Скучный пост про диаграммы...

Те, кто пытаются разобраться в самостоятельной калибровке изображения проектора, довольно быстро усваивают, как выглядит на графике и как ведет себя обычная гамма (степенная функция 2,2; 2,4 и пр.). Однако, с появлением стандарта BT.1886, было много разговоров о нем, но не каждый смог бы сделать однозначное заявление: «проектор откалиброван под BT.1886». Чтобы сделать такое заявление, надо точно знать, как выглядит BT.1886 на графике. И помните, что помимо входного сигнала в формуле BT.1886 учитываются яркость черного и макс. яркость белого. Собственно, многие знают про BT.1886, что в ней за основу берется гамма 2,4, но учитывается уровень черного проектора. Стало быть, можно калибровать под 2,4? Увы, это не так. Давайте посмотрим, как функция BT.1886 будет выглядеть для проектора с контрастностью 500:1, 1000:1, 2000:1 и т.д...

См. также: Вводная информация про гамма-коррекцию; стандарт BT.1886.

Отмечу сразу, что BT.1886 — стандарт, актуальный для обычного 1080p/HD-контента. Речь не идет о HDR и т.п.

Напомню, что гамма-коррекция или функция электронно-оптического преобразования существует чтобы правильно имитировать отклик ЭЛТ-телевизоров. Более подробно — см. в приведенном выше русскоязычном описании стандарта.

Если говорить о гамма-коррекции, то одна из ее особенностей состоит в том, что диапазон сигнала от 0% до 50% описывает диапазон яркости от 0% до 19% (гамма 2,4).  Другими словами, для описания темных и почти черных оттенков гораздо число оттенков и градаций. Другими словами, для описания темных и почти черных объектов выделяется гораздо больше оттенков и градаций, чем для описания ярких объектов. Это соответствует идее о том, что наше зрение более чувствительно к изменениям темных оттенков. Таким образом, что также верно, поскольку глаз более чувствителен к изменению яркости темных объектов. Стало быть, поведению гамма-функции в темном диапазоне нужно уделять не меньшее внимание, чем ее общему виду. Да, и, безусловно, речь здесь идет о работе в затемненном помещении, без динамического регулирования контрастности и имеется в виду не максимальная контрастность проектора, а его реальная контрастность в том режиме, в котором мы смотрим кино в полной темноте. Еще раз: речь ни в коем случае не идет о заявляемой производителем динамической контрастности. В ходе калибровки измерительное оборудование должно определить реальный уровень контрастности проектора.

Итак, гамма-функция, определенная по стандарту BT.1886 использует в своем уравнении минимальную яркость черного (L_B), максимальную яркость белого (L_W) и уровень сигнала (V) в диапазоне от 0% до 100% (0-1). Единица измерения яркости – канделы/м2, или ниты.  1 фут-ламберт = 3,426 нит.

Хорошая новость состоит в том, что уровень максимальной яркости почти не сказывается на виде графика, и нам не нужно отдельно рассматривать более яркие и менее яркие проекторы. Приведенные ниже графики подразумевают макс. яркость (L_W), равную 54 нит (примерно 16 фут-ламберт). Минимальная яркость определяется исходя из контрастности.

Идеальный дисплей с бесконечной контрастностью

В случае, если у нас имеется идеальный дисплей в вакууме, обладающий абсолютным черным цветом, то L_B = 0, и уравнение BT.1886 не будет отличаться от гамма-функции с показателем 2,4.

L = L_W * V^2,4, где L – яркость экрана в нитах; L_W– макс. яркость белого в нитах; V – уровень сигнала от 0 до 1.

Отсюда ясно, что топовые проекторы с глубоким уровнем черного можно калибровать под гамму 2,4. Но речь здесь идет об уровнях контрастности 10000:1 и выше.

Однако, как изменится функция BT.1886, если подставить в нее параметры яркости/контрастности недорогих домашних проекторов?

Контрастность 500:1

BT.1886 vs 2,2	BT.1886 vs 2,1	BT.1886 vs 1,8	BT.1886 vs 1,9

Итак, на диаграмме красным пунктиром отмечена гамма BT.1886, черными точками отмечены графики гаммы с различными степенными показателями, с которыми мы сравниваем различные участки гаммы BT.1886.

При контрастности 500:1, в зоне 50%-100% гамма стремится к 2,2, но на 5%-10% яркость ближе к гамме 1,8. На уровне сигнала около 35% гамма похожа на 2,1.

Таким образом, в целом график выглядит, как плавный переход от 2,1 к 2,2, с падением до 1,8 ближе к о%.

Контрастность 750:1

BT.1886 vs 2,0	BT.1886 vs 2,1	BT.1886 vs 2,2

Гамма в целом похожа на 2,1. Тени 0%-20% близки к 2,0. 20%-35% — 2,1.

Контрастность 1000:1

BT.1886 vs 2,0	BT.1886 vs 2,1	BT.1886 vs 2,22

Гамма близка к 2,22 в диапазонах 50% — 100% и близка к 2,0 на 0%-15%. Начиная от 15% до 30% она близка к 2,1.

В итоге, уровень гаммы 2,22 выглядит идеальным, но на уровнях до 20% требуется приподнять уровень яркости теней до 2,0.

Контрастность 1500:1

BT.1886 vs 2,1	BT.1886 vs 2,22	BT.1886 vs 2,3

В целом гамма близка к 2,22, хотя на высоких яркостях показатель чуть выше и стремится к 2,3. Вид кривой на яркости в районе 15% близко к 2,1.

Контрастность 2000:1

BT.1886 vs 2,1	BT.1886 vs 2,25	BT.1886 vs 2,3

Тени до 20% выглядят как 2,1. В среднем функция стремится к 2,25 и 2,3 – ближе к 100%.

Контрастность 3000:1

BT.1886 vs 2,2	BT.1886 vs 2,3

Тени выглядят как 2,2 вплоть до 30%. Далее функция приближается к 2,3.

Контрастность 5000:1

BT.1886 vs 2,2	BT.1886 vs 2,3

Функция очень близка к 2,3. 2,2 – вплоть до 15%.

Контрастность 10000:1

BT.1886 vs 2,3	BT.1886 vs 2,35

Грубо говоря, график близок к 2,3, даже если учитывать тени. Вторая половина (50%-100%) близка к 2,35.

Выводы

Стандарт ФЭОП BT.1886 использует в качестве цели показатель гаммы 2,4, однако на практике лишь у топовых проекторов с контрастностью 10000:1 гамма BT.1886 будет хотя бы отдаленно похожа на 2,4. Выбор гаммы 2,22 выглядит оправданным для устройств с контрастностью 1000:1 – 1500:1.

Приведенные таблицы можно использовать для выбора самого близкого к BT.1886 режима гаммы, если проектор позволяет выбирать режимы (2,2; 2,3; 2,4 и пр.). Некоторые модели позволяют настраивать кривую по нескольким точкам — в этом случае можно откалибровать проектор под BT.1886 самостоятельно.

Кстати говоря, вопрос необходимости использовать гамму BT.1886 в рамках данного поста вообще не рассматривался.