Deep Color

Если вы уже интересовались спецификациями интерфейса HDMI 1,3 , вы наверняка обратили внимание на нечто, называемое xvYCC и Deep Color. На самом деле, это две новые технологии, которые призваны сделать изображение на экране более реалистичным. Если говорить в двух словах, то Deep Color увеличивает глубину проработки каждого цвета, а xvYCC расширяет гамму воспроизводимых цветов

Цвет и цвет

В целом, во всех телевизорах для формирования цветного изображения используются три основных цвета – красный, зеленый и синий. Если вы хорошо учились в школе, то здесь должны немедленно нам возразить – «послушайте, но основными цветами в природе являются желтый, красный и синий!». Если говорить о красках (например, на картине художника), то так оно и есть (см. рис. 1). Это так называемые субтрактивные, или «вычитающиеся» цвета. Краска, нанесенная на бумагу, поглощает весь падающий на нее свет, но отражает только ту часть спектра, которая и дает представление о ее цвете. Однако в телевизоре цвет формируется непосредственным, «прямым» образом (см. рис. 2), поэтому здесь имеет место сложение цветов. И основными цветами при этом являются красный, зеленый и синий (RGB).

Благодаря особенностям человеческого зрения телевизору достаточно работать с этими тремя основными цветами, чтобы формировать полноцветное изображение. Так, красный и синий дают в сочетании фиолетовый, красный и зеленый дают желтый, синий и зеленый дают голубой. Смешивая эти цвета в различных сочетаниях, дисплей формирует любые другие, более сложные цвета и оттенки. Чем большим числом градаций (степени разбиения интенсивности) для каждого цвета обладает дисплей, тем более богатой будет палитра получаемого изображения, и тем натуральнее будет выглядеть картинка. Ширина этой палитры не бесконечна, и она в любом случае будет ограничена параметрами цветовой составляющей видеосигнала.

Сложение цветов
Палитра (цветовое пространство)

Что такое красный цвет? То, что выглядит идеально красным для меня, может иметь морковный (оранжевый) или свекольный (пурпурный) оттенок для вас. Восприятие цвета субъективно, поэтому здесь необходимо выработать четкие стандарты. Если этого не сделать, то о единых стандартах телевидения можно просто забыть.

 

Вычитание цветов

В 1990 году на свет появился стандарт Rec.709 (или, Рекомендация ITU-R BT.709), который четко определил красный, зеленый и синий цвета для формата HDTV. Они описывались значениями X и Y (координатами) точек на диаграмме CIE (Commission Internationale de l'Eclairage - международная комиссия по освещению, основная международная организация, занимающаяся цветом и измерениями цвета) – см. рис. 3. Эта диаграмма представляет собой цифровое обозначение цветов, и она позволяет стандартизировать определение любого цвета, исключив элемент субъективного восприятия цвета человеком. Благодаря этому телеоператоры и кинорежиссеры могут быть уверены, что те цвета изображения, которые снимают их камеры, будут в точности воспроизведены на экранах ТВ и в кинозалах. Разумеется, в реальности все не так прекрасно, но, по крайней мере, такова была идея. На каждом этапе обработки и передачи видеосигнала цвета могут искажаться, и точность их формирования легко проверить на таких природных объектах, истинный цвет которых вам хорошо известен – например, зеленый цвет футбольного газона или телесный цвет человеческих лиц.

Тем не менее, лучшие модели телевизоров обладают почти идеальной точностью цветопередачи «внутри» треугольника «красный/зеленый/синий», а их характеристики полностью соответствуют необходимым стандартам.

А что за пределами ?

На самом деле, существует много цветовых оттенком за переделами стандартного «треугольника цветов», описанного в Rec.709, которые видит наш глаз, но не может воспроизводить телевизор. Например, некоторые эксперты считают, что ни один телевизор не способен правильно отобразить цвет баклажана. С другой стороны, ведущие компании-изготовители ТВ (точнее, их отделы маркетинга) возразят вам, что уж их-то телевизоры показывают все в точности, так как обладают «ультра-широкой цветовой палитрой», или чем-то в этом роде. На самом деле, искусственное расширение палитры способно сделать изображение на экране «мультяшным». Действительно, если в исходном видеосигнале имеется красный цвет, то таковым он должен быть и на экране, без добавления несуществующих в природе оттенков. Подобное преобразование позволит произвести впечатление на публику при демонстрациях ТВ на выставках и в демо-залах, но вряд ли будет полезным при ежедневном просмотре телевизора в домашних условиях. Поэтому внимательно смотрите на точность цветопередачи при выборе телевизора.

