60 éves hiedelmek
2011. május-június
A kijelző/megjelenítő eszközökön, köztük a projektorokon is – ma már többségükben a képernyőmenüben állítható formában – nem kevés kezelőszerv, beállító eszköz található. Nagy részükkel nincs különösebb baj, a rendeltetésük egyértelmű és világos.
Néhány fontos, talán a legfontosabbak közé tartozó beállító elem azonban elnevezésénél fogva végletesen félrevezetheti a felhasználót. Ezekről szeretnénk most egy rövid eszmefuttatást közreadni.
Hogy fejtegetésünk ne legyen parttalan, ezúttal a BRIGHTNESS (fényerő), CONTRAST (kontraszt), COLOR (szín) és TINT (színárnyalat) szabályzókkal foglalkozunk.
Mivel az első elektronikus képmegjelenítők a televízióstúdiók monitorai és az otthonok tv-készülékei voltak (éspedig a ma már egyre szűkebb körben használt, de sok évtizeden át egyeduralkodó képcsövekkel), mindez pedig Amerikából indult, gyakran az angol elnevezésekre hivatkozunk majd, természetesen megadva az általában szolgai módon átvett magyar elnevezéseket is.
Annak idején a televízió és a videó úttörői úgy gondolták, hogy a nézőnek meg kell adni a lehetőséget a kép feketeszintjének és fehérszintjének (közvetve kontrasztjának és fényerejének) változtatására. Ez akkoriban indokoltnak tűnhetett, tekintettel egyrészt a tv-nézés körülményeire (a környezeti megvilágítás nagysága változó), másrészt arra az igényre, hogy a néző egyéni ízlésének megfelelően beállíthassa a kép világosságának abszolút szintjét. Mint a továbbiakból kiderül, nem feltétlenül mondhatjuk jó döntésnek, hogy a laikus felhasználóknak olyan paraméterek állítgatására adtak/adnak a gyártók lehetőséget, amelyeket – ha a műsorkészítők munkáját komolyan vesszük, ide értve ma már pl. a DVD vagy Blu-ray lemezek masterelését, de akár a hagyományosan készített élő tv-műsorokat is – nemigen kellene egy gyárilag jól beállított televízión/projektoron változtatni. Különösen nem a mai digitális jelfeldolgozás mellett, ahol az analóg jelfeldolgozásban vagy jelátvitelben fellépő átviteli hibák, szintelcsúszások (drift) stb. már egyszerűen nincsenek.
Másfelől a gyártók – tisztelet a kivételnek – máig olyan beállításokkal szállítják a boltokba a készülékeiket, amely beállítások inkább az eladási statisztikát hivatottak javítani, mintsem a korrekt, a műsorkészítési szabványokhoz igazodó képet nyújtani anélkül, hogy a szabályzókat kelljen tekergetni, ide értve a rengeteg állítási lehetőséget a menükben. Így aztán a felhasználó, vagy jó esetben a hozzáértő kalibrátor arra kényszerül, hogy olykor hosszadalmas állítgatással „kényszerítse ki” a lehető legjobb képi világot (értsd: a műsorkészítő szándékának megfelelő képet). Emiatt tényleg szükség van, vagy lehet a beavatkozásra.
Ha már így történt (mármint hogy elég sok, köztük sok felesleges beavatkozási lehetőség maradt), a legjobb megoldás az, ha a felhasználókat felvilágosítjuk/felvilágosítják arról, hogy mi mire való, illetve mi az, aminek az elnevezése nem a lényeges funkciót tükrözi. Kérdés, hogy ez a felvilágosítás mennyire széles kört tud elérni. Attól tartok, hogy nem elég széleset.
[Megjegyzés: Itt most nem akarok kitérni arra, hogy milyen kavarodás van a mérhető fizikai, illetve fotometriai mennyiségek neveinek és a szubjektíve érzékelt jellemzők neveinek váltogatása miatt, és ez nem is elsősorban a kezelőszervekre vonatkozik. A laikus felhasználóknak szánt elnevezésekben egyébként az érzetjellemzőkre utaló fogalmakat célszerű használni.]
Még annyit kell előre leszögeznünk, hogy a BRIGHTNESS és CONTRAST szabályzókról szóló első részben a fehér, a szürke és a fekete (vagyis a fehér különböző világosságú fokozatai) világában mozgunk, azonban mivel színes kijelzőink – bármilyen elven működjenek is – három (vagy nagyon ritkán négy) alapszínű fény összegező színkeverésével dolgoznak, egy-egy alapszínre vonatkoztatva ugyanúgy érvényesek az itt leírtak.
