Ресурс лампы или светодиодов. Оценка яркости изображения

В компьютерной графике тон это уровень (оттенок) цвета. Тоновое изображение имеет непрерывную шкалу градаций серого от белого до черного. Для одного цвета число таких градаций (ступеней) в цветовой модели RGB равно 256 (8 бит ).

Смысл тоновой коррекции фотоизображения состоит в придании фотографии максимального динамического диапазона за счет настройки яркости и контрастности изображения. Для оценки и коррекции яркости и контрастности изображения (его тоновой коррекции) в редакторе используются гистограммы .

Новый термин

Гистограмма - столбчатая диаграмма, отображающая количество пикселей изображения (по вертикали), имеющих заданный уровень яркости (по горизонтали). В другой формулировке гистограммой называется график, отображающий распределение пикселей изображения по яркости. При построении этого графика по оси X откладываются значения яркостей в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый), а по оси Y - количество пикселей, имеющих соответствующее значение яркости.

Специалисту в компьютерной графике анализ гистограмм позволяет понять, какие тоновые области изображения нуждаются в коррекции, и в какой именно ( рис. 1.16).

При рассматривании гистограмм на светлом фотоизображении основная горка пикселей смещена вправо, на темном - влево, а в нормальном изображении она находится посередине гистограммы.

В светлом изображении все объекты ярко высвечены. Примером таких изображений могут служить фотографии ярко освещенных светлых предметов. Области теней и средних тонов таких изображений обычно содержат мало информативного материала и не представляют интереса.

В темном изображении многие важные детали скрыты (теряются) в теневых областях. Средние тона и света выделены слабо. Такие изображения получаются при фотосъемке в условиях недостаточной освещенности.

Нормальные изображения характеризуются наивысшим качеством, то есть равномерным распределением тонов по всем трем областям: светам, средним тонам и теням.

Итак, гистограммой называется график , отображающий распределение пикселей изображения по яркости. Инструмент Гистограмма (Histogram) позволяет оценить динамический диапазон изображения, то есть разницу между его самым ярким и самым темным участком (разброс между минимальной и максимальной яркостью изображения). Другими словами, с помощью гистограммы вы также можете определить, какие тоновые области доминируют: тени (темные области), света (светлые области) или средние тона. В Adobe Photoshop проверка динамического диапазона изображения выполняется командой Изображение | Коррекция | Уровни .

В Adobe Photoshop инструментом коррекции гистограммы является инструмент Уровни (Levels) . С помощью Уровней (за счет изменения яркости и контрастности изображения) можно изображение сделать более светлым или более темным, то есть улучшить его динамический диапазон . Иначе говоря, с помощью гистограмм вы можете оценить качество изображения, а с помощью уровней это качество улучшить. Для работы с гистограммой в уровнях имеется инструмент Установка точки черного , инструмент Установка точки серого и инструмент Установка точки белого . В соответствии с гистограммой тоновую характеристику изображения можно отнести к одному из трех типов: светлому, темному или нормальному.

Точка белого - это самая яркая светлая точка изображения. Соответственно, точка черного - точка изображения с минимальной яркостью (самая черная). Серая точка находится между белой и черной.

Итак, набор из трех пипеток предназначен для установки значений белой и черной точек и значения коэффициента гаммы путем указания их непосредственно на редактируемом изображении с помощью выбора соответствующей пипетки.

Помимо пипеток, управляющих точками, уровни имеют ползунки-треугольники между крайними треугольниками, характеризующими значение светов и теней изображения, расположен третий треугольник, который предназначен для управления яркостью в области средних тонов изображения. Этот элемент управления в растровой графике имеет специальное название - коэффициент гамма , а действия выполняемые путем перемещения среднего треугольника, называют настройкой гаммы. Установка значения этого параметра меньше 1 (это значение задается по умолчанию), приводит к затемнению изображения и, наоборот, больше 1 - к осветлению изображения в области средних тонов. В обоих случаях происходит изменение контрастности изображения.

Новый термин

Гамма - коэффициент контраста в средних тонах изображения.

Параметрами раздела Выходные уровни (Output Levels) можно управлять точно так же, как и входными параметрами. Однако в отличие от них, здесь перемещение левого треугольника приводит к осветлению более темных пикселов (теней), и, наоборот, перемещение правого треугольника затемняет более светлые пикселы (света).

Нажатие кнопки Авто (Auto) является альтернативой выполнения специальной команды Авто Уровни (Auto Levels) . Оно приводит к запуску процедуры автоматической тоновой коррекции, сущность которой состоит в отбрасывании заранее установленного количества самых светлых и самых темных пикселов изображения.

Список Канал (Channel) предоставляет доступ к любому цветовому каналу с помощью раскрывающегося списка. С его помощью вы можете выполнять настройки входных и выходных значений яркости отдельно для каждого канала раздельно.

Примечание

Смысл тоновой коррекции состоит в придании изображению максимального динамического диапазона, что в свою очередь это напрямую связано с настройкой яркости изображения. Однако не только гистограммы и уровни служат для оценки и коррекции яркости и контрастности изображения (его тоновой коррекции). Photoshop предоставляет широкий набор подобных средств, среди которых можно отметить инструменты Кривые (Curves) , Яркость (Brightness) и Контраст (Contrast) .