Так что все-таки такое xvYCC и Deep Color ?

xvYCC (также известный как IEC 61966-2-4) расширяет «цветовой треугольник», но делает это в рамках существующего стандарта. Это позволяет получить более глубокие цвета – грубо говоря, например, цвет «краснее красного» - для создателей видеоконтента. При этом очень важно, что xvYCC не нарушает требований стандарта Rec.709, а, напротив, использует его в качестве референсных значений. То есть расширяется цветовое пространство вокруг «цветового треугольника».

Deep Color увеличивает число бит информации, которым описывается каждый цвет. Это означает большее число оттенков цветов на изображении, которое формируется на экране ТВ. Так, например, если телевизор получает сигнал в новом 12-битном формате, он формирует 4096 оттенков (градаций яркости) для каждого основного цвета, или 68,7 миллионов цветов (4096 для красного х 4096 для синего х 4096 для зеленого = 68.719.476.736 цветов).

Стандарт HDMI 1.2 передавал только 8 бит для каждого основного цвета, то есть передавал 256 оттенков, или 16,7 миллионов цветов. Переход на более высокую «битность» обработки цвета позволяет улучшить общее качество изображения и цветопередачи, и польза от внедрения технологий xvYCC и Deep Color заметна уже сейчас, однако еще более очевидной она станет, когда все дисплеи смогут обрабатывать такой видеосигнал.
Цветовая диаграмма 1931 CIE.
Главное – соответствие

Для того, чтобы расширения цветовой палитры и повышение битности обработки сигнала приводило к улучшению качества изображения на экране, все элементы тракта передачи и воспроизведения видео должны работать согласованно. Если видеокамера работает в пределах стандарта Rec.709, то искусственное расширение цветовой палитры схемами телевизора ни к чему хорошему не приведет. Если камера оснащена технологией xvYCC, но транслирующая станция (скажем в HDTV) не поддерживает ее, мы опять таки не увидим каких-либо улучшений на экране телевизора. Таким образом, для того, чтобы настоящие улучшения в цветопередаче стали заметны, все эти элементы должны поддерживать технологии xvYCC и Deep Color.

Также очень важно, чтобы источник видеосигнала (например, Blu-ray плеер с интерфейсом HDMI 1.3) был способен передавать на телевизор сигнал с xvYCC и Deep Color обработкой цветов. Это же относится и к телевизору. Теперь становится понятно, что требования к поддержке xvYCC и Deep Color на самом деле не могут относиться (да и не относятся) к одному лишь кабелю.

А что еще?

Приставка PlayStation 3 и PC живут в своем собственном мире, и в настоящее время они поддерживают технологию Deep Color. Кроме того, все больше цифровых видеокамер, появляющихся на рынке, могут выполнять преобразование xvYCC. Последнее обстоятельство говорит о потенциальной возможности для пользователей самостоятельно производить соответствующий контент. К тому же, как вы понимаете, изображение кинопленки свободно от каких либо форматных ограничений, и они появляются только в процессе мастеринга, или перевода аналогового изображения в цифровой вид. Решение этой задачи не такая уж сложная проблема, так что скорее всего, недостатка в видео с цветом xvYCC не будет.

И что в итоге

Преимущества технологий xvYCC и Deep Color очевидны, но для того, чтобы мы с вами могли в полной мере насладиться изображением на экране ТВ с улучшенной цветопередачей, все элементы тракта формирования этого изображения, от киностудий то ТВ в нашей гостиной, должны эти технологии поддерживать. В настоящее время на рынке появляется все больше моделей ТВ и проекторов с технологиями Deep Color, студии оснащаются камерами xvYCC, да и упомянутый нами в начале статьи интерфейс передачи HD-контента HDMI 1.3 играет здесь не последнюю роль. И лишь когда все вышеперечисленные звенья цепи сложатся в единое целое со «сквозной» поддержкой технологий xvYCC и Deep Color, можно будет говорить о наступлении эры «новой, улучшенной цветопередачи» на рынке домашней электроники.