Fényerő és kontraszt
Ezekről a fogalmakról és mérésükről, és a projektorok (vagy más kijelzők) kalibrálásában játszott szerepükről több más írásban már írtunk ugyanezen a weboldalon (Kontraszt- és fényerőmérés tesztjeinkben, Projektorok kalibrálása házimozihoz - alapszinten). Most csak a lehető legrövidebben, és a továbbiak megértése miatt magukat a fogalmakat határozzuk meg a köznapinál kicsit pontosabban.
Maradva a megjelenítő felületnél (képcsőnél, LCD, plazma, Amoled stb. képernyőnél, illetve a projektorral vetített ernyőnél, vászonnál) a mérhető fényerő helyes elnevezése fénysűrűség (luminancia, luminance), mértékegysége a candela/m2 (cd/m2, más néven nit) vagy a korábbi angolszász footLambert (ftL). Olykor szükséges lehet a fotometriai jellemzők finom megkülönböztetése, lásd korábbi írásunkat (Lumen, lux, kandela…).
Az érzékelt „fényerő” neve pedig világosság vagy fényesség (brightness), amelynek nincs és nem is lehet mértékegysége, mivel érzetjellemző, és nem egzakt fizikai mennyiség.
Mindazonáltal a magyarban és angolban is erősen gyökeret vert az érzetjellemzők fizikai jellemzőkként való használata, a továbbiakban megmaradunk a magyar „fényerő”, illetve az angol „brightness” kifejezés mellett, annak tudatában, hogy igazából a „luminance” vagy „luminancia”, illetve a „fénysűrűség” szavakat kellene használnunk.
[Megjegyzés: A projektorok esetében a „fényerő” fogalmának van egy másik jelentése is, nevezetesen magának a projektornak a kimenő fényteljesítménye, amit lumenben mérünk, és helyes elnevezése fényáram (luminous flux). A fényáram általánosságban a fényforrások által kibocsátott teljes fényteljesítmény. Amit a fentiekben és a továbbiakban írunk, a projektorok esetében a vetített felületre vonatkozik.]
Mindezek fényében a bevett elnevezéseket használva, brightness (fényerő) fogalmán értjük a kijelző felület által kibocsátott, visszavert vagy áteresztett, nitben mérhető fénysűrűséget.
A kontraszttal (contrast) vagy kontrasztaránnyal (contrast ratio) nincs ilyen jellegű „nyelvi” problémánk, általánosan elfogadott az a definíció, hogy ez a „legfehérebb” fehér, illetve a „legfeketébb” fekete fénysűrűségének (fényerejének) aránya. Mivel arányról van szó, közömbös a felső és alsó fénysűrűségértékek abszolút nagysága, csak a viszonyuk fontos. Így egy 500 nites fehér és 0,5 nites „fekete” LCD képernyő kontrasztja éppúgy 1000:1, mint egy 100 nites fehér és 0,1 nites „fekete” CRT képcső kontrasztja.
[Megjegyzés: A szükséges vagy kívánatos fényerőt a külső körülmények (környezeti fény), a tipikusan nézett képtartalom, és az egyéni ízlés, illetve szemünk védelmének mérlegelése határozza meg. A műsorkészítés és digitális filmkészítés területén konvenciók, illetve ajánlások, előírások vannak a kép fehérszintjének fénysűrűségre, illetve a környezeti feltételekre. Stúdiókörnyezetben pl. 100 nit az ajánlott „legfehérebb” fehér a képernyőn, legfeljebb 1 lux közvetlen megvilágítás mellett, továbbá a fehérszint 1%-ának megfelelő surround fény mellett.]
A kontrasztarányra visszatérve, a definíció egyszerű, azonban különféle mérési eljárások léteznek, és ennek megfelelően beszélünk full on/full off, ANSI és egyidejű kontrasztról, amelyek különböző tényleges arányokat jelentenek. Ennek részletezése megtalálható a már említett egyik korábbi írásunkban.
BRIGHTNESS és CONTRAST
E fejezet címe angol szavakkal látszólag ugyanaz, mint az előzőé. A nagybetűs szavak azonban (a továbbiakban is) magukat a kezelőszerveket vagy beállító skálákat jelentik.
