Как выбрать проектор?

Опубликовано: 27.08.2018

Сегодня мы попытаемся сформировать некий рейтинг параметров и их отклонений, которые получаем при тестировании проекторов. Главная задача этой статьи показать, к чему приводят те или иные отклонения от референса, насколько каждое из них может быть фатально и при каких именно значениях изображение будет действительно плохим, а при каких - хорошим. Параллельно с рейтингом коснемся теории изображения. Это для тех, кто действительно хочет понять причинно-следственные связи и научиться четко трактовать тестовые графики. В этом случае мы гарантируем выбор оптимального проектора точно «в десятку».

Текст: Алексей СОРОКИН

 

Цветовой охват идет вне  конкурса 

Резюме: иметь широкий цветовой охват хорошо, но не критично, если охват не дотягивает до точного треугольника sRGB. А если охват значительно превышает sRGB, то это и вовсе может быть проблемой.

Прежде всего, хотелось бы выделить один параметр, который пойдет в «не конкурса»  – это цветовой охват. Такое особое положение цветовой охват заслужил за то, что это параметр практически не поддается улучшению, как с помощью аппаратных, так и с помощью программных манипуляций, в том числе калибровки.

Обычно цветовой охват ограничивается аппаратными возможностями проектора. Поэтому производители всегда используют этот параметр по максимуму. Хотя есть и исключения.

В наших тестах цветовой охват, как и ряд других характеристик, можно найти на CIE диаграммах. Они обычно представляются в самом начале теста.

 

 

За что же отвечает цветовой охват? Все просто – с точки зрения сухих определений цветовой охват отвечает за количество цветов, которые может воспроизвести проектор. В реальности это означает, насколько насыщенными и живыми будут цвета.

Цветовой охват графически представляет собой треугольник. Вершинами этого треугольника являются первичные цвета RGB – красный, зеленый, синий. Те цвета, которые находятся внутри треугольника, воспроизводятся устройством, а те, что снаружи, нет. Результаты тестовых образцов всегда отображаются треугольником с белыми гранями.

Возникает разумный вопрос: а с чем сравнивать? Как должно быть?

Сравнивать необходимо с различными цветовыми пространствами. Как и 220 в розетке, в интернете, да и вообще в компьютерах, стандартом является цветовое пространство sRGB. Однако, так же как 380 для электроплит, у нас тоже есть исключения. Например, пространство AdobeRGB для фотографов и печатников. На нашем треугольнике-референсе изображено пространство sRGB.

К сожалению, наглядно показать влияние суженного цветового охвата на конкретной фотографии я не могу. Большинство мониторов, на которых вы читаете этот текст, не отображают 100 процентов sRGB. Поэтому, если я искусственно сужу охват фотографии, не факт, что вы это увидите.  Монитор и до этого не отображал подобные экстремальные цвета.

Но поверьте, в реальной жизни это не столь значительно. Даже то, что добрую часть зеленых тонов проектор с цветовым охватом на приведенном графике воспроизвести не может, совершенно не портит картинку. В фильмах или изображениях очень редко присутствуют максимально насыщенные цвета.

Бывают ситуации, когда цветовой охват проектора больше чем sRGB. Это не означает, что надо радоваться. К чему ведет такой «перебор» с цветами, мы уже кратко описывали в одном из обзоров: «все бледнолицые будут красными, как индейцы - хоть прикуривай, а на листву в соседней роще будто бы вылили всю зеленку страны».

Есть ли лекарство от этой проблемы? Есть, но не панацея. Это система управления цветом или CMS. В простом обывательском смысле это система, которая обеспечивает единообразие отображения графики на различных устройствах вывода,  в том числе  проекторах.

В основу системы положены профили цветности, в них прописаны возможности устройства вывода. И на основе профиля цветности перед подачей сигнала с видеокарты происходит корректировка значений. Например, если наш проектор может выводить красный краснее, чем положено в sRGB (если изображение имеет этот профиль цветности), то «краснота» выводимого изображения будет снижена.

Однако, у CMS есть две проблемы:

Получить профиль устройства. Иногда они поставляются с оборудованием, но это бывает не часто и в случае с очень дорогими моделями. Если такого профиля нет, то для его формирования необходим прибор – колориметр или спектрофотометр, цены на которые начинаются от 7000 руб. CMS существует только в операционных системах. Если вы подключаете проектор к DVD/Blue-ray плееру, то использовать ее нельзя. Более того, даже если использовать Windows/MacOS необходимо использовать программы поддерживающие CMS, а таких не так уж и много. Например, даже рабочий стол Windows не позволяет установить изображение с применением CMS…

 

Первое место. Поканальные гамма-кривые - секретные приколы старухи Шапокляк.

