meget diskuterede kalibrering i forhold til omgivelserne, hvor TV'et skal bruges, så indlægget kan måske synes en smule off-topic, men bær over med mig, for snakken er inspireret af overskriften for tråden, og jeg vil forsøge at gøre den relevant for kalibrering og evaluering af LG’s OLED-TV - og med lidt held også mellemlande på en refleksion over HDR-gamma og tone-mapping. Jeg inddrager erfaringer fra kalibrering af andre TV-mærker og -modeller, hvor det giver mening for at underbygge teoretiske modeller med praktiske anvendelser eller forsøg - og omvendt.

Jeg har valgt at opdele det samlede indlæg i et antal kapitler (0 - 6), da det ellers kan blive en alt for stor mundfuld at favne på én gang. De kommer dryssende - mere eller mindre samlet eller adskilt.

Jeg håber under alle omstændigheder, at der er noget at hente omkring kalibrering for de interesserede i de følgende kapitler. Selv forbeholder jeg mig retten til at blive klogere, for det som jeg “doserer” i det følgende er blot det, som jeg har samlet op gennem praktiske erfaringer, læsning og refleksioner over det hele gennem nogle år - og dermed er det ikke nødvendigvis sandheden, men det mest sande, som jeg ved indtil videre ;-)

Plan/indholdsfortegnelse:

1. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499482&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499482" rel="nofollow - Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver

2. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499670&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499670" rel="nofollow - Synet, tolerance og adaptering

3. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499768&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499768" rel="nofollow - Udbrænding/WtW

4. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499919&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499919" rel="nofollow - HDR og udbrænding

5. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500036&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500036" rel="nofollow - Kalibrering til mørke og lyse omgivelser

6. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Problemer introduceret ved kalibrering

7. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Afrunding

1. Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver

Lad os komme i gang: For en god ordens skyld må vi hellere lige få luma-kurven (for Rec.709(HD/SD, ikke HDR) på LG OLED-TV’et) op på nethinden igen:

Luma-kurve for LG OLED-TV

(kun lysstyrke som funktion af stimuli)

Luma-kurven beskriver, hvor meget lys der kommer ud af TV’et (op ad Y-aksen) i forhold til, hvad der kommer ind (stimulus). Hvis vi f.eks. sender et 50% stimulus ind (IRE50 ~ 50% grå), sendes der i dette tilfælde lys ud med lysstyrken 22.24 nits. Enheden “nits” kaldes også “cd/m^2” og ofte benævnes output’et/lysstyrken Y’.

Nu er tricket, at lyset, der måles på, er hvidt lys (eller “gråt”, afh. af lysstyrken, grå = svagere hvid), men husk her på, at hvidt lys består af rødt, grønt og blåt lys. Vi kan derfor splitte luma-kurven op i disse tre primærfarver (som så hedder R’, G’ og B’):

Luma-kurve for LG OLED-TV opsplittet i RGB

Der er altså tale om den samme kurve (mens den stiplede linje er målet/referencen, der sigtes efter).

Det ser ikke helt tosset ud, for luma-kurverne for de tre primærfarver (R’, B’ og G’) følges ad. Vi skal senere se, hvad der kan ske, hvis dette ikke er tilfældet, og man kan blive snydt af det, som man kan se i måling af hvidbalancen.

Luma-kurven er hjertet i farvegengivelse såvel som i gråtoneskalaen, og den meget omtalte gamma for billedet kan findes som den afledte af luma-kurven - eller udtrykt simplere: Gamma’en er et udtryk for kurvens krumning i et givent punkt. Luma-kurven for LG OLED-TV’et med reference i BT.1886, som faktisk har en eksponent (“gamma”) på 2.4, ligger lidt for højt (og det kan der være mange grunde til), når der måles gråtoneskala på APL-testbilleder med en skærmbelastning i omegnen af 15%, jf. APL omtalt tidligere i tråden:

Gamma-kurve for LG OLED-TV

Her ser vi, hvordan OLED-teknologien i dette LG-TV virkelig kan levere en “pæn”/flad gamma-kurve. Man kan diskutere om en flad gamma-kurve faktisk er målet altid, men med OLED-teknologien, som kan levere helt sort i praksis, reduceres BT-1886-gamma’en til en meget simpel overføringsfunktion, fordi der ikke er noget offset i forhold til sort. Dette offset (altså at sort ikke er helt sort i praksis for de felste TV) er netop en af de ting, som endelig blev specificeret med BT.1886, hvor Rec.709 kun omtaler kamera-gamma-funktionen og implicit den måde, som en CRT-skærm fungerede på, hvoraf “myten” om et gamma-mål på 2.2 stammer. Når offset’et er nul, er en flad gamma et godt mål i mørke omgivelser. Dette er som nævnt ikke nødvendigvis målet for en skærm, som ikke præsterer fuldstændigt sort, heller ikke Pioneers 9G plasma-TV, hvor der vil være et lille offset.

Som man kan se, præsteres i praksis en gamma på 2.15 for dette TV (og her skal retfærdigvis siges, at luma-kurven ikke er blevet kalibreret vha. gamma-equalizeren endnu). En lidt lav gamma gør dog, at TV’et kan performe bedre i et lysere rum (evt. sammen med en svagt hævet LYS-indstilling og/eller manipulation af shadow-details).