Elődeinket minden bizonnyal az egyszerűségre való törekvés vezette, amikor a professzionális monitorokon BLACK LEVEL-nek (feketeszint) nevezett kezelőszervet a tömeggyártott tv-készülékeken jóhiszeműen, ám szakszerűtlenül BRIGHTNESS-nek (fényerő) keresztelték át, pedig ez nem a fényerő beállítására szolgáló kezelőszerv, noha „mellékhatásként” kétségtelenül a fényerőt is változtatja. A megtévesztés tehát, habár nem szándékos, meglehetősen kifinomult.
Nem lehet eléggé hangsúlyozni, hogy a BRIGHTNESS szabályzó rendeltetése a kép „feketéjének” lehető legsötétebbre való beállítása, más szóval a korrekt feketeszint beállítása. Ha a gyanútlan felhasználó ezzel a szabályzóval akarja a fényerőt nagyobbra vagy kisebbre állítani, ezt megteheti, de ekkor elkerülhetetlenül világosabbá teszi a feketét a képernyőn, illetve nulla alá csökkentené a kép feketeszintjét, amit persze fizikailag nem lehet, ezért a görbe alul "kiegyenesedik". Az előbbi esetben a kontraszt romlik, a (majdnem) fekete szürkévé válik, az utóbbiban pedig az alsó sötét tartomány árnyalatai mosódnak össze szétválaszthatatlanul. Mindezt jól szemlélteti az alábbi ábra:
Az ábra három különböző BRIGHTNESS beállításhoz tartozó átviteli karakterisztikát mutat. Amikor a képtartalmat hordozó videojel a „feketétől” a „fehérig” változik, a középső, helyes beállítás mellett a képernyő vagy képpont fényereje az optimális fekete és a névleges referenciafehér között növekszik a gammagörbe szerint. A szabályzót máshová állítva azonban mindenképpen nem kívánt „mellékhatást” okoz a fényerőváltozás
Levonhatjuk a következtetést, hogy a BRIGHTNESS szabályzót nem arra kell, sőt nem is célszerű arra használni, amire a neve utal! Szerepe a megjelenítő optimális (lehető legfeketébb) feketéjének beállítása, és ezzel egyúttal a lehető legjobb kontraszt elérése. Helyes elnevezése tehát BLACK LEVEL (feketeszint) lenne!
[Megjegyzés: a BRIGHTNESS állításakor a gammagörbe is torzul, ami azzal jár, hogy maga a gamma értéke nem marad állandó az optimálistól eltérő beállításokban. Ennek következménye, hogy végeredményben a megjelenítő gammabeállítása tűnik inkorrektnek az alsó tartományban, pedig a valóságban a natív gamma értéke ugyanaz maradt. A gamma témakörét egy külön írásban fogjuk tárgyalni.]
Nézzük most a másik félrevezető elnevezést! A CONTRAST (kontraszt), máskor PICTURE (kép) szabályzó a neve alapján a kontrasztarányt lenne hivatott szabályozni. Valójában ez a kezelőszerv a videojel szintjét változtatja, vagyis nagyobbra/kisebbre állításakor ideális esetben a nulla videojelszint nulla marad, a nulla fölötti értékek pedig egészen a fehér videojelszintig egyforma szorzóval növekednek vagy csökkennek.
A CONTRAST szabályzó valójában a videojel erősítését állítja, így legfőbb szerepe a megjelenítő fehérszintjének beállítása. Ez a professzionális alkalmazásoknál a kívánt vagy ajánlott referenciafehér (pl. 100 nit) beállítását jelenti, otthoni körülmények között pedig a kép fehérszintjének hozzáigazítását a környezet sajátosságaihoz és az egyéni ízléshez, továbbá annak beállítását, hogy a fehérhez közeli tartományban is megkülönböztethetők legyenek az egymáshoz közeli árnyalatok
A CONTRAST szabályzót pl. maximumra állítva, valóban némileg növeli a kontrasztot, mivel a kép fehérszintje növekszik, feketeszintje pedig marad, amilyen volt, jó esetben nullához közeli. A gond itt is az, hogy az elnevezés nincs összhangban a szereppel: e kezelőszerv rendeltetése nem a nagy kontrasztarány beállítása (ez a BRIGHTNESS feladata), hanem a jó fehérszint, azaz a megfelelő fényerő beszabályozása. Vagyis e két kezelőszerv neve pontosan a fordítottját sugallja annak, mint ami a feladatuk. A CONTRAST szabályzó korrekt elnevezése a WHITE LEVEL (fehérszint) lenne!
