Det är viktigt att inte blanda ihop färgomfång (färgrymd) och färgvolym. Enkelt uttryckt är färgomfånget det antal färger som din TV kan återge, medan färgvolymen är antalet färger som kan visas med olika luminositetsnivåer.
Innan vi går på djupet, fundera på följande: Varför ser ett äpple rött ut? Det beror på att det reflekterar röda våglängder av ljus medan det absorberar andra. Översätt nu detta till en TV-skärm. Din TV måste avge ljus i precis rätt våglängder för att ge en korrekt färgåtergivning.
Du kanske har märkt att när skärmens ljusstyrka är låg verkar antalet färger lågt, men antalet färger blir bredare när ljusstyrkan ökar. Men om du ställer in ljusstyrkan på max kommer färgerna att blekna.
Det beror på att färgvolymen beror på andra faktorer: först och främst färgomfånget. Men även ljusstyrka och kontrast spelar roll.
Så färgvolymen är ett derivat av andra displayparametrar. Ju ljusare skärmen är och ju bredare dess färgskala är, desto djupare blir färgvolymen.
Involverade dimensioner: Här ingår färgomfång (bredd x höjd) och djup (ljusstyrka).
Den visar hur en TV eller display återger färger vid varierande ljusstyrka. Detta är särskilt viktigt för HDR-innehåll som kräver exakt färgåtergivning över olika ljusstyrkor.
Färgvolym, färgomfång och färgdjup
Färgomfång (eller färgrymd) är det spektrum av färger som TV:n kan återge. Ibland definieras det som antalet färger, men det är lite felaktigt eftersom färgen är spektrumet.
Färgskalan kan beskrivas som röd, grön och blå rymd. Kombinationerna av dessa primärfärger skapar de andra färgerna, deras nyanser, nyanser och toner.
Låt oss ta en titt på denna CIE 1931-färgrymd. Den representerar färger vid deras maximala mättnad. Beroende på dess kvalitet kan vi definiera olika utrymmen som vår skärm kan återge: Rec.709, sRGB, DCI-P3 och Rec. 2020.
Men nu ska vi ta en titt på hur olika luminositetsnivåer kommer att påverka detta intervall. Färgintervallen för olika luminositetsnivåer placeras från den med lägst luminositet (till vänster) till den med högst luminositet (till höger).
Låt oss ta en titt på hur luminositeten påverkar färgvolymen. Vi kan se att färgomfånget försämras när ljusstyrkan är låg (RGB-färgrymden blir mycket fattigare, i terminal ljusstyrka försämras den till nästan 3 basfärger).
Naturligtvis är bilden ovan inte exakt och korrekt (eftersom du inte kan få en sådan skillnad i luminositet på en riktig TV). Men den ger dig ändå en grundläggande förståelse – om TV:n inte stöder hög färgvolym kommer färgerna att försämras vid höga och låga luminositetsnivåer. För svagt, och färgerna kommer inte att poppa. För ljusa färger riskerar att bli urvattnade. Vid höga ljusstyrkenivåer blir bilden blekt och förlorar sin livfullhet och detaljrikedom. Omvänt blir bilden grumlig vid lägre nivåer. En dålig TV-skärm beter sig på samma sätt.
Färgdjup
Låt oss nu tala om färgdjupet. Färgdjup handlar inte om färgomfånget; det är ingenting om det. Färgdjup fungerar som när du försöker zooma ut en bild. Om storleken är tillräckligt stor kommer utzoomningen inte att leda till kvalitetsförlust. Eller så börjar den visa enskilda rutor eller pixlar? Var och en av dessa pixlar har en färg, eller hur? Hur rika och varierade dessa färger kan vara bestäms av färgdjupet.
Färgdjupet bestäms av nyanserna för varje färg (rött, grönt och blått), dvs. antalet olika varianter av varje färg. För en 8-bitars bild definieras detta som 2 upphöjt till 8, vilket innebär att varje färg har 256 olika nyanser. 24-bit och 8-bit är samma sak. liksom 10-bit och 30-bit (8-bit eller 10-bit färgdjup anges för en kanal, medan när vi säger 24-bit eller 30-bit, tar vi hänsyn till alla baskanaler).
- 8-bitars erbjuder 256 nyanser av rött, grönt och blått. Om du räknar efter blir det 16,7 miljoner färger (256 x 256 x 256).
- 10-bitars, å andra sidan, katapulterar detta till 1,07 miljarder färger.
Med tanke på att vårt öga bara kan känna igen cirka 10 miljoner färger är det mindre troligt att du ser den stora skillnaden mellan 8-bitars och 10-bitars färgdjup.
Men när det gäller korrelationen mellan färgdjup och färgvolym finns det ingen direkt korrelation. Man kan se färgvolymen som gränserna och färgdjupet som den inre utfyllnaden. Ett högre färgdjup ger visserligen mer nyanserade färger, men det flyttar inte fram gränserna för de nya färgrymderna: färgdjupsannonser med tillfälliga nyanser.
Kontrast
Kontrastförhållandet – skillnaden mellan det mörkaste svarta och det ljusaste vita som en TV kan visa – lägger till ytterligare ett lager av komplexitet. En TV med högt kontrastförhållande kan visa finare detaljer i skuggor och högdagrar, vilket ytterligare förstärker färgvolymen.
Detta enorma luminansområde är den duk som färgerna målas på. Duken är begränsad utan tillräcklig kontrast, vilket komprimerar färgvolymen.
När kontrasten ökar breddas området för ljusstyrka, vilket ger utrymme för fler färger vid olika luminansnivåer. Detta är särskilt viktigt för scener med komplex belysning – ett solbelyst landskap i gryningen eller glansen av stadsljus mot en skymningshimmel.