Резюме:

Отклонения значения гаммы более +/- 0.2 могут нести фатальные изменения для изображения. Худший случай, когда значение гаммы в тенях больше 2.2, а в светлых участках меньше 2.2. Это практически гарантирует провал теней и выбивание деталей из светлых участков изображения. Хуже всего, когда поканальные гамма-кривые сильно не совпадают между собой. Это может привести к серьезным цветовым искажениям. Искажения поканальных гамма-кривых по степени негативного влияния от худшего к наименее важному можно ранжировать следующим образом: зеленый, красный синий. Причем, по степени важности это примерно 60%, 30% и 10% соответственно. Sобразная гамма – может быть эффективна использована в некоторых ситуациях, но для постоянной работы категорически не подходит.

Наверное, гамма-кривые  - это один из наиболее важных инструментов для анализа качества изображения. Гамма-кривая влияет на точность отображения световых вариаций, на общую контрастность изображения и определяет, насколько различимы будут детали в тенях или светлых участках изображения.

Референсное значение гаммы составляет 2.2. На наших графиках значение гаммы представлено на следующих графиках. Хочу отметить, что это не гамма-кривая! Это значение гаммы в различных участках гистограммы (тень, средние тона и т.д.).

 

По оси Y представлено значение гаммы. По оси X уровень светлости изображения: иными словами, слева глухие тени, по правому краю светлые участки изображения. Если значение меньше чем 2.2 это означает, что область изображения с заданной светлостью будет светлее, чем положено. Если значение больше чем 2.2, то изображение будет темнее.

Таким образом, худший вариант, когда тени имеют значение гаммы больше 2.2, а светлые участки изображения меньше 2.2. В таком случае вероятнее всего детали и в тенях и светлых участках будут неразличимы.

 

 

На фото А показано нормальное изображение. На фото Б гамма изменена таким образом, что в тенях она больше 2.2, а в светлых участках изображения больше чем 2.2. муха превратилась в черное пятно, а цветочки -  в сплошное платье невесты, что привело к фатальным последствиям для изображения. Тем не менее, согласитесь, изображение стало более контрастным.

На фото В изображена обратная ситуация. Да, изображение стало менее контрастным, НО зато все детали, все оттенки сохранены. Ну, как лучше увидеть поблекшую картинку со всеми деталями или контрастную, но одним пятном?

Фатальным отклонением для значения гамма-кривой, при котором могут быть фатальные последствия для изображения примерно - 0.3 и + 0.2. Поскольку отклонения в плюс более заметны глазу.

Однако, сама по себе гамма-кривая это «средняя температура по больнице». Гораздо более интересными являются поканальные гамма-кривые, из которых как среднее формируется итоговая кривая.

Как известно, изображение состоит из трех базовых цветов. Но эти цвета неравнозначны по своей важности для изображения.

 

 

Вот так выглядит график поканальных гамма кривых. Черная кривая – референс, соответсвующий значению гаммы 2.2. остальные линии – кривые каналов. Кривые окрашены соответственно цвету канала.

Точно так же, как и в предыдущем графике, если кривая проходит выше референса, это значит, что изображение будет светлее и наоборот.

Важно понимать, что поканальные гамма-кривые влияют уже не только на светлость изображения, но и на цвет. Чем больше будет расслоение, разница между кривыми каналов, тем более серьезные цветовые искажения будут наблюдаться в изображении.

 

 

На практике цветовые искажения гораздо меньше бросаются в глаза, чем световые. Обратите внимание на фото. Исходное изображение (левый верхний угол) в правой части разложено на вариации по светлости и вариации по цветности.

Согласитесь, в случае со светлостью в изображении содержится гораздо больше информации, деталей исходного изображения. Цветовые вариации в Ч/Б тоже содержат немало информации, но это же Ч/Б. А вот в цветном варианте (нижний правый угол) вообще разобрать что-либо сложно. Я полагаю, что если бы Вы не видели исходный рисунок, Вы бы не догадались что на нем.

Отсюда мы делаем вывод – «если цветовые искажения не бросаются в глаза (красные лица, синеватая трава и т.д.) то для качества изображения гораздо важнее точность передачи светлости».Именно по этой причине я решил поставить гамма-кривые на первое место нашего рейтинга.

