Контрастность проектора и ее виды (ANSI и пр.)

Говоря о контрастности проектора, прежде всего следует разделять контрастность самого устройства и контрастность изображения.

К примеру, для тестирования проектора мне нужно измерить контрастность самого устройства, а при построении домашнего кинотеатра нужно знать контрастность изображения, которая складывается не только из контрастности проектора. В общем, есть несколько способов измерять контрастность, и различия между ними не всегда очевидны и интуитивны.

Что такое контрастность?

Снова затянутое введение...

Говоря об изображении, контрастность — это отношение яркости белого к яркости черного.

Если уж быть педантичным, то «яркость» изображения (измеряется в фут-ламбертах или нитах) замеряется с экрана, а есть еще световой поток (люмены) или освещенность (люксы), при измерении которых измерительный прибор направлен на проектор.

Все эти параметры можно использовать для определения контрастности, но у каждого своя специфика, о которой чуть позже.

Главное пока — понимать принцип, что мы делим «самое яркое» на «самое темное» — и получаем контрастность. Высокая контрастность означает высокую максимальную яркость при «глубоком уровне черного». Низкая контрастность — это когда черный цвет похож на серый, а белый при этом недостаточно ярок.

Особенности нашего зрения таковы, что существует некий полный диапазон яркостей, воспринимаемый глазом с адаптацией, а есть диапазон яркостей, воспринимаемый без адаптации. К примеру, есть такая история, что пираты якобы использовали глазную повязку для того, чтобы, ворвавшись в трюм, иметь один глаз, уже подготовленный к темным условиям. Другими словами, глаз совершенно точно не способен одновременно охватить диапазон яркостей, который включал бы темноту трюма и яркое карибское солнце на палубе — нужна адаптация.

Для создания контрастной сцены у проектора, нам, слава богу, не обязательно слеплять зрителя, хотя это и предполагается стандартами HDR/UltraHD. Для привычного всем SDR вполне достаточно повторить тот диапазон яркостей, который воспринимался бы глазом, как «контрастный» без адаптации. Тут стоит напомнить, что SDR предполагает, что 100% белый — это цвет, на фоне которого вы в данный момент читаете этот текст, а не ослепляющий свет какого-нибудь прожектора или солнца пустыни в лицо зрителю.

Я мельком поинтересовался вопросом относительно чувствительности глаза. Есть мнение, что без адаптации глаз воспринимает, говоря языком фотографов, «от 10 до 14 стопов», что по идее должно соответствовать контрастности (отношение яркого к темному) от 1024:1 до 16384:1 (правда я не знаю, в каких именно условиях).

1024:1 обычно — не проблема для DLP проектора для дома начального уровня, ну а 16000 и более — это точно топовый сегмент, хотя и далеко не предел возможностей проекторов. В общем, в создании контрастной картинки ничего запредельного нет.

Но сразу важное замечание. Если уж я, как бы, предлагаю «запретить глазу использовать адаптацию», то пусть и у проектора указанные уровни контрастности тоже будут «честными», или «нативными». Противоположность «нативной» — «динамическая» контрастность, которая достигается с помощью таких методов, как автоматическая диафрагма. Другими словами, динамическую контрастность мы не можем увидеть на одном изображении, а только последовательно — сначала на темной, потом на белой сцене. А «нативную» контрастность мы должны быть в состоянии увидеть на одной сцене.

Глубина черного

Если говорить об эффектах контрастности, то для начала можно отдельно упомянуть об эффекте яркости и глубине черного. Понятно, что яркость нужна, чтобы вы поверили, что находитесь на солнечном пляже, или что вода действительно бросает вам в лицо отблески. Особенно высокая яркость важна для того, чтобы нарисовать солнечную погоду...

Проблема в том, что при наличии яркого объекта глаз отстроится по нему и будет менее разборчив к черному. На яркой сцене даже «плохой черный» будет выглядеть черным, причем не только из-за адаптации глаза, но и психологически:

Все становится сложнее на преимущественно темных сценах, когда глаза адаптируются к темноте, и может обнаружиться, что нормального черного цвета-то и нет. Белый экран, плюс паразитная засветка проектора и другие факторы — это все делает черный не совсем черным. Кстати, именно для этой ситуации и должна, по идее, быть полезна автоматическая диафрагма с ее динамической контрастностью. Зная, что отображается темная сцена, она снижает яркость проектора, что также снижает и уровень черного, делая его более глубоким.

Получается, что мы берем два проектора с контрастностью, например, 2000:1. У одного будет глубокий черный, у другого — нет, но будет лишняя яркость. То есть, об уровне черного цвета стоит говорить отдельно от контрастности.