Кривые

Для вызова этого инструментального средства в Photoshop используется команда Изображение (Image) | Коррекция (Adjust) | Кривые (Curves) или соответствующая ей комбинация клавиш Ctrl+M . По принципу действия команда Кривые близка к команде Уровни , но только здесь для настройки яркости изображения вместо гистограммы используется инструментальное средство, известное под именем настроечная кривая в виде прямой линии с наклоном 45 градусов. Если кривая в исходном состоянии не изменена, то все входные (исходные) и выходные (отредактированные) пиксели имеют идентичные значения яркости - рис. 1.17 .

Рис. 1.17.

Кривая (curve) - это график , с помощью которого осуществляется преобразование спектрального диапазона исходного изображения ( входные данные ) к спектральному диапазону скорректированного изображения ( выходные данные ).

Если в инструменте Уровни для настройки яркости используются только три области (света, тени и средние тона), то в инструменте Кривая вы меняете контраст одновременно во многих яркостных диапазонах изображения. В этом главное отличие этих инструментов, один из которых более тонкий, а другой - грубее.

Устанавливая наклон кривой более 45 градусов (выпуклая кривая вверх), вы расширяете диапазон тонов или цветов, входящих в соответствующие области изображения, делая его контрастнее и светлее. Наоборот, установка вогнутой вниз кривой приводит к сужению диапазона тонов и, как следствие, - к уменьшению контраста и затемнению изображения.

Совет

Используйте вогнутые настроечные кривые для исправления недостаточной экспозиции (недостаток деталей в тенях) и выпуклые - для избыточной экспозиции (недостаток деталей в светах).

Большая часть элементов управления (пипеток и ползунков) окна диалога Кривые (Curves) не отличается от уже рассмотренного ранее окна диалога Уровни (Levels) . Поэтому имеет смысл остановиться только на новых элементах. Это кнопка свободного рисования кривых (Draw to Modify the curve ) с изображением карандаша. Если в обычном режиме редактирование формы кривой производится путем установки на кривой до 16 точек и последующего перетаскивания их с помощью мыши, то с использованием инструмента Freehand (Свободная) вы можете нарисовать с помощью мыши любую форму настроечной кривой. После окончания рисования нажмите на кнопку Плавный (Smooth) для сглаживания острых углов кривой.

Яркость/Контрастность

Команда Яркость (Brightness)/Контрастность (Contrast) используется для одновременной коррекции яркости и контраста изображения, то есть не раздельной настройкой каждого из трех тональных диапазонов (теней, средних тонов и светов), а коррекции сразу всего изображения. И хотя это средство не обладает гибкостью и возможностями рассмотренных ранее инструментов Кривые (Curves) и Уровни (Levels) , зато оно выигрывает в простоте и быстроте своей работы.

Для изучения возможностей окна диалога Яркость/Контрастность (Brightness-Contrast) воспользуемся конкретным примером. Приведенное для этой цели изображение кота на рис. 1.18 имеет чрезмерно высокую контрастность, и низкую яркость, и, следовательно, плохую проработку деталей в тенях и светах. Попытаемся эти недостатки исправить.

Для тоновой коррекции такого изображения выполните команду Изображение (Image) | Коррекция (Adjust) | Яркость/Контрастность (Brightness/Contrast) . При этом открывается окно диалога Яркость/Контрастность (Brightness/Contrast) - рис. 1.19 .

Перемещая движок параметра Яркость (Brightness) вправо (повышая яркость), установите его значение до оптимальной величины яркости вашего изображения. Переместите движок параметра Контрастность (Contrast) влево до оптимального значения с целью снижения контраста изображения. Оцените полученный результат в окне активного изображения . Если он вас удовлетворяет, нажмите на кнопку OK ( рис. 1.20).

Цветовая коррекция и цветовой баланс

Цветокоррекция - изменение цветовых параметров пикселей (яркости, контрастности, цветового тона, насыщенности) с целью достижения оптимального цвета изображения. В Photoshop для цветокоррекции используются команды: и Оттенок/Насыщение (Hue/Saturation) .

Баланс цветов (Color balance) это соотношение цветов в изображении. Регулировка цветового баланса позволяет усилить или ослабить один цвет за счет другого дополнительного (комплиментарного ему). Например, красный цвет комплиментарен (противоположен на цветовом круге) голубому, зеленый - пурпурному, желтый - синему. В основе коррекции цвета с помощью команды Баланс цветов (Color balance) лежит уменьшение величины избыточной цветовой составляющей за счет усиления ее комплиментарного цвета. Увеличение красного цвета приводит к уменьшению голубого и, наоборот, снижение красного увеличивает содержание в изображении голубого цвета. Инструмент Цветовой баланс (Color balance) служит для цветовой коррекции всего изображения, хотя при необходимости вы можете использовать его и для коррекции выделенных областей изображения.

Цветовой тон/Насыщенность

Эти термины относятся к цветовой модели HSL и поэтому можно управлять цветовыми характеристиками изображения путем настройки цветовых компонентов этой модели: Цветовой тон (Hue) , Насыщенность (Saturation) и Яркость (Lightness) . Настроечное окно вызывается командой Изображение | Коррекция | Цветовой тон/Насыщенность или комбинацией клавиш Ctrl+U ( рис. 1.21).