For lige at vende tilbage til gamma’ens betydning for farvegengivelsen, har jeg for nogle år siden lavet et par simple animationer ud fra et kalibreret Pioneer 9G, der viser forskellen på en lavere gamma (“flat gamma”) og en Rec.709-gamma (“Rec.709”) med en luma-kurve, som er lidt mere udbøjet/mere krum i mellemtonerne (lokalt højere gamma), og hvor der tages højde for shadow-details i den lave del af luma-kurven (lokalt lavere gamma), som beskrevet i Rec.709, hvilket giver en resulterende/gennemsnitlig gamma på ca. 2.3+ for Rec.709 mod ca. 2.2 for den flade gamma:

Fotografi af forskel i farvemætning for to forskellige gamma-forløb

Læg mærke til, at den simple gamma, som overordnet set er mindre end Rec.709-gamma’en, giver en mere mælket/undermættet farvegengivelse. Det er altså af betydning for farvegengivelsen, at luma-kurven har den korrekte form, da man på denne måde kan bringe både farver og detaljer frem i billedet. Dermed er det også klart, at LYS- og etv. FARVE-indstillingerne efterfølgende skal justeres i samspil med kalibrering af luma-kurven (og dermed gråtoneskala/gamma).

Billedet herover viser ikke korrekt, at shadow-details (nuancer meget tæt på sort) ikke kun er bevarede men også er forbedrede. Det ser man lettere på næste billede, som illustrerer forskellene i netop shadow-details:

Fotografi af forskel i shadow-details for to forskellige gamma-forløb

Læg specielt mærke til skyerne og detaljer på bygningerne. Dette er helt den samme kalibrering, som der er anvendt på billedet ovenfor, som demonstrerer farvegengivelsen.

For dem, der sidder og tænker på, hvordan det kan være, at farvegengivelsen påvirkes af lysstyrken, giver det måske mening at minde om, at luma-kurven består af røde, grønne og blå kurver, og summen af disse giver lyset. Måske giver det mening at eksemplificere:

Hvis man vil have en 100% mættet rød farve, kan dette udtrykkes som et tristimulus (R;G;B) = (100%;0%;0%), altså kun stimulus (x-aksen på luma-kurven) på den røde farve, som giver maksimal lysudsendelse(*) for den røde farve alene (y-aksen på luma-kurven). Læg mærke til, at et tristimulus (R;G;B) = (10%;0%;0%) også er 100% mættet rød - men med en meget lavere lysstyrke. Dette kan nogle gange være noget, man skal tænke over et par gange for at få ind på rygraden. Det får betydning for den oplevede farve (vi kan kalde det “farvestyrken”), hvis luma-kurven klippes ved høje stimuli (input-værdier). Dette kommer vi tilbage til i forbindelse med diskussion af LG-TV’ets HDR-10-luma-kurve og dennes betydning for farvegengivelsen.

Hvis man vil have en lidt mindre mættet rød farve, skal den indeholde noget grønt og noget blåt også (lige store dele), f.eks. (R;G;B) = (100%;50%;50%), og vi placerer dermed den resulterende farve et sted på den (vand-)rette linje mellem hvidpunktet (D65, i midten) og maksimal rød i gamut’ens røde hjørne.

På illustrationen herunder har jeg forsøgt at illustrere farvemætningsbegrebet (samt hue/tint) i forhold til CIE-diagrammet:

Gamut med illustration af betydningen

af farvemætning og hue/tint

Hvis der ikke er samme mængde grønt og blåt i farvesammensætningen, bevæger farven sig væk fra linjen i en retning bestemt af forholdet mellem grønt og blåt indhold. Den røde farve får en hue eller tint. Samme logik gælder for alle andre farver.

Hvis vi kort vender tilbage til den røde mætning netop beskrevet, er den altså udtrykt en størrelse, der er i familie med forholdet mellem størrelsen af R’ og størrelsen af G’ (eller B’, som er det samme som B): Jo større forskel udtrykt ved d’ = R’/G’, jo større mætning og vice versa (AKA tone-alteration).

Dette forhold påvirkes direkte af krumningen på luma-kurven (se eksemplet herunder...), på en måde som giver os, at d’ = R’/G’ er større for en højere gamma (større krumning) end for en lavere gamma. Dette stemmer overens med billedet med de to unge damer ovenfor, hvor den højere lokale gamma i mellemtoneområdet giver mere glød i hudfarverne og dybere farver i tøjet.

For de matematisk indstillede: Hvis vi forestiller os to forskellige luma-responsfunktioner med gamma på hhv. 1.7 og 2.35, vil de se således ud (som simple potensfunktioner):

Tone-alteration som funktion af ændret gamma

Jeg har på grafen aflæst lysstyrkerne for 30% og 60% stimuli for begge luma-kurver, og vi får kontrastforholdet mellem 60% grå og 30% grå for de to responser til at være:

Vi kan altså se, at vi har øget oplevelsen af kontrast ca. 4 gange internt i billedet uden at skrue på hverken den maksimale lysstyrke (vha. KONTRAST) eller sortniveauet (vha. LYS). Dette har også påvirket farvemætningen. Shadow-details kan lide under denne operation (fordi luma-kurven er fladere i bunden), hvis man ikke gøre noget aktivt for at løse det problem.

På mit eget Pioneer 9G, har jeg løst denne opgave (sammen med ønsket om at lave en fungerende all-round profil til stuen) ved at sigte efter denne gamma-kurve, som er funderet i Rec.709 (pre. BT.1886) + teori for end-to-end-gamma for et lettere oplyst rum:

Target gamma-kurve til let oplyst rum

I praksis kom kalibreringen til at se således ud:

Faktisk kalibrering (gul kurve)

Denne form for kalibrering er ikke dækket af standarder som f.eks. BT.1886 o.l. men kan have relevans for rum med belysning (faktisk helt ned til meget lav belysning).

(*) Her ses bort fra whiter-than-white (WtW).