[Megjegyzés: Amikor a BRIGHTNESS (helyesen BLACK LEVEL - feketeszint) szabályzóval a feketeszintet állítjuk, a fénysűrűség 0-tól eltérő értékét szokás OFFSET-nek BIAS-nak vagy CUTOFF-nak is nevezni, így olykor a szabályzók elvevezésére is használjuk ezeket a kifejezéseket. Másfelől, mivel a CONTRAST (helyesen WHITE LEVEL - fehérszint) szabályzóval a videojel erősítését szabályozzuk, ezért néha GAIN vagy DRIVE szabályzóként is emlegetik, a szintén használt, de semmitmondó PICTURE mellett.]
A színek
Nagyon nehéz tömör összefoglalót írni a színekről, mert ez szükségképpen csak a témakör felületét karcolja, ugyanakkor elkerülhetetlen, ha a megjelenítő készülékeken (vagy azok menüiben) található COLOR (COLOUR) és TINT/HUE nevű kezelőszerveinek hatásával, működésével tisztában akarunk lenni. Ugyanis az elnevezésekkel megint baj van, akárcsak a BRIGHTNESS vagy a CONTRAST esetében, ahogy azt fentebb bemutattuk.
A probléma azonban más természetű, és elsősorban abból fakad, hogy a COLOR (szín) komplex fogalom, amelyet meg kellene érteni, mielőtt bármilyen összefüggésben használjuk.
Ismert az a Newtontól származó megállapítás, hogy „színek valójában nincsenek”, ami így önmagában persze túlzó, de igazából arra utal, hogy a szín nem a fényforrások vagy a megvilágított testek fizikai sajátossága – bár ezzel összefügg –, hanem a bennünk és más élőlényekben keletkező érzet (vagy észlelet), és mint ilyen, eredendően szubjektív dolog. Ugyanakkor nem valamiféle illúzióról van szó, hanem fizikai hatás (a látható tartományba eső elektromágneses sugárzás mint fényinger) hozza létre a színérzetet.
Az, hogy egy fényforrás vagy egy megvilágított test színét milyennek látjuk, elsősorban a kibocsátott, illetve visszavert vagy áteresztett fény spektrális energiaeloszlásától függ, ám emellett attól is, hogy mi minden mást látunk ezzel egyidőben, sőt, hogy mit láttunk előzőleg, és még néhány más körülménytől is. Ráadásul nagyon különböző spektrális energiaeloszlású fények hozhatják létre pontosan ugyanazt a színérzetet (metamer színingerek).
Kész csoda, hogy bizonyos egyszerűsítő feltételezésekkel mégis tudunk matematikai modellt alkotni a színek vizsgálatára, és kielégítő pontossággal objektíve meghatározni vagy előállítani a színeket. (Fenntartva persze azt, hogy ugyanaz a színinger különböző megfigyelőkben eltérő, sőt elvben össze sem vethető érzetet okozhat.) Erről többrészes cikksorozatot fogunk közölni, amelyben igyekszünk mindent pontosan leírni.
A továbbiakhoz elég annyit tudnunk (ha nem akarunk belemerülni a színtan vagy színelmélet részleteibe), hogy mind a színérzetet, mind az azt kiváltó színingert három, egymástól független jellemzővel lehet leírni. Az előbbieket érzetjellemzőknek (pl. színezet, telítettség, világosság – hue, saturation, brightness), az utóbbiakat pszichofizikai jellemzőknek (pl. domináns hullámhossz, színtartalom, fénysűrűség – dominant wavelength, colorfulness, luminance) hívjuk. (Létezik tisztán fizikai megközelítés is, a radiometria, amely a látás sajátosságait figyelmen kívül hagyja, de ezzel most nem foglalkozunk.)
[Megjegyzés: Két probléma van az érzet- (pszichikai) jellemzőkkel és a kolorimetriai/fotometriai (pszichofizikai) jellemzőkkel. Az egyik, hogy az angolban is és a magyarban is sokféle elnevezés van „forgalomban”, a másik pedig az, hogy ezeket gyakran a szakirodalomban is következetlenül, egymással cserélgetve használják. Ami visszavonhatatlanul átment a használatba, és nem érdemes ellene hadakozni, hogy az érzetjellemzőket nagyon gyakran a pszichofizikai (azaz a mérhető) mennyiségek helyett szerepeltetik, de valójában ez utóbbiak jelentésével ruházzák fel azokat.]