Давайте рассмотрим левую половину фото. На нем представлено оригинальное изображение и отдельно каждый из каналов изображения. Обратите внимание, что зеленый (G) канал наиболее близок к исходному цветному изображению. Красный канал достаточно светлый, а синий наоборот более темный. Так бывает примерно в 80% случаев

Это все иллюстрирует существующее правило:«итоговое изображение зависит на 30% от красного канала, на 60% от зеленого и лишь на 10% от синего». Именно поэтому отклонения в синем канале не столь фатальны как в зеленом или красном. С одним НО – если в изображении нет синих или голубых объектов с большим количеством деталей.

 

 

На этом фото изображено влияние отклонения гамма кривой каждого канала. Картинки приведены в порядке RGB. В верхнем ряду приведено полное влияние. В нижнем ряду отброшены цветовые изменения и сохранены только изменения светлости. С нижнем левом углу показано, какой формы были заданы гамма-кривые для каждого канала. Синяя линия – референс. Красная линия – гамма кривая измененного канала. Мы задали не очень большое отклонение, соответствующее примерно – + 0.2 в области светлых теней.

Обратите внимание на два самых правых изображения. Изменение гамма-кривой синего канала практически не приводит к видимым изменениям изображения. Как с точки зрения изменения светлости изображения, так и с точки зрения изменения цветов.

Давайте посмотрим на влияние изменения гамма-кривой красного и зеленого канала по светлости. В случае с зеленым каналом мы наблюдаем гораздо более сильное влияние. Картинка стала светлее и менее контрастной. Особенно хорошо это видно на тельце и попке паучка. В случае с красным каналом изменения тоже заметны, но они не столь сильно бросаются в глаза. Цветовые отклонения, представленные на верхнем ряду отчетливо заметны. С точки зрения цвета все субъективно. Кому-то больше не понравится красноватый оттенок, кому-то зеленый. Но если вы отдалите эту фотографию, то зеленый оттенок гораздо более заметен, нежели красный.

Еще  одним интересным явлением, которое может наблюдаться в поканальных гамма-кривых - это S образная форма гаммы. Об этом мы уже тоже частично говорили в одном из наших обзоров.

 

Кратко повторюсь. За счет подобной формы можно добиться дополнительного контраста в средних тонах изображения. Однако ничего не бывает бесплатно. Ценой такого увеличения контраста является полное уничтожение деталей в светлых участках изображения. 

 

 

На этом фото проиллюстрировано влияние S гаммы. Детали, а именно капельки на лепестках полностью неразличимы. При этом фон стал гораздо более выразительным.

Когда перед проектором ставится цель - обеспечить читаемость изображения при ярком освещении,S-форма гамма-кривой – отличное и, возможно, единственное решение. Если один из режимов проектора имеет подобную форму гамма- кривой, это, наверное, хорошо. Но вот, если все режимы имеют такую форму, то это однозначно очень плохо. Для повседневного использования подобные режимы не подходят категорически.

 

Второе место. Расслоение RGB уровней: паразитные оттенки шастают по экрану.

Резюме: хуже всего, когда уровни каналов отличаются друг от друга, а особенно, когда их значения изменяется на протяжении яркости изображения. Это означает, что в различных частях изображения будут наблюдаться различные паразитные оттенки.

Поводом для беспокойства уже может быть отличие в 10 процентов от референсного значения.

 

На второе место нашего рейтинга я бы поставил такой параметр, как уровни RGB. В наших обзорах они представлены на подобных графиках.

Уровни RGB один из основных инструментов для оценки точности передачи цветов. Значения каналов должны быть идентичными и находиться на уровне 100 процентов.

В этом случае градации серого будут абсолютно нейтральными, а, следовательно, цветовая калибровка тоже на высоте. По отклонениям графиков от 100 процентов значения можно судить о наличии конкретного оттенка в градациях серого.

Интерпретировать подобные графики достаточно тяжело. Необходимо обладать хорошими познаниями в теории цвета, чтобы сказать каким будет оттенок при, например, 110%R 96%G 116%B на уровне светлости 50%.

А он будет вот таким. Круг соответствует 128R 128G 128B (100%R, 100%G, 100%B на уровне яркости 50%) а квадрат 140R 123G 149B. Когда эти два цветам стоят рядом, то разница очевидна, но когда серого референса нет, поверьте, глаза привыкают, и мозг начинает воспринимать этот фиолетово-серый, как абсолютно нейтральный цвет. А дальтоники вообще не увидят разницы, поскольку в градациях серого эти цвета отличаются всего на 1 пункт, что почти неразличимо для глаза.