В этом окне:

• перемещение движка Цветовой тон (Hue) осуществляется по периметру цветового круга в диапазоне от -180 до 180 градусов. После установки конкретного значения данного параметра происходит автоматическое смещение всех цветов изображения на заданную величину путем прибавления ее к градусному эквиваленту каждого цвета;
• перемещение движка Насыщенность (Saturation) вправо позволяет изменять значение этого параметра от 0 (исходное) до 100 процентов (чистый цвет без примеси серого компонента); перемещение влево - от 0 до -100 градусов (цвет исчезает, превращаясь в оттенок серого);
• параметр Яркость (Lightness) используется для подстройки яркости изображения в диапазоне от -100 процентов (все цвета превращаются в черный цвет) до 100 процентов (цвета исчезают, превращаясь в белый цвет);
• верхняя и нижняя цветовые полоски выполняют функцию окна предварительного просмотра, отображая соответственно исходный и измененный спектр изображения;
• список Редактировать (Edit) включает в себя шесть комплиментарных цветовых каналов и составной канал (Все ). Выбор одного из шести базовых цветов позволяет выполнить настройки перечисленных цветовых параметров отдельно для каждого диапазона цветов независимо от других, что дает в ваши руки инструмент для тонкой настройки всего изображения. Установка варианта Master (Все) предназначена для применения выполненных вами настроек одновременно ко всему цветовому диапазону изображения;
• флажок Тонирование (Colorize) предназначен для реализации одной из двух возможных технологий: раскрашивания черно-белого изображения одним из цветовых оттенков или для перекрашивания цветного изображения путем преобразования всей гаммы цветов в набор оттенков одного цвета.

Алгоритмы улучшения качества изображений, хранящихся в растровых графических форматах, получают всё большее распространение. На сегодняшний день их существует огромное количество и беспрерывно появляются новые. Это связано с появлением новых способов и технических средств получения, передачи и воспроизводства растровых изображений. Алгоритмы обработки изображений, в основном, ориентированы на ликвидацию недоработок в технических средствах и технологиях, работающих с изображениями. Эти недоработки можно идентифицировать не только визуально, но и пользуясь описанием технических характеристик техники и технологий.

Перед тем, как улучшать изображение, необходимо дать оценку его качеству. Человек, бросив один взгляд на изображение, может сказать яркое оно или тёмное, контрастное или нет, чёткое или размытое и т.д. Алгоритмы же работают детально, анализируя изображение попиксельно или небольшими группами пикселей. Поэтому, на основании работы алгоритма, тяжело дать общую оценку качеству изображения.

К показателям, по которым можно оценить изображение как единое целое, относятся следующие:

• яркость;
• контрастность;
• преобладающий тон;
• резкость.

Прежде чем приступить к выработке критериев и методов оценки качества, необходимо выбрать цветовую модель. Наиболее удобной представляется модель RGB по нескольким причинам:

• эта модель достаточна проста как для понимания, так и для математического описания;
• она применяется во многих технических устройствах и, при необходимости, преобразуется в другие цветовые модели;
• она близка к представлениям о природе чувствительности к цвету человеческого глаза.

Требования к критериям оценки качества изображений следующие:

• показатели качества для сравнения с критериями должны вычисляться;
• значения критериев должны иметь относительный характер (не зависеть от диапазона яркости RGB);
• критерии должны быть понятны и наглядны для человека.

Достаточно наглядно оценка качества изображения может быть представлена с помощью RGB-гистограмм.

Рис. 1. Гистограмма тёмного неконтрастного изображения

Рис. 2. Гистограмма светлого изображения

Рис. 3. Гистограмма сбалансированного полутонового изображения

Рис. 4. Гистограмма высококонтрастного изображения

Рис. 5. Гистограмма постеризованного изображения

Недостатком этого способа является отсутствие численного выражения для показателей качества.

Цветовую модель RGB удобно представить в виде куба в прямоугольной системе координат, где в начале координат расположена точка чёрного цвета (яркость R = G = B = 0), а вдоль осей возрастают значения яркости R, G и B. На главной диагонали куба, выходящей из начала координат, расположены ахроматические цвета.

Рис. 6. Цветовая модель RGB

В вершинах куба расположены основные цвета (красный, зелёный, синий), дополнительные к ним (жёлтый, циан и пурпурный), а также чёрный и белый. На гранях куба находятся так называемые «чистые» тона.

Рис. 7. RGB - куб и его невидимые грани

Отсутствие у цвета третей составляющей - признак «чистого» тона. Появление и увеличение доли третьей составляющей в цвете приводит к снижению насыщенности тона, т.е. к приближению данного цвета к ахроматическим цветам.

Оценка яркости изображения

Яркость изображения можно выразить как среднюю яркость всех пикселей (математическое ожидание в терминах теории вероятностей).

Яркость пикселя вычисляется по формуле:

Яркость всего изображения Y, содержащего N пикселей будет равна:

Данное выражение характеризует физическую яркость изображения. Поскольку чувствительность человеческого газа к разным частям спектра неодинакова (максимальная в жёлто-зелёной, меньше в красной, ещё меньше в синей), яркость цветного пикселя будет восприниматься субъективно в зависимости от его тональных характеристик.

Рис. 8. Чувствительность человеческого глаза к различным частям спектра

Оценка как физической (), так и видимой () яркости изображения представлена в абсолютных величинах. Перейти к относительным величинам можно разделив значение яркости на максимально возможное значение яркости:

Тогда будет лежать в диапазоне . Значение 0 будет соответствовать абсолютно чёрному изображению, а значение 1 – абсолютно белому. Изображение оптимальной яркости должно иметь значение близкое к 0.5.