Plan/indholdsfortegnelse:

1. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499482&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499482" rel="nofollow - Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver

2. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499670&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499670" rel="nofollow - Synet, tolerance og adaptering

3. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499768&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499768" rel="nofollow - Udbrænding/WtW

4. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499919&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499919" rel="nofollow - HDR og udbrænding

5. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500036&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500036" rel="nofollow - Kalibrering til mørke og lyse omgivelser

6. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Problemer introduceret ved kalibrering

Plan/indholdsfortegnelse:

1. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499482&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499482" rel="nofollow - Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver

2. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499670&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499670" rel="nofollow - Synet, tolerance og adaptering

3. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499768&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499768" rel="nofollow - Udbrænding/WtW

4. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499919&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499919" rel="nofollow - HDR og udbrænding

5. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500036&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500036" rel="nofollow - Kalibrering til mørke og lyse omgivelser

6. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Problemer introduceret ved kalibrering

7. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Afrunding

3. Udbrænding/WtW

Lad os vende tilbage til luma-kurven og se lidt nærmere på udbrænding - dvs. de problemer, der opstår, hvis lysudbyttet ikke længere stiger som funktion af øget stimulus. Normalt er dette ikke et problem, men hvis man stimulerer med over 100% (og ja, det kan man), har nogle TV/kilder problemer med at gengive de lyse nuancer, som man kalder whiter-than-white (WtW).

Prøv at betragte disse billeder (benævnt PS3 og PS4, fordi disse to kilder let kan bringes til at opføre sig forskelligt mht. WtW på det samme input på samme LCD-TV (ikke det samme som blev kalibreret ovenfor)):

Billedproblemer stammende fra klippet WtW (nederst)

vs. korrekt vist WtW (øverst)

Læg mærke til, at de lyse nuancer i billedet for PS3 er decideret udbrændte - der mangler detaljer/nuancer i billedet i forhold til PS4-billedet. Hvorfor (ud over, at jeg har indstillet PS3'eren til det)? Lad os prøve at se på luma-kurverne for de to setups:

Luma-kurver med hhv. synligt gengivet WtW (blå kurve)

og klippet WtW (rød kurve)

Vi kan notere os, at den røde kurve (PS3) knækker af ved 100% stimulus, mens den blå kurve fortsætter opad (svagt knækket). Det er ikke svært at forestille sig, at dette vil have betydning for meget lyse områder af billedet - og man ser det straks i virkeligheden, selvom eksemplet herover ikke er helt så tydeligt pga. de små billeder, som tilmed er komprimeret ret hårdt.

En anden interessant detalje er, at den nederste del af luma-kurven er mere udbøjet for PS3’eren i den lave ende af gråtoneskalaen (lave stimuli, forstørret udsnit indsat nederst til venstre). Dette viser sig som et svagt mørkere/mere kontrastfyldt billede, end det gør sig gældende for PS4’eren.

Vi kan verificere udbrændingsproblemet ved at smide et par sigende testmønstre på skærmen med de to kilder:

Korrekt gengivet WtW opsplittet i RGB (øverst)

vs. klippet WtW som RGB (nederst)

Igen er den øverste del af det samlede billede fra PS4, mens den nederste del stammer fra PS3. Det er tydeligt, at PS3 som kilde i dette tilfælde ikke kan levere yderligere farve over niveau 235 (som vi også kalder 100% stimulus) - modsat PS4, som er indstillet til at fungere korrekt.

Vi kan gøre det samme for gråtoneskalaen:

WtW gengivet korrekt (øverst)

vs. klippet WtW (nederst)

Ikke så let at fotografere - men samme problem er synligt. Problemstillingen her tydeliggør i øvrigt vigtigheden af, at en kalibrering i praksis handler om tilpasning af hele signalvejen (altså kilder + TV) - og ikke kun udmåling og justering af farvegengivelsen fra en kendt testgenerator (som fint kan bruges til kalibrering af selve billedgengivelsen, men som bør følges op af korrekt/bedst mulig indstilling af kilden i det faktiske setup, hvor det er muligt).

Plan/indholdsfortegnelse:

1. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499482&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499482" rel="nofollow - Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver

2. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499670&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499670" rel="nofollow - Synet, tolerance og adaptering

3. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499768&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499768" rel="nofollow - Udbrænding/WtW

4. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499919&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499919" rel="nofollow - HDR og udbrænding

5. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500036&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500036" rel="nofollow - Kalibrering til mørke og lyse omgivelser

6. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Problemer introduceret ved kalibrering

7. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Afrunding

4. HDR og udbrænding

Pointen er nu, at hvis man tilpasser HDR-indholdet til at kræve f.eks. 4000 nits og TV’et kun kan levere 500 til 600 nits (OLED) eller måske det dobbelte (LCD), så vil der komme nogle farvegengivelsesproblemer især i highlights i stil med de, som er illustreret ovenfor (men måske mere udtalte, da OLED-TV’et jo “løber ud for lys” allerede omkring 70% stimulus. Vi ved også fra gennemgangen af sammenhæng mellem f.eks. farvemætningen og luma-kurven, at vi kan forvente mindre mættede farver i highlights, når der klippes i lyset i den høje ende af stimulus.

Igen - det ser nok ikke så slemt ud, men det er slemt nok til at TV-producenten vil være nødt til at gøre noget - f.eks. via tone-mapping. Udføres en simpel global tone-mapping, vil billedet miste punch, fordi den maksimale lysstyrke sættes lig med TV’ets øvre lyskapacitet for at få alle lyse detaljer med, og alle andre lysstyrker skaleres tilsvarende nedad, hvilket giver et mørkere billede som angiveligt kan miste shadow-details. Alternativet er lokal tone-mapping, hvor man kun udfører en operation alá den nævnte omkring highlights - men hvor man så er nødt til at “glatte” effekten ud mod resten af billedet, hvilket ikke kan være omkostningsfrit hverken mht. beregningskapacitet eller artefakter i billedet. Dette er et område, som bliver interessant at følge udviklingen af. Mon ikke Rasmus Larsen fra Flatpanels ligger inde med en del viden omkring udviklingen af tone-mapping?