A fentiekből leszűrhető, hogy ha egy tetszőleges színt egyértelműen meg akarunk határozni, akkor háromdimenziós mennyiségnek kell tekintenünk. Ezért ha azt mondjuk SZÍN (COLOR), azzal még önmagában nem mondtunk semmit, kivéve azt az esetet, amikor a szó jelentését a köznapi színfogalomra, azaz a színezetre (hue) redukáljuk (piros, kék, sárga stb.).
Ezzel szemben a szín tényleges leírásához az idők során az éppen aktuális alkalmazáshoz célszerűnek tűnő térbeli, vagy síkbeli színmodelleket alkottak (színkörök, színháromszögek, kocka, kúp, gúla, gömb és egyéb térbeli alakzatok). Valójában minden színmodell szükségszerűen háromdimenziós, azaz térbeli, ám hamar rájöttek, hogy ha az egyik dimenzió csak a fekete-fehér (világosság, fénysűrűség) információt tartalmazza, akkor ezt külön kezelve a „színességre” vonatkozó maradék két dimenzió síkban is ábrázolható. Ennek legautentikusabb formája a máig széles körben használt (bár többször módosításra javasolt) 1931-es CIE színdiagram (chromaticity diagram), amelyen bármely látható szín x, y koordinátái (ezekből pedig, ha szükséges, a színezet és a telítettség) meghatározhatók. Az Y világosságinformációval kiegészítve megkapjuk a képzetes X, Y, Z alapszínekre épülő xyY nevet viselő háromdimenziós, eszközfüggetlen színteret (később foglalkozunk vele részletesebben!).
A látható színek tartománya (színpatkó) az 1931-es CIE színdiagramon. Valamely szín x és y színkoordinátáit ki kell egészíteni a diagramról nem leolvasható Y világosság (fénysűrűség) értékkel a szín teljes leírásához. A patkót határoló görbén helyezkednek el a spektrumszínek, az alsó lezáró szakasz pedig az ún. bíborvonal. A kék és a vörös közötti bíbor színek ugyanis nem részei a színspektrumnak. Az xyY színtér eszközfüggetlen színmeghatározó rendszert alkot.
Az ábra annyiban csupán szemléltető jellegű, hogy a monitor a korlátozott színkészlete miatt (színgamut) a saját RGB színháromszögén kívüli színeket - így a valódi spektrumszíneket - nem tudja megjeleníteni. A patkót határoló görbén tehát a telítettséget tekintve nem a helyes színeket látjuk.
Még egy fontos szempont felmerül a színek meghatározásával kapcsolatban. Amíg ugyanis a fényforrásokból kibocsátott fények összegező keverésekor keletkező színt csak a szóban forgó fények spektrális energiaeloszlása határozza meg, testek vagy felületek megvilágításakor vagy átvilágításakor a testek vagy felületek színe a megvilágító vagy átvilágító fény spektrális tulajdonságain kívül erősen függ magának a testnek vagy felületnek a spektrális visszaverési, elnyelési vagy áteresztési jellemzőitől. Ezt jól érzékelteti az a tény, hogy a festékek keverésekor (szubtraktív színkeverés) egészen más törvényszerűségek érvényesülnek, mint a fények additív keverésekor.
Ezért, bár a három dimenzió megmarad, új „dimenziókat” is bevezettek a szemléletesebb (vagy érzékletesebb) jellemzéshez. Összességében azonban mindig elégséges (és szükséges) a három dimenzió.
Két, ma már a gyakorlatban nem használt, de szemléletes színmodellen mutatjuk be az egymáshoz közel álló, de mégis eltérő elnevezések jelentését és használatát. Az első a fények színével kapcsolatban használt Hue-Brightness-Saturation modell, a másik a Hue-Lightness-Chroma modell, amelyet a megvilágított felületek érzékelt színeinek jellemzésére alkalmas.