Оценка контрастности изображения

Контрастность изображения бывает яркостная и тоновая.

Яркостная контрастность представляет собой разницу между физической или видимой яркостью отдельных участков изображения. Вообще говоря, вычисление физической или видимой яркости можно рассматривать как конвертацию цветного изображения в ахроматические цвета. Поэтому яркостная контрастность - это сравнение двух участков изображения, приведенных к ахроматическим цветам.

Если проанализировать RGB-гистограммы, то можно сделать вывод, что у контрастного изображения количество тёмных и светлых пикселей должно быть приблизительно одинаковым, разница в их яркости - значительна, а основное место сосредоточения пикселей - возле границ диапазона.

Хорошим критерием оценки яркостной контрастности будет дисперсия яркости пикселей изображения:

Более универсальный безразмерный критерий оценки яркостной контрастности - отношение средне-квадратического отклонения к максимально возможному значению яркости:

C изменяется в диапазоне . Значение 0 соответствует однотонному изображению, значение 1 - максимально контрастному. Оптимальное значение контрастности зависит от типа объекта, представленного на изображении.

Более сложный случай представляет тоновая контрастность. Конвертированные в оттенки серого цвета могут иметь одинаковую яркость, но визуально чётко различаться.

Можно вычислить «средний тон» пикселя для всего изображения. Его удобно выразить через средние значения RGB:

Расстояние в RGB кубе между пикселями изображения и «средним тоном» определяется по формуле:

В качестве оценки тоновой контрастности изображения можно взять среднее расстояние в RGB кубе между пикселями и «средним тоном»:

В RGB-кубе максимальное расстояние между двумя точками равно длине главой диагонали:

Хорошую тоновую контрастность будут иметь пиксели, расположенные на расстоянии , или (длины ребра RGB-куба):

Оценка преобладающего тона

Оценка тоновой насыщенности

Тоновая насыщенность - это отличие цвета от ахроматического при их одинаковой яркости. В RGB-кубе тоновую насыщенность пикселя можно выразить как расстояние до диагонали ахроматических цветов:

Для всего изображения оценка тоновой насыщенности может быть выражена как среднее значение тоновой насыщенности для всех пикселей:

Оценка резкости изображения

Понятие резкость, как характеристику аппаратных средств и технологий, можно разделить на три составляющие:

• резкость, как характеристика фокусировки объектива на объект;
• резкость как характеристика оборудования, позволяющая воспроизводить без искажений яркостный переход максимального контраста;
• резкость как результат специальной обработки исходного изображения.

Идеальное оборудование должно обеспечить вывод информации о смене цвета в элементе изображения таким образом, чтобы никакого промежутка между цветами не было.

С физической точки зрения нерезкий переход можно рассматривать как диффузное смешение двух контрастных цветов.

С точки зрения человеческого восприятия резкость — это наличие контура контрастного перехода (яркостного или тонового) между двумя соседними частями изображения.

Для оценки резкости изображения в ахроматических цветах удобно использовать яркость пикселей. Такое изображение может быть представлено прямоугольной матрицей (размерностью соответствующей размерам изображения в пикселях), элементами которой являются значения яркости пикселя.

Рис. 9. Контрастный (сверху) и неконтрастный (снизу) переходы между цветами

Поскольку в настоящее время в большинстве случаев используется квадратный пиксель, можно составить другую матрицу (матрицу яркостных контрастов), элементами которой будут разности яркости последующего и предыдущего пикселей по горизонтали или по вертикали ( или ). Можно учитывать и диагональные разности.

Значения элементов матрицы характеризуются следующим образом:

Далее осуществляется сканирование строк для разностей по горизонтали (столбцов для разностей по вертикали) матрицы яркостных контрастов. Строка (столбец) разбивается на участки, в которые входят элементы, имеющие одинаковый знак (переходые участки) или участки со значениями элементов равными 0.

Для каждого переходного участка оценивается:

Для проведения анализа матрицы яркостных контрастов необходимо определить критерии и их значения: какое значение элемента матрицы считать контрастным переходом, а какое - нет.

Порог «минимальной заметной разницы» контрастной чувствительности (JND) или дифференциальный порог определяют согласно закона Вебера-Фехнера, который формулируется следующим образом: субъективная величина ощущения, измеренная в единицах минимальной заметной разницы, пропорциональна логарифму физической величины стимула:

Закон утверждает: ощущение разницы между близкими по величине стимулами пропорциональна величине стимулов, т.е.:

Это отношение называется пороговым контрастом, а - дифференциальным порогом. В средине дифференциального порога изменения интенсивности стимула не ощутимы.

Отношение Вебера-Фехнера (пороговый контраст) составляет 1-3%.

Таким образом, для каждого переходного участка матрицы яркостных контрастов в идеальном случае или , ~0.03"/> (здесь и далее - крутизна участка).

Поскольку критерии оценки резкости связаны с локальными участками изображения, общая оценка резкости по этим критериям будет сильно зависеть от типа объекта на изображении (документ, пейзаж и т.д.). И всё же в качестве оценки резкости всего изображения можно предложить средние значения длины и крутизны для всех n переходных участков.

