База знаний BenQ

Почему разные устройства воспроизводят одно и то же изображение в разных цветах?

2018/05/15

Существует распространенное заблуждение, что все электронные устройства (особенно одной модели и одного производителя) воспроизводят одинаковые цвета. Однако, это не всегда соответствует действительности. Вы когда-нибудь задумывались о том, что заставляет одну и ту же картинку выглядеть по-разному?

Существует распространенное заблуждение, что все электронные устройства (особенно одной модели и одного производителя) воспроизводят одинаковые цвета. Однако, это не всегда соответствует действительности. Для наглядности проведем простой эксперимент: поставим рядом два монитора с одним и тем же изображением на экране. С вероятностью как минимум 95% изображение на разных мониторах будет выглядеть по-разному, при этом вы, скорее всего, окажетесь в ситуации, подобной той, что показана на Рис. 1. Рассмотрим в качестве примера четыре одинаковых монитора (хотя в данном случае достаточно было бы и просто четырех мониторов совершенно любых моделей и любых производителей).

Разная цветопередача на устройствах одного вида

Рис. 1: Разная цветопередача на устройствах одного типа

Другой пример случая, когда можно столкнуться с подобным явлением — покупка нового телевизора. Большинство из нас просто идет в супермаркет электроники и на месте выбирает подходящую модель из числа тех, что представлены на полках магазина. Свой выбор мы делаем, исходя из индивидуальных предпочтений в части цвета или качества изображения (ну и естественно, цены). Совсем не сложно определить, при производстве каких дисплеев производители особенно постарались, чтобы обеспечить воспроизведение изображения наивысшего, по их мнению, качества. Этот же принцип действует и в отношении мониторов, проекторов, принтеров и другой техники. При этом, учитывая, что изображение исходит от одного источника (трансляция определенного, фирменного контента магазина или встроенных в телевизор видеоматериалов), что же заставляет картинку выглядеть по-разному? Вы когда-либо задавали себе этот вопрос?

Помимо того, что определенную настройку цветовых параметров производит сам производитель или магазин, есть еще две причины, по которым цвета, воспроизводимые разными устройствами, выглядят по-разному. Первая причина заключается в том, что в разных типах устройств используются разные методы смешения цветов, или типы цветового синтеза. Вторая причина касается различий в деталях и компонентах массового производства.

Рисунок 2: (a) Смешивание цветов с помощью окрашенного света гаммы RGB. / (b) Смешивание цветов с помощью красителей гаммы CMY.

В первую очередь, рассмотрим теорию смешения цветов, как таковую. Существует два способа смешения цветов, или типа цветового синтеза. Первый предусматривает использование окрашенного света, второй — красителей. На Рисунке 2a показано, как для смешивания цветов используется красный, зеленый и синий свет. На Рисунке 2b показано смешивание красителей: сине-зеленого, пурпурного и желтого. Рисунок 2a также иллюстрирует, как при смешивании красного, зеленого и синего света получается белый. Смешение красного света с зеленым дает желтый, а при добавлении друг к другу красного и синего получается пурпурный.

Говоря о подобных цветовых схемах, сине-зеленый, пурпурный и желтый цвета (Рис. 2b) часто называют «основными», а красный, зеленый и синий (Рис. 2a) — «вторичными». Поскольку цвета создаются за счет отражения фильтрованного света от белой подложки (основы), такой способ смешивания цветов называется «субтрактивным синтезом». В противоположность субтрактивному, «аддитивный синтез» заключается в формировании белого цвета путем сложения света красного, зеленого и синего цветов.

При этом, разница между ними состоит в том, что при создании цветов методом аддитивного синтеза при помощи красителей или чернил, последние должны быть нанесены на подложку (бумагу или холст). На Рис. 2b белый цвет соответствует цвету бумаги или холста. Смешивание сине-зеленого и пурпурного красителей на подобных поверхностях дает в результате синий цвет. А смешав пурпурный с желтым, получите красный. Соединив вместе красители всех трех цветов: сине-зеленого, пурпурного и желтого — теоретически, вы получите черный.

Рис. 3: Аддитивное смешение цветов

Рис. 4: Субтрактивное смешение цветов

При цифровом воспроизведении изображения (на экране монитора или с помощью проектора) часто используется метод аддитивного синтеза (см. Рис. 3). При изготовлении печатных копий изображения (например, с помощью принтера) используется метод субтрактивного смешения (см. Рис. 4). Хорошо заметно, что вторичные цвета, полученные аддитивным и субтрактивным смешением, абсолютно противоположны друг другу. Тот же принцип применяется и для получения белого и черного цветов в рамках обеих систем смешения. Таким образом, можно ожидать, что цвета, формируемые мониторами и проекторами, будут отличаться от тех, что мы увидим на печатном носителе: все дело в способе смешивания цветов.

Вторая причина отличия цветопередачи на разных устройствах связана с различиями в используемых деталях и компонентах массового производства. Данные цвета могут быть получены различными методами. В качестве примера рассмотрим обычный монитор (см. Рис. 5).

Рис. 5: Основные компоненты ЖК-дисплея

На Рис. 5 изображены основные компоненты дисплея монитора. Для изготовления такого дисплея используется не менее 10 групп различных компонентов. Ниже перечислены основные компоненты, которые в большей степени влияют на цветопередачу:

1. Система подсветки

2. Поляризатор

3. Подложка со структурой тонкопленочного транзистора

4. Жидкие кристаллы

5. Массив цветных фильтров

6. Подложка цветных фильтров

В зависимости от используемых в каждом конкретном случае материалов и технологий, компоненты, изготавливаемые в ходе массового производства, могут в определенной (хоть и незначительной) степени отличаться друг от друга. Для каждого компонента степень варьирования обычно составляет не более 5%: только так можно гарантировать оптимальные сроки производства и адекватное ценообразование. Предположим, мы можем сократить степень варьирования качества для каждого компонента монитора до 2%. В целом же, для всех 10 групп компонентов монитора этот показатель может легко достигнуть 15% ~ 20%. Поэтому при сборке мониторов с использованием дисплеев без какой-либо дополнительной настройки или калибровки цветопередача отдельных устройств, естественно, будет сильно отличаться. Такая ситуация типична для мониторов, проекторов, телевизоров и даже принтеров.

В данной статье мы рассмотрели три причины, почему при воспроизведении одного и того же изображения на разных устройствах его цвет может значительно варьироваться. Первая причина состоит в том, что в части цветового баланса каждый производитель имеет свои индивидуальные «предпочтения». Вторая причина связана с тем, что для каждой среды цветовоспроизведения применяется своя базовая концепция смешения цветов. Третья причина касается варьирования качества деталей и компонентов массового производства. В следующей статье мы рассмотрим способы устранения различий в цветопередаче между разными устройствами, с причинами которых мы разобрались выше.

TOP