Это наводит на мысль, что у обладателя чрезмерно яркого проектора есть два простейших варианта: получать удовольствие от высокой яркости, жертвуя черным, либо снизить яркость, улучшая черный. Для классического HD контента существует рекомендованная яркость для изображения, которая в большинстве случаев достигается при световом потоке в 1000 люмен и меньше (в соответствующем режиме изображения). Если, предположим, проектор дает в точном режиме 2000 люмен, а размер экрана у вас 90 дюймов (то есть небольшой), то наверняка стоит озаботиться снижением яркости. У бюджетных проекторов одним из вариантов является режим лампы (нормальный/эко), а у топовых моделей для этого предусмотрена ручная настройка диафрагмы, либо точная регулировка яркости источника света — у «лазерников». Если вы — обладатель бюджетного проектора и желаете снизить яркость, то можно посмотреть в сторону серых экранов, либо даже попробовать прикрутить к объективу ND (нейтральный) фильтр. Впрочем, никаких точных рекомендаций дать не смогу.

ANSI контрастность

Переходим к измерениям.

ANSI контрастность измеряется с экрана проектора, то есть речь идет именно о его яркости. Чтобы измерить контрастность методом ANSI, на экран выводится тестовое изображение в виде шахматной доски (черные и белые квадраты). На данный параметр огромное влияние оказывают ряд факторов помимо способностей проектора:

свойства экранного полотна;
удаленность от стен и размер комнаты;
отсутствие фонового освещения;
качество затемнения стен и потолка и пр.

В связи с этим важно понимать, что ANSI контрастность используется для оценки не проектора, а домашнего кинотеатра, то есть, системы проектор + экран + комната.

Первое, что бросается в глаза при попытке отобразить черно-белую клетку в неподготовленном помещении — это то, что свет от белых клеток, отражаясь от потолка, возвращается на черные клетки, существенно ухудшая уровень черного и уровень контрастности. В большинстве фильмов именно одновременная глубина черного и яркость белого дают реалистичность картинки и эффект погружения, создают на качественном контенте впечатление объема, трехмерности. Поэтому ANSI контрастность — это именно то, что нужно для оценки домашнего кинотеатра.

Тем не менее, сравнивать проекторы с помощью ANSI контрастности сложно. Если автор сравнения готов поручиться, что все условия измерений останутся неизменны на протяжении тех лет, на протяжении которых он будет делать обзоры, то (наверно) можно и поверить на слово. Тем не менее, ANSI контрастность по версии одного обзорщика будет сложно сравнить с ANSI контрастностью другого обзорщика.

Почему же данный параметр настолько популярен при тестировании проекторов? Ответ в том, что он полностью исключает фактор динамической контрастности. Измеряя контрастность с помощью рисунка в виде шахматной доски, мы не даем проектору никакого шанса задействовать автоматическую диафрагму, которая способна увеличить контрастность в 100 и более раз, затемняя черный. Проекторы с лазерным источником света, к примеру, позволяют в любой момент полностью отключить свет, производя идеально черный цвет. Но это будет бесполезно при тесте на ANSI контрастность.

Full On/Off контрастность (полного включения/выключения)

Если ANSI — контрастность «одновременная», то Full On/Off — «последовательная», то есть, черный и белый измеряются по очереди. Это исключает влияние белого на черный и практически в любой темной комнате мы можем довольно точно измерить яркость черного и определить контрастность самого проектора, если измерительный прибор направлен на проектор (хотя существенной разницы по сравнению с измерением отраженного от экрана света быть тоже не должно).

Принципиальное значение при использовании данного метода является то, активированы ли у проектора автоматическая диафрагма или аналогичные методы усиления динамической контрастности (лампой, лазером). Если они включены, то черный цвет может оказаться в 100 и более раз темнее, и мы измерим динамическую контрастность. Если все это выключено, то мы получим нативную («честную») контрастность. В любом случае, мы должны быть на 100% уверены в том, используется ли «улучшение черного».

Какая контрастность указывается производителем?

Скорее всего, динамическая. Если нативная, то цифры покажутся слишком низкими. К примеру, когда у дорогого проектора указывается контрастность в 2000:1, то это, скорее всего, нативная контрастность.

Динамическая диафрагма полезна, если качественно реализована. Она также полезна производителю, поскольку позволяет указать в спецификациях любую контрастность. Что касается, собственно, правильности работы диафрагмы, то тут много неопределенности. К примеру, на какой яркости она начинает срабатывать? Или будет ли она включаться, если на экране есть очень маленький яркий участок? Есть масса нюансов, и диафрагмы дорогих проекторов обычно работают более незаметно и аккуратно.