Для оценки резкости цветных изображений вместо разности яркости соседних пикселей можно использовать расстояние в RGB-кубе между цветами этих пикселей:

При сканировании матрицы тоновых контрастов, подобно сканированию матрицы яркостных контрастов, необходимо контролировать тенденцию изменения тона: отрезки, соединяющие пиксели в RGB-кубе должны лежать на одной прямой. Реально они могут иметь некоторое незначительное отклонение ε. Осуществить такой контроль можно сравнивая сумму длин расстояний между цветами в RGB-кубе с расстоянием между крайними точками этой ломаной линии:

Прекращение выполнения данного условия можно считать границей участка.

И для всего цветного изображения вычисляются также, как и для ахроматического изображения.

Несмотря на грубость и приблизительность предложенных критериев и методов оценки, их можно успешно использовать для предварительного отбора изображений из больших массивов в автоматическом режиме; для предварительной оценки качества изображений с целью выбора более детальных методов оценки и т.п.

Литература:

• David H. Hubel. Eye, blain and vision. – Scientific American library a division of help. – New York.
• А.Гонта, Е.Седов Резкость изображения и оборудование CCTV.

Как настроить контрастность / яркость изображения монитора (экрана) на ноутбуке?

Контрастность происходит от английского слова «contrast». Она есть у любого монитора, будет то телевизор, компьютер, ноутбук или даже мобильный телефон. Но, чаще всего настраивать контрастность экрана приходится именно для компьютера. Если знать алгоритм действия, то сделать это будет несложно. Контрастность является отношением яркости самого светлого участка экрана к самому темному его участку. Настройку можно проводить с помощью кнопок на мониторе. Правильно настроенная контрастность улучшить восприятие текста и изображения. Также она обеспечит реалистичную передачу цветов, если речь идет о цифровых изображениях.

Как настроить контрастность на Windows

Итак, техника у вас может быть любой марки (торговый производитель), но должна быть установлена операционная система Windows. Когда компьютер грузиться, то логотип этой системы появляется на экране. Также, уже при включенном компьютере, он отображается на кнопке «Пуск». У большинства жителей нашей страны установлена именно такая операционная система.

Итак, необходимо воспользоваться калибровкой цветов монитора. Калибровка поможет настроить не только контрастность, но и другие параметры передачи цвета по необходимости. Все необходимо подбирать исключительно под себя, но ориентироваться на усредненные показатели.

Способ настройки будет зависеть от монитора:

На передней панели некоторых мониторов находится кнопка яркости и контрастности. На некоторых мониторах эти регуляторы могут быть на задней панели. Будут использоваться стандартные обозначения для каждой характеристики.

Экранное меню. Для некоторых типов мониторов, а также для ноутбуков, настройка происходит с помощью экранного меню. Найти его можно в «Меню», которое откроется при нажатии на кнопку «Пуск». Можно посмотреть исходные значения и задать свои.

Экран ноутбука. Можно будет воспользоваться кнопка яркости на передней панели, но в старых моделях. В современных моделях нет элемента управления контрастностью. Поэтому, нужно будет использовать клавишу Fn и и нажимать на значки и для уменьшения или, соответственно, увеличения контрастности.

Какие настройки оптимальные?

Для экрана компьютера есть свои стандартные настройки контрастности, которых нужно придерживаться для комфортной работы. Несмотря даже на то, что все люди разные и требования к изображениям может быть разным.

Частота изображения на современных мониторах рекомендована в пределах от 60 до 85 Гц. Что касается яркости, она не должна быть выше 80 канделах на квадратный метр. Высокая контрастность (это, как мы уже выяснили, соотношение яркости черного и белого цвета) способна сделать изображение максимально четким. Чем показатель контрастности выше, тем быстрее будут уставать глаза. Оптимальную настройку надо производит с учетом середины на шкале, которая предлагается производителем.

Интересно! С помощью программы NTest можно подобрать наиболее точные настройки экрана под себя, а потом задать их на своем компьютере.

Это основные моменты, как нужно настраивать изображение на своем компьютере. Чаще всего, при установке операционной системы, применяются усредненные показатели. Но, для более комфортной работы необходимо покрутить их в ту или другую сторону. Кстати, восприятие изображения также может зависеть от времени суток и от того, как освещение падает на экран. Все это необходимо учитывать, подбирая характеристики под себя. Разобраться с контрастностью не сложно, хотя, придется потратить немного личного времени.

И еще полезные статьи о контрастности:

• 

  Какой беспроводной пылесос купить — виды, особенности, отзывы.

• 

  Какой lcd телевизор лучше купить, отзывы потребителей.

• 

  Что нового в телевизорах Sony, технологии, цены на модели.

• 

  Принцип работы соковарки, инструкция по применению, как пользоваться.

• 

  Про многокамерные холодильники (трехкамерный, четырехкамерный и т.д.).

Не путайте яркость видимого изображения (проекции) с яркостью исходящего в сторону экрана светового потока.

Яркость проекции — это световой поток, рассеянный экраном в сторону зрителя.

Яркость изображения можно оценить с помощью следующих референсных показателей:

12-16 fL - для коммерческого кинотеатра (стандарт THX)

40-45 fL – средний показатель яркости полностью белого поля для ЖК панели

Метрические единицы: Nit или Candela/m² = Lux x к.усиления / p

1 Lux отраженный от Lambertian (референсной отражающей) поверхности равен 1 Nit

Имперские единицы: Foot Lambert = Foot Candles * к.усиления / p

Пересчет FtL в Nit: x 3,43 т.е. 16 FtL равно 55 Nits

Как правильно рассчитать ожидаемую яркость изображения?

Существует простая формула, позволяющая рассчитать ожидаемую яркость изображения.