В случае с уровнямиRGB нельзя сказать, что один канал имеет большее значение, чем другой. Они все относительно равнозначны.

Необходимо помнить, что тот или иной оттенок будет присущ только определенной части изображения в зависимости от уровня яркости.

Для примера возьмем следующее изображение.

Изначально оно является полностью нейтральным (черно-белым). То есть на всем протяжении яркости R=G=B.

 

 

На втором изображении я повысил уровень красного в тенях, зеленого в средних тонах и синего в светлых. За счет этого детали конструкции, деревья, стали красными, темная часть облаков зеленой, а светлые облака синеватыми.

В цветном изображении ситуация будет несколько иной. И степень негативности влияния будет зависеть от конкретного изображения.

 

К этому изображению я применил аналогичные изменения. И вот незадача, вода стала зеленой, камни на переднем плане красноватыми. А небо, которое должно было стать синим, выглядит вполне прилично. Дело в том, что изначально оно было желтоватым. Желтый это противоположность синего. Поэтому небо и не приобрело ненормального цвета.

Самое худшее в уровняхRGB - это наш пример, когда уровни каждого канала меняются в зависимости от яркости. Это, как мы уже выяснили, означает, что оттенок будет меняться в зависимости от яркости.

Если уровни не находятся на уровне 100 процентов, но тем не менее стабильны на всем протяжении яркости, то это означает лишь неправильную цветовую температуру, которая находится на третьем месте нашего антирейтинга.

  

Третье место. Цветовая температура: хорошо, когда ни тепло, ни холодно.

Резюме:

Если цветовая температура проектора теплее чем 5500К, то изображение будет заметно желтым. Это будет сильно бросаться в глаза. В тоже время допустимое отклонение в холодную область может достигать 8500К. Если цветовая температура не стабильна на протяжении яркости, хуже всего, когда тени обладают теплым оттенком, а светлые участки изображения холодным. Тинт гораздо более заметен, чем отклонения цветовой температуры. Не забывайте, что реальная цветовая температура будет скомпенсирована качеством (оттенком) экрана и температурой внешнего освещения.

На третьем месте нашего антирейтинга оказалась цветовая температура изображения.

Представьте цвет белого листа бумаги на улице. Но если мы зайдем в помещение, освещенное лампочками накаливания, то мы будем видеть цвет листа немного теплее, желтее. Но мы все равно будем воспринимать его белым, ведь его реальный цвет не изменился.

Таким образом, работает наш мозг. Он автоматически приводит объекты к некоторому базису, компенсируя особенности внешнего освещения. Проблема в том, что этот механизм до конца не работает в случае с проекторами. Поэтому важно чтобы проектор обладал цветовой температурой, которая принята за этот самый базис.

В классическом варианте цветовую температуру измеряют в кельвинах. 6500К считается референсной. Это температура обычного дневного света. Меньше – теплее, или желтее, больше – холоднее, или синее.

В наших тестах информация о цветовой температуре представлена на подобных графиках:

Как всегда, значения приведены в зависимости от яркости изображения. Для начала давайте посмотрим, как выглядит изображение при разных цветовых температурах.

 

 

На первом изображении температура изображения нормальная. Такая, как я ее задумывал. На втором и третьем сделал поправки в плюс и минус.  Согласитесь, холодная цветовая температура последнего изображения, хоть и не правильная, но более терпимая, чем второй вариант.

Таким образом, к излишне теплой цветовой температуре надо относиться с большей опаской. Она бросается в глаза гораздо сильнее, чем холодная.

Если цветовая температура проектора теплее чем 5500К, то изображение будет заметно желтым. Это будет сильно бросаться в глаза. В тоже время допустимое отклонение в холодную область может достигать 8500К.

 

Так же как и с уровнями RGB цветовая температура может меняться в зависимости от яркости изображения. Правило здесь такое:худший вариант когда тени обладают теплым оттенком, а светлые участки изображения холодным.

Левый кадр – это оригинал. Посередине случай, когда тени холодные и светлые участки теплые. Правый кадр, наоборот. Да, за счет того, что в изображении достаточно много теней средний кадр стал достаточно холодным. Но при этом он смотрится вполне естественно. А вот правый кадр нет. Обратите внимание на цвет лица и рук, он стал неестественным. Достаточно теплый и приятный цвет правой (от нас) щеки перетекает в явно голубоватый лоб. Выглядит ужасно.

Однако это еще не все, на что стоит обратить внимание в области цветовой температуры. С помощью двух цветов полностью описать цветовую температуру невозможно. Есть еще так называемый тинт или сдвиг в дословном переводе. Он отвечает за изменение от зеленого к розовому.