Jeg skal have målt på luma-kurven for OLED-TV’et ved lejlighed - men jeg ved allerede fra nogle udokumenterede målinger, som jeg lavede (læs: gemte ikke data), at der er for meget lys på luma-kurven i forhold til det, som LG selv specificerer i deres HDR-10-kalibreringsvejledning, som er vist herunder:

Anbefalet lysstyrke afbilledet som funktion af stimulus

Når luma-kurven ligger over den anbefalede (som materialet er/forventes at være mastered efter), vil vi få mindre mættede farver og lavere kontrast pga. den lavere gamma. En lavere lysstyrke end forventet ud fra stimulus vil endvidere betyde, at nogle farver ikke kan repræsenteres i gamut’en ved høje lysstyrker, da gamut’en ikke “stikker lige langt ud af skærmen” for alle farver. Dette er en grund til, at nogle kalibratorer vælger at bruge farvemønstre med 75% lysstyrke til måling af gamut'en.

Vi ser kun grundplanet/“trekanten” i CIE-diagrammet (2D-diagram med gamut’en), som i virkeligheden mere ligner et bjerg/en vulkan, som bøjer opad og indad mod hvidpunktet. Det betyder, at f.eks. en meget mættet rød farve ved høj lysstyrke vil virke som havende en lavere farvestyrke end den kunne have haft, hvis luma-kurven ikke blev klippet/knækket i toppen. I praksis bliver tværsnitarealet af gamut’en altid mindre når lysstyrken stiger - men begrænsninger i den anvendte teknologi i displayet kan betyde, at der skæres farver endnu hurtigere væk, fordi panelets “farvegenerator” (f.eks. OLED’erne, baggrundslys etc.) går i mætning. Herunder ses en 3D-repræsentation af en idéel gamut:

Komplet 3D-gamut: © http://www.brucelindbloom.com/" rel="nofollow - Bruce Lindbloom

Man kan tale om, “farvevolumen” (colour volume) som er det rumfang, 3D-gamut’en udfylder på det aktuelle TV, og evt. sætte dette rumfang i forhold til det idéelle rumfang (reference-gamut’en) for et givent farverum (f.eks. Rec.2020 eller DCI-P3), og dermed med ét tal (typisk angivet i procent) fortælle noget om, hvor stor en grad af opfyldelse TV’et kan levere i forhold til reference-gamut’en. Dette ses nogle gange i de mere omfattende anmeldelser på nettet.

Jeg har lånt et par billeder fra HDTVtest, som viser deres måling af luma-kurven for HDR-10 på LGs OLED-TV, og jeg har sammen med grafen indsat et par miniaturebilleder fra samme test, der viser (2D-)måling af DCI-P3-opfyldelse af farvegengivelsen/mætningsforløbet og en sammenligning af farvegengivelsen i en scene fra filmen Mad Max mellem OLED-TV’et og et HDR-LCD-TV, som kan levere noget mere lys (1000 nits):

HDR-undersøgelse af LG OLED-TV:

Luma-kurve, DCI-P3-gamut (indsat), specular highlight for OLED (tv.) vs. LCD-TV (th.)

(kilde: http://www.hdtvtest.co.uk/news/oled55b6v-201611044381.htm" rel="nofollow - HDTVtest )

Vi kan se, at der er en synlig forskel i farvegengivelsen mellem de to TV (med alle mulige forbehold for fejlkilder i fotografering af observationen etc., men det illustrerer pointen): Farverne er ikke mættet i samme grad på OLED-TV’et som på LCD-TV’et. Bemærk, at det kun er farvemætningen, der er fokus på her.

Jeg har for eksperimentets skyld taget et billede af samme scene mastered til HD/Rec.709 på Pioneer 9G, hvor jeg af gode grunde ikke forventer at finde tilsvarende problemer med klipning af høje lysstyrker:

Mad Max highlight, Rec.709 (HD)

Igen: Med forbehold for alle mulige fejl i fotograferingen kan man sammenligne med HDR-billederne ovenfor. Det fremgår, at farvegengivelsen ligger tættere på LCD-TV’et, da der ikke klippes lige så alvorligt i “højlyset” på Pio’en som på OLED-TV’et (Pio’en klipper/komprimerer faktisk WtW mere end man kunne ønske sig). Billedet afspejler i øvrigt meget godt, det som man så på skærmen i virkeligheden, selvom mit kamera ikke kunne bringes til at lave så mørkt et billede, som HDTVtest fik lavet med HDR-versionen. Jeg forsøgte også at frembringe et billede, der var mere undermættet/orange, men uden held.