Т.е. Яркость проектора в ANSI люменах / площадь экрана в кв.футах * к. отражения экрана = яркость в fL

В теории люмены и фут-Ламберты напрямую связаны. Один фут-Ламберт светимости, равен одному люмену на квадратный фут. Но, как обычно, не все так прямолинейно. Эта формула не учитывает посторонней засветки и ее направления, не учитывает износ лампы или калибровку проектора (которая способна снизить исходящий световой поток на 40%). Чтобы не ошибиться можно либо изначально брать лишь 70%, заявленной в спецификации яркости проектора при расчетах, либо брать как приемлемый уровень показатели от 20 до 40 fL.

Более высокая яркость позволит компенсировать негативное влияние посторонней засветки и поднять уровень реальной контрастности.

В принципе, не рекомендуется увлекаться «магией цифр» в спецификациях. При указании параметра яркость в ANSI люменах, производители не указывают все параметры измерения. Многие проекторы имеют функции оптимизации изображения, которые существенно влияют на результат. Это приводит к тому, что проектор с заявленной яркостью 700 ANSI, может быть по факту ярче проектора с показателем 1500 ANSI. Таким образом, спецификации - довольно условный источник данных для расчета ожидаемых показателей.

На какие типы делятся проекционные экраны?

Проекционные экраны делятся на различные категории:

• По типу полотна: с гибким полотном и с жестким полотном (пластик, стекло)
• По типу проекции: фронтальная и экраны обратной проекции
• По исполнению: рамные, сворачиваемые и мобильные

Внутри дополнительно они делятся на подвиды:

Рамные экраны: сложно дать называния группам, очень много разных типов рам, полотно может крепиться к раме кнопками, крючками и спицами, липучкой, в больших диагоналях полотно почти всегда с люверсами.

Сворачиваемые: с электроприводом и с ручным управлением; с растяжками и без растяжек; страиваемые в потолок и настенно-потолочные.

Мобильные: на треноге, напольные, на стойках (в т.ч. тип экрана, называемый Fast-Fold, это торговая марка Da-lite, которая стала в области экранов почти тем же, что Xerox в копировальной технике).

В чём преимущество обратной проекции?

Экраны обратной проекции обеспечивают более высокое качество картинки в условиях сильной засветки (при условии отсутствия засветки в аппаратной комнате)

Для каких задач используются экраны с жестким полотном?

Жесткие экраны - это, как правило, обратная проекция, поскольку такой экран, кроме, собственно, функций экрана, выполняет функцию части стены, т.е. отделяет аппаратную от зоны просмотра, он должен изолировать зрителей от шума. В основном, это большие диагонали и, собственно, яркие и шумные проекторы.

Также есть примеры установки жестких экранов обратной проекции в уличных кинотеатрах. Проектор прячется в помещении, а в проем в стене вставляется экран, который не боится влажности.

Гибкие виниловые полотна обратной проекции заметно дешевле, и их проще транспортировать, но звукоизоляцию они не обеспечивают.

Какие существуют типы традиционных экранов (прямой проекции с гибким полотном)?

Следует разделять свойства полотна (материала) и тип экрана. Одна и та же модель экрана (рамного, электрического) и т.п. может быть выполнена с разными полотнами.

Свойства полотна определяются уровнем внешней засветки, разрешением контента (офисные полотна не предназначены для работы с высоким разрешением), яркостью проектора.

Если любитель кино или организация выбирают экран, то им следует рассматривать отдельно, какой тип экрана будет для них оптимален и отдельно - параметры полотна.

В сегменте дешевых экранов выбор невелик, обычно полотно Matte White (белое матовое) или High Contrast (слегка серое). В сегменте повыше, одна модель экрана может иметь от трех до двенадцати вариантов полотна.

В какой степени полотно экрана способно повлиять на качество изображения в различных условиях? Какую долю в стоимости системы должен составлять экран?

Свойства полотна экрана могут очень заметно влиять на качество изображения. В некоторых случаях правильно подобранное полотно в сочетании с не самым дорогим проектором может дать в итоге более качественную картинку, чем самый дорогой проектор с «неправильным» полотном.

Завязывать стоимость экрана, на стоимость проектора подход неверный.

Это как со звуком: купив более дорогой источник за счет экономии на акустике, мы получим плохой звук, поскольку это элементы системы. Аналогично в сочетании проектор – экран.

На какие параметры изображения может влиять качество полотна экрана?

Основными параметрами изображения, на которые могут повлиять свойства полотна являются:

• яркость
• реальная контрастность
• цветопередача
• равномерность яркости по полю
• разрешение

Как качество полотна может влиять на яркость?

За счет коэффициента отражения (gain) более 1.0 изображение становится более ярким (по сравнению с эталонной отражающей поверхностью). Человеческий глаз отстраивается по самому яркому (как правило белому) цвету, и в итоге более яркое изображение воспринимается, как более контрастное. Но есть предел: после определенного порога изменения яркости уже не воспринимается. Фотометр будет видеть картинку по-другому, для него кривая восприятия ровная.

Это физиологическое свойство восприятия давно известно используется в живописи, фотографии и, соответственно, применимо в кино. Вот хороший материал на эту тему.

Как качество полотна может влиять на реальную контрастность?