A világosság, a színezet és a telítettség ábrázolása fények esetében. A világosság (brightness) a függőleges tengely mentén változik, de nem relatív, hanem abszolút értékben, és (elvileg) nincs felső határa, az alsó határa pedig a fény hiánya. A színezet (hue) egy 0 és 360 fok közötti szögértékkel jellemezhető egy teljes kör mentén (ez a következő ábrára is érvényes). Végül a telítettség vagy szaturáció (saturation) egy 0%-tól (fehér) 100%-ig („tiszta” szín: spektrumszín vagy 100%-os bíbor, illetve adott színháromszög által limitált telítettségű szín) terjedő skálán jellemezhető egy értékkel. Ebben a rendszerben a világosságot felfelé/lefelé tologatva a telítettség nem változik, azaz független a világosságtól (fénysűrűségtől)
Ez az ábra (színmodell) a megvilágított felületek színeit hivatott három dimenzióval meghatározni. Lényeges különbség, hogy itt a világosság a feketétől (0 egység) a fehérig (100 egység) terjedő relatív skálán mozoghat (lightness), tehát a skála közepén 50-es szürkét találunk. A színezet (hue) jelentése és meghatározottsága ugyanaz, mint az előbb, viszont a telítettség helyébe a chroma (relatív színerősség) fogalma lép, amely valamely szürkétől a legerősebb színig terjedő skálán változhat az adott színezetre vonatkoztatva. Ebből következik, hogy a chroma nem független a relatív világosságtól, sőt a színezettől sem, mert minden színre más és más helyen van a lightness tengelyen az a semleges szürke, amelyhez tartozó sugár másik végén az adott szín maximális erősségű. A chroma* a defínicióból következően a lightness tengely alsó (fekete) és felső (fehér) pontjánál is nullává válik
*Fontos! A „chroma” jelentése a videós gyakorlatban a fentitől eltérő, éspedig általánosságban a „színjel” vagy színinformáció elnevezésére szolgál, megkülönböztetésül a „luma” jeltől, ami nem más, mint a gammakorrigált, azaz nemlineárisan kódolt luminanciajel.
[Megjegyzés: A brightness érzetjellemző mérhető megfelelője a fénysűrűség (luminancia, luminance), a lightnessé pedig a reflektált fénysűrűség (reflectance), ezek között azonban az összefüggés nem lineáris, pl. a vizuálisan 50%-os világosságnak (lightness) 18% reflektált fénysűrűség (reflectance) felel meg.]
A fenti modelleket a gyakorlatban már régen és több okból nemigen használják, számunkra azonban a saturation és a chroma különbözőségének magyarázathoz megfelelőek voltak.
A színek meghatározásában, mérésében ezeket a színrendszereket felváltották a CIE XYZ, a már említett CIE xyY, és az „érzékelés-alapú” korszerű színrendszerek, mint az L*u*v* vagy az L*a*b*. A színmeghatározás lényege ezekben a színterekben az, hogy egy szín spektrális energiaeloszlásához egy számhármast rendelünk, amelyek az aktuális színnek az adott színtérbeli koordinátái.
Mindeddig a színelmélet keretei között mozogtunk, ideje gyakorlati vizekre eveznünk, és megvizsgálnunk, hogy hogyan érdemes egy kép elemi pontjainak színadatait leírni, illetve ezeket átalakítani (kódolni és dekódolni) az elektronikus képalkotó és képátviteli rendszerekben. Az eszközfüggetlen színmérő rendszerekről tehát áttérünk az „eszközvezérlő” és eszközfüggő színrendszerek egynémelyikének futólagos bemutatására.
A színinformáció kódolása és dekódolása
Az elektronikus képalkotásban teljesen általános a színek előállítása három „alapszín” (színes fény) additív keverésével. Valójában az alapszínek megválasztását a célszerűség és a lehetőségek diktálják, egyébként pedig választásuk önkényes, nincsenek eleve kitüntetett alapszínek. Az elsődleges szempont, hogy a látható színek közül lehetőleg minél többet tudjunk kikeverni az alapszínekből, illetve a megjelenítő eszközünk minél többet tudjon megjeleníteni ezekből. Fontos, hogy az alapszínek ne legyenek előállíthatók egymásból! Ennek megfelelően a televízió- és videotechnikában a vörös, a zöld és a kék lett az alapszín (R, G, B), de ezek nem egyszer s mindenkorra rögzített x-y koordinátájú és Y világosságú színek, hanem legalább tucatnyi kombinációjuk alakult ki az idők során, a többféle szabvány és az eszközök konstrukciós sajátosságai miatt.