Nedenfor har jeg overlejret HDTVtest-målingerne af LG OLED-TV vs. LCD-TV (begge jo med HDR-10-understøttelse) med referencen (HDR-10 (AKA “PQ EOTF”)) og LG’s egne specifikationer for, hvordan luma-kurven/EOTF skal kalibreres:

Forskellige luma-kurver

Plan/indholdsfortegnelse:

1. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499482&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499482" rel="nofollow - Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver

2. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499670&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499670" rel="nofollow - Synet, tolerance og adaptering

3. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499768&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499768" rel="nofollow - Udbrænding/WtW

4. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1499919&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1499919" rel="nofollow - HDR og udbrænding

5. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500036&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500036" rel="nofollow - Kalibrering til mørke og lyse omgivelser

6. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Problemer introduceret ved kalibrering

7. http://forum.recordere.dk/forum_posts.asp?TID=148642&PID=1500167&title=kalibrering-af-lg-oled-2016#1500167" rel="nofollow - Afrunding

5. Kalibrering til mørke og lyse omgivelser

Som en afsluttende bemærkning synes jeg, at det bør nævnes, at kalibrering af gråtoneskalaen/hvidpunktet iflg. BT.1886 skal ske i et mørkt rum (eller evt. blot med måleinstrumentet i tilstrækkelig kontakt med skærmen), og danner dermed grundlag for en kalibreret aften/dark room-indstilling.

Princippet om måling i mørke omgivelser er formodentlig vedtaget, fordi estimering af end-to-end-gamma (jf. Charles Poynton) i et oplyst lokale vil variere utroligt meget med rummets omgivende lys og baggrundslys.

Emnet fortjener egentligt plads til et indlæg eller endda en tråd for sig selv, og det læner sig kraftigt op ad adapteringsproblemematikken omtalt i forbindelse med kalibrering af det lidt besværlige LCD-TV, der leverede en lyserød billedgengivelse i grelle tilfælde. Jeg har, som indirekte nævnt lidt tilbage i tråden i afsnittet om gamma/luma, for nogle år tilbage arbejdet med at udvikle en metode og tilhørende værktøjer til at bestemme end-to-end-gamma, der giver en fornuftig kontrast og farvemætning og samtidigt mindsker problemet med, at shadow-details drukner pga. refleksioner i panelet fra omgivelserne - og her er kort konklusionerne:

Vi kan korrigere en eller flere af følgende parametre for at lave en dagslysindstilling:

1. Evt. justere op for LYS (BtB skal stadig netop ikke være synlig) for at få detaljerne tilbage. Husk at LYS parallelforskyder luma-kurven opad/nedad.

2. Skrue op for KONTRAST og/eller BAGGRUNDSLYS (f.eks. OLED-LYS) (men undgå for enhver pris misfarvninger og så vidt muligt klipning af WtW) for at få mere dynamik tilbage i billedet. KONTRAST trækker opad/nedad i luma-kurven som en elastik, hvor bunden sidder fast på sortniveauet (hvis det er nul).

3. Skrue (evt. lokalt) ned for GAMMA (jf. surround-effekt og end-to-end gamma) for at gøre afstanden mellem shadow details større -> mere synlige trin.

4. Evt. justere FARVE for at kompensere for mulig over- eller undermætning af farver stammende fra det evt. løftede sortniveau, refleksioner og den sænkede gamma.

Nogle af punkterne kan virke ulogiske (f.eks. punkt 3), og kræver at man virkelig sætter sig ned og studerer det fænomen, man kalder “surround-effekten”, men kort sagt hænger det sammen med, at øjet tilpasser sig omgivelsernes lysstyrke (beslægtet med det, vi så omkring adaptering af hvidpunktet), og dermed kan have brug for større trin mellem farverne/gråtonerne for at kunne skelne mellem dem, når det omgivende lys er kraftigt.

På illustrationen herunder kan man se, hvordan de små grå cirkler, som har samme grå farve parvis, fremstår helt forskellige afhængigt af, hvilken baggrund de præsenteres på:

Demonstration af surround-effekten

Prøv at se denne video (https://www.youtube.com/watch?v=kdOQBPCOk5w&NR=1), hvor samme princip demonstreres.

Jeg har lavet nogle målinger for at vurdere betydningen af refleksioner i skærmen (Pioneer 9G plasma-TV) under tre forskellige forhold: DARK (dunkelt rum, måling direkte i kontakt med skærmen), DIM (dunkelt rum, reflektioner i skærmen) og BRIGHT (oplyst rum, reflektioner i skærmen). Jeg har på illustrationen nedenfor zoom’et ind på den lave del af luma-kurven for de tre situationer:

Løftet sort pga. "lysstøj"/refleksioner fra omgivelser

Sortniveauet er tydeligvis løftet (de negative data for DARK-målingerne skyldes desværre bias-fejl, fordi Eye-One Pro-sensoren er drevet lidt). Det højere sortniveau - og dermed lavere resulterende gamma - kunne man måske tro, ville bringe shadow-details frem, men det betyder faktisk, at detaljerne drukner i lysforureningen, fordi displayets rå lys-output (defineret ved DARK) ligger under lysforureningens niveau, hvilket igen medfører, at kontrasten og farvemætningen mindskes (lavere gamma, højere sortniveau/mere grå, mere mælket). Dette er altså den modsatte effekt af surround-effekten, og er værre jo mere refleksion, der er i skærmen, og det kan dermed betyde, at man måske skal justere FARVE-indstillingen opad.

Tilsvarende avanceret kan man blive i sine overvejelser og tage højde for synssansens farveadaptering (jf. snakken om det kalibrerede LCD-TV, der fik en “pinkskala” i stedet for en gråtoneskala, eller underteksterne, der skiftede til komplementærfarven i forhold til ambient/baggrundslyset i rummet) som udgangspunkt for et alternativt hvidpunkt(*) med formålet at overholde princippet om rendering intent, altså at genskabe samme opfattede farvegengivelse i stuen som i det studie, hvor mastering/colorgrading blev foretaget.