Реальная контрастность измеряется при выведении «шахматки» по методике ANSI, в отличие от физиологического восприятия, измеряется фотометром. Тут учитываются свойства матрицы проектора (насколько «черный» черный), внешняя засветка и способность полотна работать с этой засветкой. Если базовый слой экрана имеет к. отражения ниже 1.0, а оптическое покрытие его повышает, то получается, что на темных участках полотно дает более темный «черный», на светлых - увеличивает яркость.

Также, полотна с к.отражения более 1.0 имеют направленную диаграмму рассеивания, т.е. свет падающий под острыми углами (фоновая засветка) рассеивается не в сторону зрителя, а под равным углу падения, противоположном направлении.

Как качество полотна может влиять на цветопередачу?

«Правильное» полотно может работать с яркостью изображения, т.е. со всем диапазоном белого света (тут мы помним, что черный, он же серый, есть разновидности белого, отличающиеся между собой только яркостью, в нем присутствует все цвета диапазона), не влияя на цветовой тон. Некачественное полотно может изменить тон изображения.

Экраны с высоким к. отражения могут начать работать как призма, разлагая цвета на компоненты, причем по разному, в зависимости от угла падения. В итоге мы получаем сдвиг по цвету, причем неравномерный по площади экрана.

Некоторые любители кино боятся ставить серый экран, поскольку полагают, что они в итоге не получат «белого» цвета, т.е. его тональность изменится. Фактически, если экран хорошего качества, он изменит только яркость проекции и контраст между участками изображения, но не повлияет на соотношение цветов в белом свете.

Как качество полотна может влиять на равномерность яркости?

Если взять точечный источник света, который изначально дает равномерную засветку экрана (некоторые проекторы изначально имеют проблемы с равномерной засветкой всей площади экрана по яркости), то в центр экрана и на его края свет будет падать под разными углами. Правильное полотно с к.отражения 1.0 должно дать равномерную яркость рассеиваемого света по всей площади. Если к.отражения более 1.0 то яркость должна быть в пределах приемлемых показателей (тут не знаю точных цифр, и есть ли по этом поводу стандарты, но понятно, что чем ровнее будут цифры яркости во всех точках экрана, тем лучше).

Как качество полотна может влиять на разрешение?

Проекционная поверхность экрана неровная, иначе она бы превратилась в зеркало, за счет микронеровностей достигается эффект рассеивания попавшего на экран света; чем меньше физический размер пикселя на экране (4K) тем более равномерными должны быть эти неровности; если они будут слишком большими или неравномерными, часть пикселей начнет отражаться в произвольном направлении, смешиваться между собой, в итоге мы фактически получаем потерю разрешения и проблемы с цветопередачей.

Почему экраны с высоким к.отражения имеют ограничение минимального проекционного расстояния?

Чем выше к.отражения, тем больше показатель неравномерности яркости изображения по всему полю экрана. Вызвано это тем, что чем ближе проектор расположен к экрану, тем больше отличаются углы падения света в центре экрана и на его края. Крайним проявлением подобной ситуации является эффект «hot spot», т.е. очень яркий блик по центру проекции.

Что такое «угол половинного падения яркости»?

Угол обзора напрямую завязан на «half gain» (угол половинного падения яркости). Данный параметр определяется экспериментальным путем: с помощью фотометра измеряется уровень отражаемого света при перпендикулярном расположении к плоскости экрана, далее фотометр начинает смещаться по радиусу, привязанному к геометрическому центру экрана. Там, где количество отраженного света падает на 50% от показателя, полученного на перпендикуляре, обозначается угол половинного падения яркости.

Угол половинного падения яркости определяет конус просмотра (угол), т.е. стандарты индустрии считают, что 50% падение яркости приемлемо для просмотра. Следует понимать, что при смещении по радиусу у нас смещается и «центр яркости» т.е. один край экрана становится ярче другого (если только экран не рассеивает свет ровно на 180 градусов).

Зная такой параметр как угол половинного падения яркости, мы знаем конус просмотра, в котором должен находиться зритель, чтобы видеть качественное изображение, т.е. максимальную ширину зрительского ряда в зависимости от дистанции просмотра.

Тангенс угла половинного падения яркости, умноженный дистанцию просмотра, даёт половину ширины зрительского ряда.

По поводу того, почему 50% считаются приемлемым показателем, возможно, есть данные на сайте ISF, но я не уверен. Государственных стандартов в этой области нет, только индустриальные, устанавливаемые авторитетными организациями ISF, THX, ANSI.

Для каких задач используют офисные экраны с соотношением сторон 1:1?

Никаких специальных особенностей у таких экранов нет. Единственно, что можно предположить, - их берут, как «универсальный» формат, т.е. выдвигают не полностью, чтобы получить 4:3, 16:10, 16:9. Как мне кажется, это сила привычки. Такие экраны выступают, как правило, в сегменте лоу-кост.

Одной из самых главных характеристик телевизора при выборе является значение контрастности изображения на экране телеприемника. Если вы выбираете телевизор по качеству картинки, то обязательно обратите внимание на значение контрастности у разных моделей.

По определению контрастность равна отношению яркости в самой светлой точке экрана к яркости точки, где самое тёмное изображение. Другими словами уровень белого делим на уровень черного и получаем контрастность. Только вот значения этих уровней можно получить только при специальной проверке телевизора с применением специализированных приборов. Поэтому простому пользователю приходится верить или производителям или различным обзорам на сайтах, где тестируют телевизоры. Кому больше доверять и как проверяют контрастность, и поговорим дальше.