A színes kamerák, illetve egyéb képérzékelők közvetlenül a kimenetükön mindig R, G, B jeleket szolgáltatnak, amelyekből még a kamerában gammakorrigált R’, G’, B’ jelek lesznek, továbbá a színes kijelzők is R’, G’, B’ gammakorrigált alapszínjeleket „kérnek” a bemenetükön a színes kép előállításához. Közben azonban sok minden történik…
Több ok miatt ugyanis az esetek túlnyomó többségében egyáltalán nem célszerű a színes képjelet RGB, illetve R’G’B’ formában továbbítani.
Most tekintsünk el a gammakorrekció szerepétől, és szükségességének magyarázatától, ami egy önálló témakör, erről egy másik írásban fogunk részletesen beszélni. Induljunk ki abból, hogy már gammakorrigált R’, G’, B’ jeleink vannak. Digitalizált jelek esetében egyébként ez már egy nemlineáris kódolást, pontosabban nemlineáris kvantálást jelent, analóg jeleknél pedig nemlineáris erősítést.
Az ún. színkódolást eredetileg az kényszerítette ki, hogy a színes televízió megjelenésekor a teljes színes képinformációnak bele kellett férnie a fekete-fehér csatornáknak fenntartott frekvenciasávba. Ezt a „trükköt” – persze kompromisszumok árán – csak úgy tudták produkálni (egyébként sok szellemes megoldást bevetve), hogy a színinformációt leválasztották a világosság-információról, és a három alapszínjel helyett a világosságjelet (luma) és a két ún. színkülönbségi jelet továbbították – és ez a mai napig így van. (Minden itt említett jel gammakorrigált jelként értendő.) Ezzel egyúttal a fekete-fehér és a színes rendszerek közötti kompatibilitást is megalapozták, hiszen a fekete-fehér rendszerekben csak a luma jelnek van szerepe. Az így „kódolt” jelet elnevezték komponens videojelnek (analóg Y’PbPr, illetve digitális Y’CbCr jel, ahol Y’ a gammakorrigált világosságjel, azaz a luma jel, a másik kettő a súlyozott B’-Y’ és R’-Y’ színkülönbségi jelek analóg vagy digitalizált változata).
A színkódolás második lépése csak a televíziós műsorszórás ügye volt, amennyiben a színkülönbségi jelekkel színsegédvivő(ket) kellett modulálni, és a színjel spektrumát beleszőni a világosságjel spektrumába stb. – így keletkezett egyetlen összetett jel, a kompozit videojel.
Mindenesetre a megjelenítési oldalán, akárhogyan is jut oda, a legtöbbször egy komponens (máskor kompozit vagy pl. S-Video) jelünk van, amelyből ki kell nyernünk az R’, G’, B’ alapszínjeleket. Ezt végzi el a projektorba, TV-be beépített színdekóder.
A színdekóderrel két probléma van: az egyik az, hogy a kivitelezése lehet nagyon jó, közepes vagy akár gyenge. A „nagyon jó” esetet leszámítva ez komoly gondokat okozhat az Y’CbCr → R’G’B’ átalakítás pontosságában, azaz a színhűségben. A másik, még nehezebben kivédhető probléma, hogy a különböző RGB rendszerekben (PAL/SECAM/NTSC, illetve a Rec. 601 vagy a Rec. 709 szabványok szerinti RGB alapszínek) az R’, G’ és B’ jelek súlyozó együtthatói, amelyek az Y’ világosságjel kifejezésében szerepelnek, nem ugyanolyanok. Ez még önmagában nem hozna bajt, de gyakran megesik, hogy a dekódolásnál nem a helyes együtthatókat használják.
A nem tökéletesen dolgozó színdekóderek tipikusan a primer (R, G, B) alapszínek világosságértékét, kisebb mértékben a telítettségét, illetve a szekunder alapszínek (C, M, Y) színezetét torzítják.
Alapvetően ezeknek a hibáknak a korrigálására szolgál(na) a COLOR és a TINT szabályzó.
COLOR és TINT
A mondottak alapján talán világos, hogy a fenti ismertető nélkül egy COLOR feliratú gomb vagy menüpont a felhasználót teljes bizonytalanságban hagyja. Ugyanis semmiféle felvilágosítást nem nyújt arról, hogy változtatásával a szín „milyenségét” (színezet, hue), vagy a szín „mennyiségét” (telítettség, saturation vagy színtartalom, chroma) változtathatjuk meg vele, netán az adott szín világosságát (brightness, luminance) szabályozzuk. Ennélfogva az elnevezése tökéletesen megtévesztő, ráadásul azt az elképzelést sugallja a felhasználónak, hogy a színnek csak EGYFÉLE meghatározottsága van.