Dette kræver måling af omgivelserne, som skal være statiske (kontrolleret) mht. belysning, så i praksis vil det være meget svært, og det ville nok være bedre at ændre på omgivelserne, hvis man kan. Man kunne forestille sig et TV, der selv kunne modvirke adaptering (lys + farve) - men lur mig og det ikke ville være problematisk, at få til at fungere i praksis…? Jeg mener, at vi har set eksempler på producenter, der har forsøgt sig med dette. Alt andet lige, har vi tidligere set, at man skal være meget forsigtig med justering af CMS’en på LG OLED-TV’et, hvis man ikke vil introducere problemer i farvegengivelsen.

Hvis vi lige bliver pragmatiske igen og vender tilbage til punkt 4, siger Charles Poynton i en af sine artikler:

Her introducerer han begrebet colourfulness, som vi måske kan oversætte til “farvestyrke” - altså en oplevet fremtræden af farven (jf. betydningen af “systematic” her), og dermed bevæger vi os på kanten af perception, altså hvordan vi opfatter farver, som vi har berørt i forbindelse med snakken om adaptering.

Det virker ikke intuitivt, at omgivende lys kan medføre en forstærket farveoplevelse, som kan betyde, at man må skrue ned for FARVE-indstillingen, men i en anden artikel argumenter Poynton yderligere:

Så pga., at der skrues op for farvestyrken i studiet i forbindelse med colourgrading, fordi det omgivende lys (“surround”) i studiet er lavere end ved optagelsen, kan produktet virke lidt for farvestærkt og lidt for kontrastfyldt, når det bringes tilbage til lysere omgivelser hjemme hos os (“vi kan ikke se detaljerne i de for solbrændte ansigter”).

Hvis følger en definition af colourfulness på http://en.wikipedia.org/wiki/Colorfulness" rel="nofollow - Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Colorfulness" rel="nofollow - (jeg har navngivet parametrenes alias'er i parentes):

Dette kan vi oversætte til lidt pseudo-matematik:

Hvor:

 K = chroma (krominans, i familie med mætning og hue/tint)

 C = colourfulness (“farvestyrken”)

 L = brightness (bl.a. omgivende lys)

Heraf ses, at farvestyrken (C), der opleves af den menneskelige betragter, stiger med lysere omgivende lys (L) selvom chroma-input’et (K) er konstant.

Af dette og vores erhvervede viden om farvemætning, kontrast og gamma/luma kan vi uddrage, at man til dagslys med fordel kan bruge en lavere gamma, f.eks. 2.2 (eller måske endda lavere) i stedet for de ca. 2.4, der er passende til mørke omgivelser. Vi ved fra tidligere, at en lavere gamma giver mindre mættede farver og mindre kontrast - akkurat som Poynton foreslår.

Derudover kan man sige, at den flade gamma-kurve (som vist tidligere) med gamma på ~2.4 ikke nødvendigvis er mest velegnet til dagslysindstillingen - men til gengæld er det ikke muligt at give et generelt bud på, hvordan den så skal se ud: Det er helt situationsbestemt, jf. end-to-end-gamma. Jeg viste tidligere et eksempel på en sådan modificeret gamma-kurve implementeret ved kalibrering af et Pioneer 9G plasma-TV.

Punkt 4 kan vi forholde os til med den viden, vi har erhvervet os i denne gennemgang - men kun fordi gamma-justeringen ikke nødvendigvis kompenserer helt for surround-effekten og fordi mætningsforløbet inde i gamut’en ikke nødvendigvis er korrekt, selvom gamut’ens kant fint bliver ramt af primær- og sekundær-farverne. Jeg bruger derfor FARVE-indstillingen som den sidste touch-up på farvegengivelsen, når alt andet er på plads, og der ellers er noget yderligere at hente på denne måde.

For OLED-TV'et, der danner udgangspunkt for denne tråd, måtte jeg skrue FARVE ned til 45 (evt. 46) for at undgå overmætning og utroværdige hudfarver: I denne sammenhæng er der fokus på farvemætningsforløbene for RØD og GUL. I dette tilfælde blev GUL undermættet en smule, hvis RØD var mættet mest korrekt for hhv. 25% og 50% mætning (75% mætning indgår også i vurderingen, men den blev en smule underkendt på evalueringen i forhold til McAdam's ellipser og den subjektive vurdering, der afslutter kalibreringen). Den svage undermætning af GUL vurderede jeg tilfredsstillende sammenlignet med overmætning af RØD, som gav mere utroværdige hudfarver. Denne prioritering understøttes af McAdam's ellipser, som fortæller os, at korrekt mætning af GUL er mindre kritisk end korrekt mætning af RØD. Gamut'en var ikke kalibreret gennem FARVESTYRING (CMS) for dette TV, da den var tæt på målet og fordi kalibrering gennem CMS'en gav problemer med billedgengivelsen (se senere). Med forsigtighed kunne TV'et måske have gavn af at lægge RØD og GUL bedst muligt på plads i gamut'en vha. CMS'en - men igen; det kan medføre artefakter, som modvirker den samlede billedkvalitet, som derfor skal derfor vurderes kritisk efterfølgende.

Hele denne snak skal ikke forstås som om, jeg mener, at kalibrering pga. adaptering o.l. kan være lige meget: Målet må stadig være for setup’et at leve op til rendering intent - også under svære forhold (vs. batcave).

(*) Et ændret hvidpunkt medfører et behov for en custom-gamut, hvor primær- sekundær-farverne er flyttet i forhold til standarden (pga. adaptering). Tænk på primærfarverne og hvidpunktet som stolperne der udspænder et telt, hvor sekundærfarverne automatisk flytter sig, hvis hvidpunktet flytter sig: De ligger i princippet på den rette linje, der går fra hjørnerne gennem hvidpunktet, hvor denne linje skærer gamut’ens kant “diagonalt” overfor primærfarven.

5.1. Kalibrering af baggrundslys

Jeg har tidligere været inde på, at man kan sætte lys bag sit TV, på samme måde, som man har en svag belysning bag monitoren under colour grading-processen. Husk at lyset kan få en adapterende effekt på synets opfattelse af hvidpunktet, og derfor er det principielt set vigtigt, at farven på baggrundslyset er “D65”, ligesom i studiet under colour-grading-arbejdet.

Jeg var den anden dag forbi samme LG OLED-TV, som der er refereret til i mine indlæg denne tråd, og TV’et var nu udstyret med en LED-lyskæde bag TV’et:

Ukalibreret LED-baggrundslys

Baggrundslyset var alt for varmt/gult, men ved at anvende måleudstyret til at måle det reflekterede lys fra væggen, kunne der foretages en kalibrering:

Måledata fra kalibrering af det reflekterede baggrundslys

For at forstå ovenstående grafik, skal man vide, at tiden løber ud af x-aksen, da det er en snapshot af live-målinger. Derfor kan man se, at der startes ud med en forkert farvetemperatur (cyan) til venstre, som efterfølgende over tid bliver lagt ganske nøjagtigt ind på D65 (her kaldet “6500K”).

Læg mærke til, at RGB-målingerne rammer OK oven i hinanden. Den gule graf er bare lysstyrken på det punkt, hvorpå der måles. Resultatet var ganske overbevisende:

Kalibreret LED-baggrundslys

Når man kalibrerer et TV, er der flere muligheder for at introducere nye fejl - og som nævnt tidligere kan gode og nøjagtige måledata maskere problemer, som kun kan opdages ved at undersøge noget materiale, som man ved, hvordan skal opføre sige - altså noget referencemateriale.

Jeg bruger ikke ordet “reference” i betydningen “bedst” her: Jeg anvender ordet i betydningen “det, som jeg bruger, som mit faste holdepunkt, det som jeg kender”. I denne betydning behøver referencematerialet eller reference-TV’et ikke at være perfekte - men de skal naturligvis opføre sig temmeligt pænt.

I det følgende viser jeg et par eksempler på, hvordan man kan introducere billede-artefakter i forbindelse med kalibreringen.

6.1. Problemer efter kalibrering af gamut/farvestyring

Jeg har tidligere nævnt, at LG’s OLED-TV, der refereres til i denne tråd, er følsomt over for kalibrering af gamut’en via FARVESTYRING-indstillingerne (“CMS”, Colour Management System). Mit første forsøg på at udføre denne operation gav rigtig gode måledata efter kalibreringen - men allerede ved første gennemsyn af testmateriale kunne man se, at noget var grueligt galt:

Øverst: Kalibreret gamut (CMS, FARVESTYRING)
Nederst: Ukalibreret gamut

Prøv at kigge lige midt i billederne: Der er fyldt med artefakter stammende fra kalibreringen - og de kommer til udtryk i farveovergange - og tilsyneladende specielt, hvis der er filmgrain, som der skal arbejdes med af TV’et. Ovenstående billeder viser et blot nogenlunde alvorligt tilfælde - undervej fik jeg fremstillet noget meget værre, men det har jeg desværre ikke noget billede af - men tænk på noget, der næsten (næsten) lignede en flok fluer eller fugle-silhuetter på himmelen…

De andre (bølgende) artefakter i billedet stammer fra moirè-/interferens-effekter pga. forskellig opløsning i kamera og TV anvendt til at fange disse fotos.

Øverst: Kalibreret gamut (CMS, FARVESTYRING)
Nederst: Ukalibreret gamut

Ovenfor ser vi samme problem lidt tættere på. Dette TV er følsomt over for ikke specielt store ændringer i CMS’ens parametre - og det virker som om ændring af specielt lysstyrken i CMS’en er problematiske.

Problemet kan stamme fra afrundingsfejl i signalvejen - ikke noget som er specielt underligt, da der skal laves millionvis af regneoperationer pr. frame, som derfor skal optimeres i forhold til hastighed.

Disse problemer skal naturligvis ikke afholde os fra at kalibrere via CMS'en - men det skal gøres med forsigtighed, og der skal anvendes referencemateriale til at kontrollere resultatet.

6.2. Problemer med farvemætning og klipning af shadow-details pga. forkert indstillet sortniveau

En af de grundlæggende parametre, som man skal have styr på ved kalibrering, er sortniveauet og/eller video-levels. Dette handler om, at et stimulus på 16 for SD og HD (eller 64 for HDR) skal levere det sorteste, som TV’et kan præstere, og at det næste stimulus skal være lige netop synligt.

LG OLED-TV’et har som så mange andre TV en indstilling, der hedder SORT NIVEAU(*), som bestemmer, om sort ligger på stimulus 16 (64 for HDR) eller 0. Computere kan typisk arbejde med sort som “0” (nul), og hvid som 255 i stedet for 235 (940 for HDR), som vi ved ellers tillader WtW.

Hvis signalkilde/afspiller/tuner/set top-boks etc. er forkert indstillet i forhold til TV’ets forventning til sortniveauet (altså 0 vs. 16(64)), kan billedet enten blive for lyst eller for mørkt, selvom gamma’en er urørt som i illustrationerne herunder.