Нативная контрастность проектора сильно зависит от режима цветопередачи. Наивысший показатель контрастности достигается обычно в самом ярком режиме, поскольку цветокоррекция и калибровка неизбежно снижают максимальную яркость, но яркость черного остается прежней.

Вот пример: в ярком режиме белый чуть зеленоват и, чтобы создать точный режим для просмотра кино, мы снижаем яркость зеленого, что дает нам в итоге правильный оттенок белого (нейтральный, бесцветный). В итоге яркость белого снизилась за счет потери лишнего зеленого, а яркость черного осталась прежней (сколько матрица проектора пропускала лишнего света, столько и пропускает). В итоге, режим, вроде как, предназначен для кино, а контрастность оказалась ниже, чем в ярком режиме, предназначенном для освещенного помещения.

Освещенное помещение

Помещения без подготовленных поверхностей существенно сказываются на уровне черного, но любой внешний свет его просто убивает. В связи с этим, если в помещении возможна засветка, производимый самим проектором черный (глубина черного) становится тем менее значим, чем ярче свет, а максимальная яркость — более значима. В итоге, у офисных и школьных проекторов, если они эксплуатируются при свете, все встает «с ног на голову». Контрастность проектора уже не важна (поскольку измеряется в темноте), а важна яркость, которая повысит уровень реальной ANSI контрастности.

Иногда под контрастностью в таких условиях понимается разборчивость (например текста). Минимальный уровень контрастности, дающий относительную разборчивость составляет примерно 4:1, хотя адекватным можно назвать изображение с контрастностью 7:1 или 10:1. У офисных проекторов особую важность имеет качество цветопередачи в наиболее ярких режимах, поскольку плохая цветопередача на максимальной яркости может вынудить пользователя переключиться в менее яркий режим, теряя контрастность/разборчивость.

Стоит отметить, что, несмотря на то, что в освещенных помещениях черный можно считать потерянным, это не мешает создать красивое и красочное яркое изображение с акцентом на освещенные предметы.

Влияние экрана

Существует несколько способов, которыми экран может влиять на уровень черного. Говоря о самых бюджетных решениях, мы вряд ли уйдем далеко от выбора между обычным матовым и серым экраном. Последний в равной степени поглощает «белый» и «черный», в связи с чем пригоден только для того, чтобы убрать лишнюю яркость. В результате черный становится темнее, а белый… — тоже темнее. Если проектор обладает не очень высокой контрастностью, то этом может быть подходящим вариантом, если вы хотите использовать его в темном помещении.

Следующий уровень — экраны с отражательной способностью. В отличие от обычных матовых экранов, рассеивающих свет во все стороны равномерно, эти экраны обладают еще и небольшим «зеркальным эффектом», или «глянцевым эффектом» в том смысле, что отражают падающий на поверхность свет более направленно, по принципу «угол падения равен углу отражения». Поэтому угол обзора у этих экранов ниже, как и равномерность яркости. Зато падающий сбоку нежелательный свет они стремятся отразить не на зрителя, а «куда-то еще», вследствие чего уровень черного улучшается (особенно — в не идеальных с точки зрения домашнего кинотеатра помещениях). В качестве расплаты за это, зрители должны располагаться в более узкой зоне.

На переднем крае технологий — многослойные ALR (Ambient Light Rejection) экраны. Они более эффективно «съедают» боковую засветку, хотя и стоят существенно дороже — это явно не решение для бюджетного домашнего кинотеатра. Как правило, суть также сводится к тому, чтобы отразить или поглотить падающий сбоку свет и усилить свет, падающий со стороны проектора.

демонстрация эффекта от ALR экранного полотна CineGrey 5D

Гамма-коррекция

Гамма-коррекция — это то, что происходит с яркостью проектора между черным и белым. Другими словами, кривая отклика проектора на сигнал. Например, какой процент от максимальной яркости проектор выдаст, если на него подается команда «показать 10% яркости»? Ответ: не 10%.

В освещенном помещении требуется более резкий рост яркости у темных оттенков (теней), чтобы они были различимы и не сливались. Если использовать проектор, настроенный для освещенного помещения, в темноте, то детализация темных объектов окажется чрезмерно подчеркнутой, а изображение будет выглядеть неконтрастным. Для того, чтобы картинка выглядела контрастной и натуральной, гамма-коррекция должна быть настроена правильно. Подробнее про гамму можно почитать тут.