Контрастность
Анна Гусева
Контрастность (contrast ratio) - это отношение освещенностей или яркостей самой светлой части и самой темной части изображения.
В рекламных материалах значение контрастности (К) указывают двояко: как число, например 200, и как соотношение, что более правильно, 200:1. Это означает, что проектор с реальным световым потоком (СП) в 3000 лм на экране размером 2х1,5 м (площадь изображения 3 кв.м) создаст освещенность 3000/3 = 1000 лк на белом участке изображения и в К раз меньше на черном участке изображения 1000/К = 1000/200 = 5 лк. Понятие контрастности изображения применимо ко всем средствам отображения информации: мониторам, телевизорам, плазменным панелям и проекторам. Для примера ниже мы будем рассматривать контрастность изображения от проектора на обычном экране.
Контрастность зависит от многих факторов, что пугает рядового пользователя и дает неограниченный простор для манипуляций с этим показателем продавцам и производителям техники. К сожалению, материал данного урока потребует определенных усилий от читателя, так как сама тема занятия одна из самых сложных.
К для прибора и отдельного узла
Обычно, говоря о К, имеют в виду это значение для устройства в целом. В последнее время производитель DMD-чипов фирма TI, описывая их, указывает значение К отдельно (!) для этих микросхем. Понятно, что реальное значение К самого лучшего проектора в мире всегда будет ниже К отдельного узла.
К и цвета
К измеряют и регулируют стандартно только для белых и черных участков изображения, подразумевая при этом, что К для первичных цветов (RGB) получается такой же автоматически. В основном это верно, но некоторые устройства позволяют регулировать К отдельно для каждого цвета (3D-гамма-коррекция), что позволяет продвинутым пользователям настроить, например, высокую контрастность в синем и низкую в красном, что может пригодиться, например, если вы захотите выгодно показать видеозапись с любимой девушкой в синем платье на фоне подружек в красных.
К и настройки устройства
К зависит от следующих настроек проектора: яркости, контрастности, гамма-функции, режима работы лампы, белого сектора (только для DLP-проекторов). Наиболее сильное влияние на К оказывают настройки гамма-функции и контрастности. Заводские установки (ЗУ), или установки по умолчанию, обеспечивают высокие значения СП и К, но при этом участки изображения "в светах" и "в тенях" сливаются в неразличимое белое и черное пятно. Такие настройки можно использовать при показе простейших графиков и таблиц, но они не годятся для демонстрации цветных фотографий или видео. После установки "серого клина" по тестовой картинке (рис. 1) значение К может уменьшиться в десятки раз(!).
К и число белых/черных полей
В основном используются две методики измерения К: по методу "белое/черное поле" (Кбч ) и по методу "шахматное поле" (Кшп). Как правило, Кбч в несколько раз больше чем Кшп, так как при прохождении света внутри проектора происходит засветка темных участков изображения, особенно если оптический тракт проектора выполнен небрежно. Основное различие между этими методиками - это количество черных и белых участков изображения, клеток, на экране. В первом случае весь экран - это одна большая черная или белая клетка, во втором - 16 клеток. Понятно, что чем больше число клеток, тем меньше значение К.
На рис. 2 представлена зависимость реальной контрастности изображения от общего числа черных и белых клеток на экране, суммарные площади белых и черных клеток равны 1/2 площади изображения. Для стартового случая 1 (1х1) клетки выводятся на экран по очереди и площади черного и белого соответствуют 100% изображения. Ось Х - число клеток: 1 (1х1), 2(1х2), 4(2х2), 16 (4х4), 64 (8х8), 256 (16х16), 1024 (32х32), для компактности графика ось X выполнена в логарифмическом масштабе. Ось Y - контрастность.
Кривые соответствуют двум DLP-проекторам практически с одинаковыми рекламируемыми значениями К (1800 и 2000). Первый проектор - один из лучших в своем классе, другой - один из худших на сентябрь этого года, предварительно проекторы были отрегулированы по картинке "серый клин". Из графика видно, что происходит резкое (почти в 20 раз - от 1800 1 до 100 1) падение К при увеличении числа клеток от 1 до 100 только для высококонтрастного проектора, второй проектор настолько плох, что данная зависимость для него проявляется слабо. На практике это означает, что чем больше мелких деталей на изображении, тем ниже К. Изображение мелкого текста или зимнего леса (много веток на светлом фоне) будет менее контрастное, чем изображение крупного жирного текста или фрагмента дерева. Теперь понятно, почему по методике ANSI предварительно проектор следует отрегулировать по специальной картинке "серый клин" и затем измерять контрастность по картинке "шахматное поле 16 (4х4) клеток", именно такая двойная процедура приближает измеренную контрастность к реальной, хотя катастрофически уменьшает значение К, что сильно не нравится производителям и продавцам техники.
В рекламе 99% проекторов используется Кбч при заводских установках проектора - абсолютно бесполезная цифра для потребителя даже при честном измерении, а достаточно часто рекламируемое значение К завышено. Для практики важно только одно значение К - это Кшпклин или К по методике ANSI. К сожалению, это значение найти сложно. Большинство статей-тестов проекторов в глянцевых отечественных журналах ограничиваются только субъективными оценками, чтобы не расстраивать покупателей и рекламодателей.
К и косвенная засветка помещения
При использовании современных ярких проекторов в стандартных офисных помещениях (светлые стены и потолки) надо учитывать влияние отраженного света от экрана на темные участки изображения.
Косвенная засветка (КЗ) происходит так: свет от светлых участков изображения попадает на стены и потолок, достаточно хорошо отражается от них и попадает обратно на темные участки изображения. Обозначим Б как освещенность белого участка изображения, Ч - черного, КЗ - средний уровень освещенности от косвенной засветки. Тогда для ряда случаев (например, кинотеатр - громадный зал, темные стены и потолок, темные шторы, низкая освещенность светлых участков изображения, или тестовая лаборатория - темные стены и потолок, экран из черного бархата) КЗ можно пренебречь и считать что К=Б/Ч. Для обычного помещения К=(Б+КЗ)/(Ч+КЗ).
Практика показывает, что независимо от реальной Кшпклин проектора в среднем офисном помещении К изображения будет не выше 50 : 1. Другими словами, суперконтрастный проектор не сможет проявить свою выдающуюся К без существенной переделки помещения, поэтому для обычных презентаций (смешанное изображение, есть и светлые и темные участки) оптимальный выбор - это проектор с Кшпклин около 100. Только в том случае, если вы покупаете проектор для домашнего кинотеатра, вам стоит платить дополнительные деньги за высокую реальную контрастность изображения. Действительно, чем больше Кшпклин проектора в таком случае, тем лучше. Контрастность для "большого" пленочного или цифрового и "малого" домашнего кинотеатров более важный параметр, чем СП.
К и внешний свет
Самый сложный случай - это обычная реальная презентация при внешнем искусственном или естественном свете. Пусть ВС - средний уровень освещенности экрана от внешнего света. Тогда К=(Б+КЗ+ВС)/(Ч+КЗ+ВС). В этом случае первостепенную роль играют не СП и К проектора, а защита экрана от естественного света и грамотная установка регулируемого искусственного освещения таким образом, чтобы в районе экрана было темно, а рабочие места слушателей освещал направленный свет, достаточный для заметок, но не более. Считается очень хорошим результатом, если удается получить К=10 для реального изображения с учетом всех засветок.
Источник: Журнал Presentations
Ноябрь 2003
www.r-presentations.ru
Опубликовано с разрешения редакции