Her ses en korrekt kalibreret luma-kurve:

Korrekt indstillet sortniveau

Hvis TV’et tror, at sort skal ligge højere, bliver luma-kurven løftet, og alt sort bliver gråt. Dette giver en lavere farvemætning (svarer lidt til en for lav gamma), og billedet bliver mælket:

For højt indstillet sortniveau:

Billedet er mælket, gråt og har undermættet farvegengivelse

Hvis der er klippet i sort,  vil det virke som en for høj gamma, hvorved farvemætningen bliver markant for stor. Derudover klippes der naturligvis i shadow-details, da de nederste 16(64) niveauer/stimuli alle bliver til samme farve (sort):

For lavt indstillet sortniveau:

Der klippes i shadow-details og farvemætningen er for høj

I de to følgende eksempler kan man se forskellen på korrekt indstillet video-levels eller sortniveau/black-level. Lad mig på forhånd advare om den tvivlsomme kvalitet af mit køkken-LCD-TV, som ved korrekt indstillede video-levels/sortniveau leverer et noget mælket udtryk pga. sit ringe absolutte sortniveau (og der måske netop derfor burde skrues lidt op for FARVE). Dette forhindrer dog ikke illustration af pointen omkring effekten på farvemætning og shadow-details:

Øverst: Klippet sortniveau/video-levels

Nederst: Korrekt sortniveau/video-levels

Det er tydeligt, at farvemætningen er større i det øverste billede, hvor shadow-details også er klippet væk. Til gengæld er signalvejen for det nederste billede indstillet korrekt, hvorved tøj- og hudfarver bliver mere troværdige, og detaljerne er tilbage i f.eks. mørkt hår og tøj.

Et eksempel mere:

Øverst: Klippet sortniveau/video-levels

Nederst: Korrekt sortniveau/video-levels

Her gælder samme kommentarer som for eksemplet ovenfor. Man kan nemt blive forført af det farvemættede og meget kontrastfyldte billede - men man bliver træt af at se på det i det lange løb - og i spil vil man sikkert blive irriteret over, at man ikke kan se vigtige detaljer.

Hvordan kan man sikre sig, at video-levels/sortniveauet står korrekt for en kilde, hvor man ikke kan vise et testbillede (f.eks. en tuner eller en set-top boks)? Jeg har et par tips, som måske kan hjælpe:

Først indstiller man LYS med et passende testbillede, der viser om shadow-details vises korrekt ned til omkring niveau 16 på en indgang, hvor man kan koble en afspiller/signalkilde til, der kan vise sådan et prøvebillede (f.eks. en blu-ray-afspiller, en USB-stick eller lign.). Undervejs kan det være nødvendigt at eksperimentere med indstillingen af SORT NIVEAU-indstillingen, for at opnå den bedste kalibrering af shadow-details.

Derefter kopierer man sin kalibrering af shadow-details/sortniveau (LYS + SORT NIVEAU) til den kilde, som skal indstilles. Husk at alle andre indstillinger i princippet også skal med over. Når dette er på plads, skal man eksperimentere med SORT NIVEAU: Den indstilling af SORT NIVEAU, hvor sort stadig er helt sort, og billedet er “lysest”, og viser flest shadow-details er den korrekte indstilling. Man kan måske bruge et billede med sorte bjælker foroven og forneden som en slags guide til at identificere det sorteste TV’et kan levere.

Husk i øvrigt at være opmærksom på, at afspilleren, der bruges til at lave den første kalibrering af shadow-details, også kan have en indstilling af sortniveau/video-levels - så her skal man holde tungen lige i munden og systematisk prøve mulighederne af for at få en pålidelig kalibrering at arbejde videre med.

(*) Kan hedde noget andet på andre TV - eller f.eks. være omfattet af indstillingerne, der kan hedde noget med “begrænset”, “fuld”, “RGB” etc.

7. Afrunding

Det kan være lidt af en kunst (og tålmodighedstest) at kalibrere et TV - og som sagt ikke mindst til brug i dagslys. For at komplicere sagen yderligere, vil et TV i praksis næsten altid blive udsat for refleksioner fra omgivende lys, så man kan argumentere for, at kalibrering iflg. BT.1886 bør suppleres med hensyntagen til end-to-end-gamma - og især hvis skærmen ikke leverer noget nær absolut sort, som LG’s OLED-TV kan. Selv et ældre Pioneer plasma-TV kan kan som vist have nytte af denne modifikation for at give en bedre allround- eller dagslys-performance.

Alt dette kan lyde (og er langt hen ad vejen) meget akademisk - men i virkeligheden synes jeg, at kalibreringen skal udføres med en pragmatisk tilgang, hvor der ikke er så meget fokus på måledata som på billedgengivelsen. Man kan måle nok så nøjagtigt og bruge avanceret matematik til at finde det bedste mål, men hvis TV’ets kontroller alligevel ikke tillader lige så nøjagtig justering, kan man spilde megen tid.

Matematikken og teorierne er primært fundamentet for forståelsen af mekanismerne i billedgengivelsen og billedopfattelsen. Mit mål har været at vise, hvordan der er sammenhæng mellem teori og praksis, og jeg mener faktisk, at der kan findes en pragmatisk tilgang til kalibrering, der kan udføres med simple metoder, som giver et godt resultat, uden at det bliver rocket-science. Ofte er det dog sådan, at vi ved mere og bør vide mere om teknikken, end vi lige har brug for i en konkret kalibreringssituation for at komme hurtigt i mål - og derfor er teoretisk viden alligevel nyttig.

Til de, der vil vide mere om teorien bag farvereproduktion på TV etc., vil jeg foreslå at læse nogle af de artikler på nettet som Charles Poynton har skrevet, og derudover giver hans bog “Digital Video and HDTV - Algorithms and Interfaces” en god baggrundsviden:

På nettet findes desuden http://www.brucelindbloom.com/" rel="nofollow - Bruce Lindblooms http://www.brucelindbloom.com/" rel="nofollow - ressourcer (også nævnt tidligere i denne tråd) omkring matematikken, til de der vil vide og eksperimentere (meget) mere.

THE END