מה זה צבע?

עד היום התרגלנו לשלושה צבעי יסוד: אדום, ירוק וכחול שמופיעים בכל מסך דק שאנחנו מכירים (וגם במסכי ה-CRT הישנים). בשילוב עוצמות שונה בין הצבעים הללו ניתן היה להגיע לכל צבע שהמסך תומך בו. האם זה מכסה את כל טווח הצבעים שאנשים מסוגלים לראות? ממש לא.

ה-COLOR GAMUT האנושי מופה לראשונה בשנות העשרים בדו מימד. התקן הפופולרי הראשון למיפוי צבעים נעשה בארה"ב ונקרא CIE 1931

גרף CIE 1931 (קחו ניחוש פרוע באיזו שנה הוא נוצר) בעצם מגדיר את מגבלות הראיה האנושי וממפה אותה לראשונה לצבעים אמיתיים. תקן נוסף שנוצר היה ה- Pantone שהגדיר צבעים אבסלוטים, נתן להם שמות וקודים ואיפשר לראשונה לגרום לכך שבמרחקי קילומטרים רבים, שני אנשים יצבעו חדר באותו צבע וידעו בוודאות שזה באמת אותו צבע... יש לציין שב-1976 נוצר גרף נוסף (אם כי לא כולם משתמשים בו) שנקרא CIE 1976 אשר טכנית הוא טוב יותר ומדוייק יותר מאשר CIE 1931, אך כאמור הוא לא בשימוש נרחב כמו CIE1931.

כאמור, התקן מגדיר צבעים בדו מימד, הגרף של הראיה האנושית חסר מימד שלישי והוא עוצמה - בפועל הגרף נראה הרבה יותר כמו שני חרוטים מעוותים במרחב התלת מימדי.

מדוע יש לגרף שלוש פינות כאלה? לא אכנס למבנה העין האנושית יותר מדי לעומק, אך ניתן לומר שבעין יש תאים שחשים אור וחושך, וכן חיישנים נוספים שמסוגלים למדוד אור וחושך עבור תדרים מסויימים. אור הוא גל, ובדיוק כמו כל גל יש לו שתי תכונות - עוצמה ותדר (אורך גל). בעין שלנו התאים החשים צבע מסוגלים לזהות אור בתדרים שונים ולתרגם אותם למח לצבעים השונים. מדענים מעריכים שיכולת זאת נתנה למיני החיות שזכו לה (לא כל בעלי החיים בטבע מזהים צבע וחלקם מזהים טווחי תדרים רחבים בהרבה משלנו) יכולות זיהוי מזון וסכנה טובים יותר. על ידי הפעלת התאים השונים בעוצמות שונות, המח מזהה את הצבעים השונים שקיימים בטבע. מכיוון שיש לנו שלושה סוגים של תאים כאלה, מספיק בתאוריה רק שלושה צבעי יסוד. במקרה של מקורות אור מדובר בצבעי היסוד R, G, B.

כאשר נוצרו התקנים עבור טלויזיה, היה חשוב לקבוע בפירוש היכן בתוך טווח הצבעים המסכים נמצאים  - ולא, יווצר מצב שבו כל מסך יגדיר Gamut שונה והצבעים שלו יהיו מהותית שונים מכל מסך אחר. יש מספר רב של תקנים כאלה, אך מעשית המקור שלהם הוא במגבלות הטכנולוגיים של מסכי ה-CRT אשר הפוספורים שלהם פחות או יותר קבעו את התקן שנעשה בו שימוש נרחב עד היום. שני התקנים הפופולריים ביותר כיום הם REC 601 (עבור SDTV) ו- REC 709 (עבור HDTV), אשר יש להם מספר שמות נוספים.

המשולש הפנימי שניתן לראות בתוך CIE 1931 הוא טווח הצבעים של REC 709, התקן המוביל כיום בעולם עבור HDTV. הפס העגול במרכז הוא בעצם גרף של צבעים שונים שנמדדו על גבי "גוף שחור" בטמפרטורות שונות (הטמפרטורות הללו נמדדות בקלווין), כאשר העיגול במרכז מסמן את צבע השמש באור יום (D65 - צבע הלבן כפי שהוא משתקף מצבע השמש).

כמובן שניתן לראות שהמשולש מכסה חלק ניכר מהצבעים, אך בהחלט לא את כולם. בעיקר בגוונים הכחולים ירוקים יש חוסר די משמעותי. הפינות של המשולש נקראות צבעי היסוד העיקריות מכיוון שהן הקרובות ביותר לנקודות הקיצוניות של גרף ה-CIE. הנקודות במרכז הצלעות של המשולש נקראות צבעי יסוד משניים.

בכל מאמר על מסכים אנחנו מצרפים גרף ספקטרלי אשר מציג את הצבעים השונים שאותו פאנל מסוגל לייצר. בכולם נראה שלושה פיקים - צבעי היסוד האמיתיים של אותו פאנל. הפאנלים מורכבים מפיקסלים (נקודות) אשר כל אחת צריכה לייצר את מגוון הצבעים השונה שהמסך מסוגל לייצר. מגוון הצבעים הזה נוצר על ידי שלושה תת פיקסלים - אחד לכל צבע יסוד.