En skärm med låg kontrast kommer att verka platt oavsett dess färgkapacitet. Även om den teoretiskt sett kan täcka ett brett färgspektrum, utan en robust kontrast i bakgrunden, kommer scenens djup och rikedom att utebli.
Tänk dig en konstnär med två uppsättningar färgpaletter. Den första paletten har ett brett spektrum av färger, men alla har en liknande, dämpad ton. Den andra paletten har samma färger, men varje nyans har olika nivåer av ljus och mörker.
Med sin djupare kontrast ger den andra paletten konstnären möjlighet att skapa en scen med djup, skuggor, högdagrar och intrikata nyanser. Färgvolymen utnyttjas till fullo tack vare det bredare kontrastomfånget.
Färgvolym och HDR
HDR och färgvolym är direkt relaterade till varandra. High Dynamic Range, som namnet antyder, ger ett större omfång mellan de mörkaste och de ljusaste färgerna i en bild. Traditionella bildskärmar har ett begränsat dynamiskt omfång och lyckas ofta inte återge de subtila nyanserna i en soluppgång eller de djupa skuggorna i en månbelyst natt.
För att kunna återge allt detta bör HDR-TV-apparater ha en bred färgvolym så att de kan visa det höga dynamiska omfånget korrekt.
Som sagt mäter färgvolymen om olika färger kan återges i olika ljusstyrkor, så en TV med bra färgvolym kan visa dig fler detaljer.
Om en sådan TV stöder HDR, och du tittar på HDR-innehåll, kommer den att kryptera sina metadata och återge mer exakta färger. De flesta TV-apparater med HDR-stöd har bildskärmar med bred färgvolym, eftersom det inte fungerar att kryptera HDR-metadata och försöka visa innehållet utan en högkvalitativ bildskärm.
Färgvolym och olika displayer: LED, OLED, QLED
Färgvolymen är inte direkt relaterad till displaytypen, men den är beroende av den. Eftersom färgvolymen är färgrymden med olika luminositetsnivåer påverkas den av vilken typ av bakgrundsbelysning och emitterande teknik som skärmen använder.
- LED-displayer
Traditionella LED-TV-apparater, som i själva verket är LCD-paneler som belyses av lysdioder, har länge varit arbetshästen på bildskärmsmarknaden. När det gäller färgvolym kan LED-skärmar täcka ett anständigt spektrum av färger. Däremot har de ofta problem med djup svärta och maximal ljusstyrka på grund av sitt bakgrundsbelysningssystem. Hela panelen är upplyst, vilket leder till mindre exakt kontroll av enskilda områden med ljusstyrka. Följaktligen är deras förmåga att representera färger över varierande luminansnivåer bra men inte fantastisk.
- OLED-skärmar
OLED är ett steg vidare från LED och avger ljus organiskt när ström passerar genom dem. Denna unika egenskap gör att varje pixel kan avge sitt eget ljus, vilket gör att det inte behövs någon bakgrundsbelysning. Vad innebär detta för färgvolymen? Till att börja med dramatiskt djup svärta, eftersom enskilda pixlar kan stängas av helt. OLED har också ett brett färgomfång. Men deras högsta ljusstyrka är i allmänhet lägre än QLED:s, vilket kan påverka deras prestanda i de övre luminansnivåerna. I spektrumet för färgvolym utmärker de sig genom att visa livfulla färger vid lägre ljusstyrka.
- QLED-skärmar
QLED är i grunden LED-TV-apparater med kvantprickar – halvledarpartiklar i nanostorlek som dramatiskt förbättrar ljusstyrka och färg. När det gäller färgvolym lyser QLED starkt. Pixlarna är tillverkade av material som har bättre ljustransmission och färgflödesselektivitet. Sådana TV-apparater kan visa en bild med ett djup på 10 bitar. De uppnår imponerande ljusstyrketoppar och överträffar ibland OLED på detta område. I kombination med ett brett färgomfång innebär denna luminans att de kan återge ett stort antal färger vid både låga och höga ljusstyrkenivåer. Men eftersom de fortfarande använder ett bakgrundsbelysningssystem kan de inte uppnå den oändliga kontrast och djupa svärta som OLED har.
Hur man utvärderar och testar färgvolymen
För att testa färgvolymen behöver vi en kolorimeter, spektrumljusmätare och ett sätt att visa bilder med olika ljusstyrka på din TV.
Som jag sa beror färgvolymen på färgomfånget (färgrymden). Det finns ingen anledning att ta hänsyn till Rec. 709-färgrymden, eftersom de flesta moderna TV-apparater täcker den helt och hållet, så det finns en anledning att ta hänsyn till DCI P-3 och Rec.2020.
Vi måste ändra TV:ns ljusstyrka och mäta det tillgängliga färgomfånget på olika ljusstyrkenivåer. Det kommer att ge oss många färgomfång för olika ljusstyrkor, och deras kombination skulle vara färgvolymen. Vi kan uttrycka det som den % av färgrymden som TV-skärmar kan återge på olika ljusstyrkenivåer.
Sedan 2016 har UHD Alliance antagit kravet att premium-TV-apparater med UHD-upplösning måste täcka minst 90% av DCI-P3-färgrymden. Men det är en siffra för färgomfång, inte färgvolym, så även idag kan TV-apparater, även om de har liknande färgomfång, variera avsevärt när det gäller färgvolym.
Vem kontrollerar DCI-P3-färgvolymen i TV-apparater
Tillverkaren kan skriva att TV:n stöder DCI-P3 (liksom alla andra färgområden), men detta är inte helt korrekt. Därför kan oberoende organisationer kontrollera om produkten uppfyller standarden. En sådan organisation är VDE-institutet, som arbetar med produktcertifiering.