Szokásos vélekedés, hogy a COLOR szabályzóval vissza lehet fogni a túltelített, gyárilag nem korrekt módon beállított színeket. Ezzel az a baj, hogy valójában nem a „saturation”, hanem a „chroma” dimenziót lehet csökkenteni. Igaz, ez a telítettséget is csökkenti valamelyest, de ugyanakkor a relatív világosságot is, azaz a színek „sötétebbek” lesznek, a kívánt célt nem érjük el.
A dekódolási hibák csökkentésében sikeresebb lehetne a COLOR szabályzó (és ugyanígy a TINT is, lásd később), ha nem egy, hanem három lenne belőle. Ha csak egy fő szabályzó van, az egyformán hat mindhárom alapszínre, márpedig ezeket a legritkább esetben kell egyformán állítani. Összefoglalva: a COLOR szabályzó elsősorban az alapszínek világosságát, „fényerejét” állítja, mert a dekódolási hibák a primer alapszínek színezetét és telítettségét csak kevéssé befolyásolják. (Nem így volt ez anno az analóg NTSC TV-készülékeknél, ahol a kompozit jel átvitele során tényleg felléptek színsegédvivő amplitúdó és fázistorzítások, amelyek komoly színtelítettségi és színezethibákat okoztak. Ezeket hatásosan küszöbölte ki a COLOR és a TINT (vagy HUE) elnevezésű szabályzó.)
Manapság azonban a COLOR szabályzó – mint említettük – a relatív színességet (rokon fogalom a szaturációval, de nem ugyanaz!), azaz a chroma nagyságát (erősítését) változtatja, ezért a helyes elnevezése CHROMA lenne.
A színdekóderek tipikus hibája még a komplementer C, M, Y alapszínek színezethibája, aminek korrigálására szolgál a TINT szabályzó. Itt is az lenne a kívánatos, ha a C, M, Y színek színezetét külön-külön lehetne állítani, enélkül nem lehet a szekunder alapszínpontokat a referenciapontokra húzni.
A TINT szabályzóról ugyancsak elmondható, hogy neve nem fedi a funkciót, amelyet ellát. A „tint” elnevezés eredetileg a festészetben honosodott meg, amikor a művész egy színt „világosítani” akart, nagyobb fehértartalmat adni neki, a színezet megváltoztatása nélkül. (A „tints” ma is a telítetlenebb, világosabb árnyalatok tartományát jelöli adott színezet mellett, ellentéte pedig a „shades”, a teltebb, sötétebb árnyalatok tartománya.) Valójában a TINT szabályzó funkciója – már ahol szükség vagy lehetőség van rá – éppenséggel a színezet (hue) változtatása, éspedig a megjelenítők ilyen jellegű színdekódolási hibájának korrigálása. Szerencsére sokszor már ezt a nevet (HUE) viseli, a TINT elnevezés totálisan félrevezető. A magyar menükben leginkább színárnyalatnak fordítják, ami nem egészen helyes, de mondjuk valamennyire még elfogadható. Érdekes és elrettentő kivételként megemlítem, hogy egyes készülékeken a TINT szabályzó a színhőmérsékletet szabályozza (meleg, normál, hideg), ami persze kavarodás a felsőfokon, de szerencsére nem általános.
Egyértelmű tehát, hogy a TINT helyett a HUE elnevezés (lenne) a korrekt.
[Megjegyzés: A színpontosság beállításhoz az R, G, B primer alapszínek, sőt a komplementer C, M, Y színek (szekunder alapszínek) külön-külön szabályozása a jó megoldás, azaz egy jól szabályozható CMS-re (Color Management System) van szükség. A korrekt CMS-nél mód van mind a hat alapszín (R, G, B - C, M, Y) mindhárom paraméterének külön-külön történő változtatására, azaz 18 paraméter állítására.]
Talán fárasztó volt olvasóinknak a hosszúra nyúlt jelentéstani és fogalmi fejtegetés, de a pontos és tiszta fogalmak alapozzák meg a gondolkodás és a megértés, ezen keresztül pedig a biztos döntés szabadságát.
Nagy Árpád
jehu@projektor.hu