בכל טכנולוגיה צבעי היסוד הללו נוצרים באופן שונה. בפלזמה קרינה אולטרה סגולה (שזה אור שהוא פשוט אולטרה, כלומר מעל, הצבע הסגול ולכן מחוץ לטווח הראיה האנושי) פוגעת בפופספור שמתורגם לצבע בתוך טווח הראיה האנושי. ב-LCD מקור אור אחר מסונן ממקור אור אחר (CCFL או LED).

אז למה אנחנו צריכים צהוב?

עד כה היעד של כולם היה להגיע לטווח צבעים מסוכם: REC709. אך כפי שניתן לראות התקן הזה מאוד מוגבל ביחס ליכולות הראיה האנושיות וזה מתורגם לצבע עמום מדי ביחס לטבע. היו מספר נסיונות להרחיב את REC709. הנסיון הכי מפורסם הוא של XVYCC, שזה נסיון להשתמש ב-REC709 בתור עוגן ואז לאפשר למסכים להרחיב את הטווח אל מחוצה לו.  לאחר מספר שנים שהתקן הזה קיים, אפשר לקרוא לו כשלון, פשוט מכיוון שאין שום מקורות סבירים ל-XVYCC. עם זאת, כמו HDTV זו שאלה של התרנגולת והביצה - למה שיהיו מקורות ותכנים בפורמט XVYCC אם אין מסכים שמסוגלים לצאת באופן משמעותי מתחום ה-REC709.

בסקירות שלנו אנחנו רואים תדיר מסכים שהגמוט שלהם על פני גרף CIE 1931 בולט (בעיקר בתחום הירוק) אל מחוץ ל-REC709. מן הסתם הבליטה היא די סימטרית לכיוון הירוק, כך שבפועל ירוקים נראים מעט רוויים יותר וחיים יותר, אך הדבר מותח את כל הצבע של המסך לכיוון הירקרק ומעוות את הצבעים המקוריים. מן הסתם יש גם גבול לכמה עיוות ניתן להכניס בשם צבע רווי יותר, לפני שלקוחות יתחילו להתלונן שהצבעים לא אמינים.

המגבלה הזו גרמה למספר חברות לחפש פתרונות אלטרנטיביים. כבר לפני מספר שנים דיווחנו על מאמץ של חברת גנואה הישראלית (מהרצליה) לנסות ולקבוע תקנים חדשים לצבעי יסוד בתחום הצבע. בדומה למה שנעשה בדפוס, שם יש 5 צבעי יסוד (4 צבעים ושחור, למען הדיוק), גם כאן גנואה הציגו מנגנון צבעים חדש המבוסס לא על 3 צבעי היסוד הרגילים, אלא הוסיפה גם צהוב וציאן (סגול-תכלת) כצבעי יסוד משניים.

כאן ניתן לראות מבנה פיקסלים בשיטת גנואה (נלקח מאתר גנואה):

ככל הנראה שארפ איננה משתמשת בטכנולוגיה של גנואה (לא שארפ ולא גנואה לא מציינים את קיום זו של זו), אלא הוסיפה על דעת עצמה את הצבע הצהוב לצבעי היסוד של המסכים שלה תחת שם המותג Quattron (חלק ראשון של המילה מזכיר את QUATRO - ארבע והחלק השני אלקטרוניקה).

מה עושה הצבע הצהוב? הוא בתאוריה משחרר את החברה מהצורך לגרום לירוק להיות קרוב לירוק הטבעי ובכך משחרר את הצוהר לגוונים נוספים שעד כה לא ניתן היה להתרחב אליהם. כאן ניתן לראות את המשמעות של זה בגראף פשוט:

ניתן לראות שאם נרצה להרחיב את הגרף באופן משמעותי ולשמור על הצבעים דומים ככל הניתן ל-REC709, אין דרך לעשות זאת בלי לאבד גוונים קריטיים מתוך REC709. הנסיון הקודם כאמור, היה למשוך את הירוק החוצה ובכך להרחיב את הגרף, אבל זה לא באמת משך לכיוון הכחולים אלא רק גרם לירוקים להיות עמוקים יותר... בקיצור, הוספת נקודה נוספת לגרף (במקרה הזה צהוב) מאפשרת לשמור על כל טווח הצבעים של REC709 אך לראשונה להכניס למשחק יותר צבעים משמעותיים (לא רק ירוק) מאי פעם.

אז אולי נמשיך מתמונת מאקרו שצולמה על ידינו מה-46LE820:

ניתן לראות שלמבנה של כחול ירוק ואדום מתווסף צבע יסוד חדש - צהוב.

תופעת "לוואי" מעניינת היא תחושה של חדות גבוהה יותר במסך הזה ביחס למסך בגדלים מקבילים עם 3 תת פיקסלים. זו תוצאה של תת פיקסלים צפופים יותר וכמות גדולה יותר של תת-פיקסלים ביחס למסך רגיל (8 מיליון במקום 6 מיליון). מבחינת פירוט אין הבדל בין מסכי FULL HD שעובדים כהלכה, אך זה בהחלט פאקטור מעניין.