На наших графиках информацию о тинте можно обнаружить на графиках цветового охвата.

 

 

Черная линия описывает изменение цветовой температуры в кельвинах. Белые точки, точки клина серого иллюстрируют значения цветовой температуры в кельвинах с учетом тинта. Значение тинта это отклонение от черной кривой.

 

На этом примере приведено влияние зеленого тинта (все точки клина серого выше референсной кривой). Обратите внимание, насколько неестественным стало изображение. Поэтомутинт гораздо более опасное явление, чем искажения цветовой температуры.

На нашем графике есть два синих эллипса. Это доверительные интервалы dE=3 и dE=10. Если точки клина серого выходят за второй интервал, отрываясь от референсной кривой, это гарантирует заметные паразитные оттенки изображения.

Не стоит забывать, что реальная цветовая температура проектора будет зависеть еще от двух вещей:

Температуры внешнего освещения. Если она теплая и освещение достаточно сильное, то изображение будет теплее. Качества или оттенка самого экрана, на который выводится изображения. Если он обладает каким-либо оттенком, то этот оттенок будет перейдет и на изображение.

 

Четвертое место. Равномерность яркости: нет потемкам по углам!

Резюме: остклонение уровня яркости более чем на 25%,  а так же существенная разница между значениями яркости углов могут привести к уменьшению удовольствия от просмотра.

Эта характеристика показывает, насколько углы изображения будут темнее, чем центр.

В наших тестах мы приводит вот такое изображение

 

Серьезные негативные последствия могут проявиться в двух случаях:

Разница с центром достигает более 25%. В этом случае затемнение углов уже действительно будет бросаться в глаза не только на однородном фоне, но и на любом другом изображении. Существует разница между углами или разными сторонами кадра. Виньетирование, а именно о нем мы говорим, предполагает равномерное затемнение по все сторонам при удалении от центра. Если это затемнение неравномерно, например, правая сторона заметно темнее левой, то изображение будет очень неприятно смотреть. Это будет очень заметно.

 

Пятое место. Цветовые отклонения также нежелательны, как и отклонения от нормы в поведении

Резюме: характеристика для профессионалов, которые предъявляют требования к точности цветопередачи. Идеальными для работы с цветом являются значения 0<dE<3. Для общего использования приемлемо 0<dE<25.

Цветовые отклонения по первичным и вторичным цветам - это характеристика, которую мы приводим для профессионалов. Эта характеристика показывает, насколько визуально будут отличаться цвета, которые мы видим на экране от некоторого эталонного значения (цвета sRGB). Идеальными для работы с цветом являются значения 0<dE<3. Для общего использования приемлемо 0<dE<25.

Для иллюстрации приведу несколько примеров:

dE=15.8

dE=22.0

dE=33.0

  

PS: а как же контраст…?! Забейте...

Да, это характеристика, которая указывается во всех спецификациях, которой уделяется достаточно много внимания.

Но знаете, это все равно, как выбирать скоростную машину исключительно по количеству лошадиных сил. У Белаза 7560 - около 3546 лошадиных сил, но он явно не поедет быстрее, чем Lamborghini Gallardo со своими скромными 540 л. с.

Помимо лошадиных сил есть еще огромное количество показателей, которые влияют на итоговый результат. Аналогичная ситуация и с контрастом. Ориентироваться только на него при выборе проектора глупо.

Я еще раз повторюсь, контрастность больше 2000:1 - это уже бред маркетологов. Изощренные системы его замера и т.д. и  т.п.

Контраст - это отношение ОСВЕЩЕННОСТИ между самой яркой и самой темной точкой изображения. Эта характеристика больше всего зависит от мощности светового потока. Например, если белая точка соответствует 266.1 cd/m² а черная 0.1751 cd/m² то контраст составит 1519:1. Но если точка черного станет в 2 раза светлее, скажем 0.3 cd/m² то контраст составит 867:1.

Вся соль в том, что разницы вы не увидите. Поэтому на контраст нужно ориентироваться в последнюю очередь. И лишь контролировать, чтобы он не был слишком уж низок. Для проектора критичным значением является примерно 250:1.

 

****

Надеюсь, наш рейтинг самых серьезных недостатков и достоинств поможет выбрать оптимальный вариант. Идеальных проекторов, наверное, не бывает, поэтому важно знать, как интерпретировать результаты тестовых измерений. И важно понимать, какие отклонения действительно серьезны, а какие лишь мелочи жизни.