Мы сказали, что контрастность одна из самых важных характеристик телевизора. Поэтому производители стараются максимально повысить это значение для улучшения продаж. Производитель может в лаборатории измерить яркость пикселя, при подаче сигнала, который никогда в реальных условиях не используется. Затем измерить яркость этого пикселя при отсутствии сигнала, что невозможно при обычном просмотре. После этого высчитывается значение контрастности. И вот значения, измеренные в таких условиях, и попадают в паспорт изделия. Из-за этого и видим сегодня, что значения контрастности многих телевизоров просто зашкаливают. Все это возможно, потому что в мире нет обязательных правил по измерению контрастности дисплеев.

Разделяют статическую (естественную) и динамическую контрастность . Естественная контрастность зависит только от возможностей дисплея, а динамическая получается в результате применения дополнительных технологий.

Статическая контрастность измеряется по яркости точек в одном сюжете (самой яркой и самой темной). При измерении динамической контрастности используются технологии для её завышения. Сам телевизор при воспроизведении видео регулирует контрастность в зависимости от сюжета, который в данный момент показан на экране. То есть регулируется подсветка в жк матрице. При показе яркого сюжета световой поток от подсветки увеличивается. А когда сюжет меняется на темный (ночь, темная комната и т.д.), то и подсветка начинает уменьшать свой световой поток. Получается, что на ярких сценах из-за увеличения света от подсветки значение уровня черного плохое, а на темных сценах уровень черного хорош, но световой поток уменьшится. Нам это тяжело заметить, потому что на ярких сценах и подсвеченный черный кажется полностью черным. А на темных сценах яркость светлых объектов кажется достаточной. Такая особенность человеческого зрения.

Такая схема управления подсветкой увеличивает контрастность, хотя и не настолько как заявляют производители. И действительно многие телевизоры с динамической контрастностью выигрывают по качеству изображения у аппаратов, которые не имеют такой схемы регулировки.

Но все равно дисплеи с высокой естественной контрастностью будут цениться выше. Это можно продемонстрировать, если вывести на экран картинку, где будет изображен белый текст на черном фоне. У экрана с высокой статической контрастностью текст действительно будет белым, а фон будет черным. А вот дисплей с высокой динамической контрастностью если и покажет черный фон, то буквы будут уже серыми. Поэтому и при воспроизведении обычного видео на экране с повышенной естественной контрастностью картинка буде максимально приближена к реальному изображению. Например, на фоне вечернего неба будут яркие уличные фонари. А на фоне дневного яркого неба черная машина действительно будет черной. Такое изображение мы видим в кинотеатрах.

Максимально реальным, по контрастности , изображение было на экранах кинескопных телевизоров. Но с приходом эры HDTV эти телеприемники уступили свое место на рынке другим аппаратам. Сегодня значения высокой естественной контрастности достигаются при использовании домашних проекторов LCOS. Первое место среди этих устройств занимают аппараты фирмы JVC со своей версией D-ILA. Далее можно отметить Sony с технологией SXRD. На третье место уже можно поставить плазменные телевизоры.

Производители жк телевизоров внедрили в последние годы несколько технологий для достижения того уровня контрастности, которая возможна в других моделях. Наилучшие результаты в повышении контрастности дает применение светодиодной подсветки с локальным затемнением. При этом невозможно регулировать подсветку каждого пикселя и не происходит управление каждым светодиодом в отдельности, но все равно результат получается хорошим. Но производители отказались от самого эффективного вида подсветки, когда светодиоды расположены по всей площади экрана. Такое производство оказалось дорогим. Сегодня в основном используется так называемая боковая подсветка. Здесь светодиоды располагаются сверху и снизу. Для боковой подсветки так же разработаны схемы локального затемнения. Телевизоры с такой подсветкой показывают достаточно хорошие результаты по значению контрастности.

Во время выбора телевизора в магазине оценить качество контрастности дисплея тяжело . Мешает внешнее яркое освещение, экраны могут иметь разное покрытие: антибликовое или глянцевое. В паспорте не всегда написано правдивое значение контрастности, потому что производители его измеряют в лабораториях и при подаче на экран специальных сигналов. Даже прочитав несколько обзоров в Интернете не всегда понятно, какое настоящее значение контрастности. Ведь каждый меряет его по-своему.

Есть несколько методик измерения контрастности . Подают на вход сначала черное поле и замеряют яркость, а затем – белое поле и замеряют яркость. Получается хорошая контрастность, но при реальном просмотре никогда не будет полностью белой или полностью черной картинки. При это еще и при показе обычного видеосигнала в телевизоре включается видеообработка, которая так же вносит свои изменения. Более правдивые показания дает тест по методу ANSI, когда на экран подается шахматное поле с белыми и черными полями. Это больше соответствует обычному изображению. Но при этом белые поля будут влиять на измерения значения яркости черных полей. Так что единого правильного метода измерения контрастности нет.

Так что рекомендации по выбору телевизора с хорошей контрастностью остаются те же. Если вы будете смотреть в основном кино в затененной комнате, то лучше всего подойдет плазма. В освещенной комнате хорошие результаты покажет LCD телевизор со светодиодной подсветкой из-за своей большой яркости. Между этими моделями можно поставить жк телевизор при наличии запаса по светоотдачи. И нужно запомнить главное, любой телевизор нуждается в правильной настройке. Отрегулируйте правильно яркость и контрастность аппарата для получения максимально качественного изображения.

Дополнительно: