עוד אפשרויות

Google translateGoogle translate
RSSמאמרים וחדשות RSS
קישור לעמוד זהLinkback
גרסא להדפסהגרסא להדפסה
del.icio.usשמירה ב del.icio.us
DIGGהמלצה ב-DIGG

מאמרים מהקבוצה

ניגודיות (Contrast) בפלאזמה

המאמר נכתב ע"י unsound_methods ונערך ע"י LiorC
18/07/2006 - 07:00



 
 
 


מהי ניגודיות בפלאזמה? כיצד היא נוצרת, האם ניתן לכיילה ולהגיע לתוצאה טובה?
כל זאת במאמר הבא:
בקר הניגודיות - רקע תאורטי
המושג הראשון שנכיר: transfer function של מסך.
transfer function - נקראת לעיתים פונקציית הגאמה של המסך - מתארת את הקשר בין ה- input level שבסיגנל, לבין ה- luminance (הארה )שהמסך מפיק.
באופן כללי, ככל שרמת האות גבוהה יותר, כך המסך יפיק יותר "בהירות". כאשר רמת האות היא מינימילית, יוצג שחור. חשוב לציין שהקשר בין רמת האות לבין ה output luminance אינו קשר לינארי.
רמת האות נמדדת במיליוולט mV - אבל סטנדרטי השידור השונים מגדירים רמות מתח שונות לציון שחור מוחלט ולבן מוחלט. לחילופין ניתן לייצג רמת אות ביחידות IRE, כאשר 100 IRE מציין רמת אות מקסימלית (המתח המקסימלי, המייצג לבן). גם כאן, סטנדרטים שונים מגדירים רמות IRE שונות לציון שחור (חלק ב 7.5 IRE וחלק ב 0 IRE).
למען הנוחות, נייצג במאמר זה את ה input level ביחידות יחסיות שבין אפס לאחד: 0% מייצג שחור, ו- 100% מייצג לבן.
ה"בהירות" שהמסך מפיק (output luminance) נמדדת ביחידה הנקראת קנדלה למטר רבוע cd/m2.
כאשר בוחנים את התנהגות המסך בהתאם לשינוי ברמת האות, ה- output luminance האבסולוטי (ביחידות cd/m2) אינו מעניין. לחילופין, מודדים את ה luminance באופן יחסי, בסקלה שבין 0 ל- 1 (כאשר 1 מייצג את ה luminance המופק עבור לבן ברמת אות של 100%).
מהו בקר ה contrast של המסך?
בקר ה contrast (נקרא לעיתים picture) פועל כ gain (מכפיל) על ה transfer function של המסך.
העלאת הקונטרסט "מגבירה" את הבהירות האבסולוטית, לכל input level, באותה הפרופורציה.
לדוגמה:


הגרף לעיל מציג את הקשר בין רמת האות לבין ה absolute output luminance, עבור מסך תאורטי, בשתי רמות שונות של בקר הקונטרסט. הקו הכתום מייצג את ההתנהגות כאשר בקר הקונטרסט מכוון לערך גבוה.
נשים לב, כי מדובר בעצם בשינוי פרופורציה. לדוגמה, עבור 80% אות, אנו מקבלים בערך 60cd/m2 במצב קונטרסט נמוך, ו- 120cd/m2 בקונטרסט גבוה. עבור 100% אות, אנו מקבלים 100cd/m2 בקונטרסט הנמוך, ו- 200cd/m2 בקונטרסט הגבוה.
למעשה, אם נציג את ה luminance ביחידות יחסיות במקום ביחידות אבסולוטיות, נקבל את אותו הגרף.
במונח transfer function, מתכוונים בד"כ לפונקציה שבה ערכי ה luminance הם יחסיים, בסקלה בין 0 ל- 1. פונקציה זו מתארת את השינויים בבהירות היחסית הנוצרים בעקבות שינויים ברמת האות. בתאוריה, פונקציית ה transfer אמורה להיות בלתי תלויה בערכו של בקר הקונטרסט.
קביעת contrast גבוה מדיי יכולה לגרום לתופעת clipping. במצב זה, המסך מגיע ל peak white luminance (הבהירות המקסימלית שמסוגל להפיק המסך) עבור ערכי input level הקטנים מ 100%.
לשם דוגמה, נניח כי עבור input level של 70% המסך כבר ב peak white - כתוצאה מכך, לא ניתן להבחין בשינוי בהירות עבור ערכי input level שבין 70% ל 100%. מה שאמור היה להתקבל כסקלה של אפורים בהירים ברמות שונות, מוצג בפועל על ידי הלבן המקסימלי שמסוגל להפיק המסך. לדוגמה, בסצנה ובה תמונה של עננים, לא נבחין בשינויים עדינים ברמת הבהירות של הענן, אלא הוא יוצג כגוש אחיד של peak white.
מהו contrast נכון?
למעשה, אין כזה. רב הצופים יעדיפו תמונה בוהקת (קונטרסט גבוה). פרט לתופעת ה clipping, קביעת קונטרסט גבוה מדיי עלולה להציג עיוותים גאומטריים במסכים מסוימים. לכן, ניתן לכוון את הקונטרסט כראות עיניכם, אך חשוב להקפיד להמנע מתופעות הלוואי הנגרמות מכיוון גבוה מדיי של הקונטרסט.
איך מכיילים contrast?
באמצעות test pattern המורכב מ reference white (קרי, סיגנל ובו 100% input level) שלצידו (או בתוכו) אפור בהיר מאד, שכהה רק במעט מאשר הלבן (נניח 95% input level).
בוחרים קונטרסט שנוח לצפיה, ועדיין מאפשר להבחין בין ה reference white לבין ה 95% white.
לדוגמא, ב yes impact קיימים העיגולים הבהירים על הרקע הלבן - מטרתם כיול קונטרסט.
כיול הקונטרסט שמתבצע על ידי תוכנת ה spydertv שונה במקצת. מוצג חלון reference white, ונעשות לו מדידות של רמת ה output luminance עבור ערכים שונים של בקר הקונטרסט. ככל שמעלים את הקונטרס ה luminance עולה, עד לנקודה בה העלאת בקר הקונטרסט מפסיקה להשפיע (הגענו ל peak white). תוכנת הספיידר בוחרת את אותה נקודה שהיא "רגע לפני" שהעלאת הקונטרסט מפסיקה להשפיע על ה output luminance.
קונטרסט בפלזמה, ו- APL
כעת נעמיד את התאוריה למבחן, בפלאזמה.
נניח כי כיילנו את ה contrast נכונה, באמצעות הספיידר: הקונטרסט גבוה ככל שניתן, ללא clipping.
נבצע מדידות luminance לתבניות הבדיקה הבאות:
reference (100%) white בחלון ששטחו 16% משטח המסך - 160cd/m2.
reference white בחלון ששטחו 33% משטח המסך - 148cd/m2.
reference white ב full flat field, שזה 100% שטח המסך - 66cd/m2.
ניתן להבחין כי רמת ה output luminance משתנה עבור אותו סיגנל (100% לבן), כתלות בגודל ה"חלון".
מה זה בעצם אומר?
שבהירות מסוימת בסיגנל הוידאו, המיוצגת על ידי ערך input level ידוע וקבוע - עלולה להיות מוצגת באופנים שונים!
נקח לדוגמא סצנה בהירה מאד של תמונת עננים. אם נבקש מה DVD להציג רק שליש משטח אותה התמונה (נניח שבאזשהו אופן אפשר לבקש מה DVD להציג רק "חלון" של מרכז התמונה, שיוקף במסגרת שחורה) - אז בפועל, אותו אזור בסצנה, יוצג בצורה אחרת: פתאום הוא יראה בהיר יותר באופן משמעותי.
זו כמובן דוגמה מלאכותית, אבל הבעיה קיימת ובאה לידי ביטוי בסצנות מציאותיות. בטח שמתם לב, שכאשר צופים בפלזמה בסצנות שאמורות להיות בהירות מאד (עד כדי לבן) על כל פני שטח המסך, התמונה הופכת קצת עמומה וכהה. לעומת זאת, בסצנה ממוצעת, שרק חלק קטן ממנה הוא אזור בהיר מאד, אותו אזור נראה בוהק.
למה זה קורה?
נציג מושג חדש: Average Picture Level, או בקיצור APL.
ה APL הינו ממוצע ה input level שבסיגנל, על פני frame מלא. (כמובן, הממוצע לא כולל levels של אותות ה sync ושל scanlines שלא מוצגות, אלא אך ורק מיצוע של ה input level בחלק ה"אקטיבי" של כל scanline שמוצגת).
דוגמאות:
reference white על גבי מלוא שטח ה frame - ה APL הוא 100%.
אפור 50% level על גבי חלון ששטחו 40% (ומסביבו מסגרת שחורה) - ה APL הוא 20%.
מסך הפלאזמה הינו מסך דיגיטאלי, בו יש "להאיר" את מערך הפיקסלים בו זמנית על מנת להציג frame. כאשר מעלים את ה APL, נדרש הרבה יותר כח, ומופק חום רב יותר. בפועל, ישנן מגבלות על רמת הצריכה והחום המופק, ולכן רמת הבהירות המקסימלית שניתן להפיק בבטחה קטנה כאשר ה APL גבוה.
זאת בניגוד ל CRT, ששם הצריכה היא רגעית: ברגע נתון, תותח האלקטרונים מכוון לנקודה מסוימת, וה input level קובע את ה output luminance של אותה נקודה (בהתאם לפונקציית ה transfer). ה"כח" שנצרך הוא זה שנדרש על מנת להאיר את אותה נקודה, באותו רגע בזמן. (הערה: זה הסבר קצת פשטני - ברור שישנה צריכה נוספת שמטרתה להריץ את התותח על פני ה scanlines - אבל לצורך הדיון ניתן להתייחס אליה כאל צריכה קבועה. בגדול, ה APL לא משפיע על ה output luminance במסך CRT).
מה המסקנה ממצאים אלו?
פונקציית ה transfer במסך CRT מתארת את הקשר הרגעי בין input level לבין output luminance. הקשר הזה הינו קבוע, ואינו תלוי בזמן ולא ב- APL.
פונקציית ה transfer במסך פלזמה מתארת קשר בין ה input level לבין ה output luminance, אבל הקשר הזה אינו קבוע, אלא תלוי ב APL.
דוגמאות
בדוגמא הבאה, הקונטרסט כויל על ידי הספיידר, על ידי מדידת ה luminance בחלון reference white שגודלו 33% מהפריים (כלומר ה APL הוא 33%).
נמצא קונטרסט כזה, שהפיק 148cd/m2 באותו חלון.
כעת, נבצע מדידות של output luminance עבור full flat fields ברמות input level של 0%, 20% ... עד 100% (כלומר APL של 0%, 20% ... 100%).
פונקציית הטרנספר שמתקבלת היא:


ציר ה X הינו ה input level (מ- 0 ועד 1 המציין reference white).
ציר ה Y הוא ערך ה output luminance שנמדד, מנורמל לסקלה בין 0 ל 1. (הערך האבסולוטי עבור reference white הינו 66.2cd/m2).
ניתן לראות כי מתקבלת פונ' transfer מסוג s-curve. כמו כן ניתן להבחין שאין זו פונ' גאמה תקנית (זו אינה פונ' חזקה עם מעריך בין 2 ל 2.5, אותו מספר שנקרא גאמה).
למעשה, ניתן להבחין כי עבור 50% input level מתקבל בערך 50% luminance - בעוד שעבור פונ' גאמה (בעלת גאמה 2.2) צריך היה להתקבל 22% luminance.
המשמעות בפועל היא שאפור ביניים יראה בהיר מדי (באופן יחסי) , וקשה להבחין בין אפורים בהירים, החל מרמות של 60% input level (הם כולם "קרובים מדי" ללבן).
בדוגמא הבאה, הכיול זהה לחלוטין; הפעם המדידות בוצעו כאשר הוצג חלון ששטחו 16%, באותן רמות input level (כלומר 0% עד reference white בקפיצות של 20%). לכן, מבחינת ה APL של הפריימים הללו, מדובר ב 3.2%, 6.4%, 9.6%, 12.8% ו- 16%.


הערך האבסולוטי של output luminance עבור reference white הינו 159.3cd/m2.
ניתן לראות כי מתקבלת פונקציית גאמה, כאשר הגאמה (המעריך בפונקציית החזקה המקורבת) היא 1.94.
זו כבר ההתנהגות טובה יותר. הבעיה היא, שאנו יודעים שהיכן שהוא מעבר ל 16% APL פונקציית הטרנספר מתחילה להשתולל...
לבסוף, רק לצורך השוואה, נציג את גרף פונקציות ה transfer זו לצד זו כאשר ציר ה Y הינו הערכים האבסולוטיים של ה output luminance.
כמובן שגרף כזה (אבסולוטי) אינו "מעניין" לצורכי הערכת גאמה.


מסקנות, כיצד לכייל
למדנו כי הפלזמה מתקשה להפיק בהירות גבוהה עבור 100% APL. במסך שנבדק, לא הצלחתי להשיג יותר מ 67cd/m2 עבור full flat field בעל 100% APL, למרות ש"חלונות" לבנים קטנים מפיקים עד כ 160cd/m2.
ראינו כי פונקציית ה transfer של הפלזמה משתנה כאשר המדידות נעשות באמצעות מסך מלא או באמצעות "חלון" - זאת בגלל שב pattern של חלון, ה APL המקסימלי הינו נמוך (בדוגמאות לעיל, 16%).
כיצד מכיילים את הקונטרסט בפלאזמה?
סטטיסטית, מסתבר שה- APL הממוצע של שידורי טלויזיה הוא 15% (לא צוינה סטיית התקן).
לשם הדיון התאורטי, בו נניח כי רב התוכן הטלויזיוני הוא בעל APL הנמוך מ 33%, ורק לעיתים נדירות עובר אותו.
תחת הנחות אלה, עומדות בפנינו שתי אפשרויות כיול:
1. לכייל באמצעות חלון ששטחו 33% משטח הפריים (כלומר עבור reference white מדובר ב APL של 33%).
באמצעות חלון זה, יש למצוא את הנקודה בבקר הקונטרסט, כך שמעבר לאותה נקודה אין השפעה על ה output luminance (הנקודה ה"נמוכה" ביותר במדיד, זאת שמפיקה רק קצת פחות מאשר peak white).
לערוך מדידות ולראות שה transfer function אכן מציגה גאמה הגיונית. במסכים שרגישים מאד לענייני צריכה ב APL גבוה, ייתכן ואין זה כך, ואז כדאי לחזור על הכיול עם חלון 25% או אפילו 16%.
החסרונות בשיטה זו - נניח שהקונטרסט כויל לפי חלון 25%. בסצנות בעלות APL גבוה יותר, יורגשו עיוותים ברמת הבהירות (התמונה תהפך עמומה יחסית למה שהיא אמורה להיות).
2. לכייל קונטרסט נמוך מאד - כזה שנותן רמת בהירות עבור חלון 16% (שבו reference white) זהה לרמת הבהירות המקסימלית שהמסך מסוגל להפיק ב 100% APL.
במסך שנבחן, רמת הבהירות המקסימלית עבור 100% APL היתה 67cd/m2. לכן, אכייל את הקונטרסט כך שמדידה של הבהירות ב"חלון" גם כן תניב 67cd/m2.
שיטה זו מבטיחה שפונ' ה transfer היא כמעט בלתי תלויה ב APL, ולכן גם בסצנות בהן ה APL עולה באופן פתאומי ל 100%, זה יוצג באופן אמיתי ונכון (הבהירות תעלה בפרופורציה הנכונה).
החסרונות - כאשר בחנתי שיטה זו, גיליתי כי נדרשת רמת קונטרסט נמוכה מאד, ממש בקצה התחתון של מדיד הקונטרסט. זה יגרום לכך שרוב הסצנות הממוצעות יראו בבהירות נמוכה (אבל בבהירות הנכונה יחסית לזו של 100% APL). רב האנשים מעדיפים תמונה בוהקת, ולכן כיול כזה אינו נוח לצפייה, ולא יימצא חן בעיני הרוב.
בנוסף, יש חסרונות נוספים בשימוש בקונטרסט נמוך, למשל, טמפרטורת הצבע (כיול grayscale) הופכת תנודתית מאד ולא יציבה, אבל על זה נרחיב בפעם אחרת...
3. ואם אין חיישן luminance?
תבנית הבדיקה של Yes impact לכיול קונטרסט (עם העיגולים ברבעוני המסך) נראית כבעלת APL שהוא קצת נמוך מ 50%. לכן, כדאי לבחור contrast מירבי, כזה שהוא נוח לצפייה אבל עם זאת עדיין מאפשר להבחין בין העיגולים האפורים לרקע הלבן - ואז לרדת מספר קל של שנתות במדיד, כך שרמת הבהירות תשאר נוחה לצפייה.
הסקירה בוצעה באמצעות הציוד הבא:
מסך פנסוניק 42pwd8, חיבור קומפוננט אל ה DVD.
קולורימטר (חיישן) ותוכנה של SpyderTV.
תבניות בדיקה של DVE וכן של הספיידר, גרסאות NTSC.
בוצע כיול black level מדויק טרם המדידות.
לצורך הבדיקות, הגאמה של המסך היתה קבועה על 2.5 וטמפ' הצבע על warm.
כל הפיצ'רים המתקדמים לעיבוד התמונה (כגון AGC, black extension וכד') אינם פעילים.

נושאים מקושרים

וידאו
וידאו




"ניגודיות (Contrast) בפלאזמה" | התחבר/צור חשבון | 4 תגובות | חיפוש דיון
אחוז חסימה
צוות האתר אינו אחראי על התגובות אשר נכתבות באתר

משתמשים אנונימים לא יכולים להגיב. אנא הרשם

Re: ניגודיות (Contrast) בפלאזמה (דירוג: 1)
על ידי eldad_z ביום 18/07/2006 - 15:19
(מידע על המשתמש | שלח מסר)
גם LCD זה מסך דיגיטלי, אז האם גם שם, בדומה לפלסמה, בסצנות בהירות הבהירות הנקודתית יורדת בגלל צריכה מוגברת ובסצנות חשוכות הבהירות הנקודתית (באזור הלבן) עולה כי אין בעיה לספק הכוח לספק את כל ההספק הדרוש?



Re: ניגודיות (Contrast) בפלאזמה (דירוג: 1)
על ידי motico ביום 18/07/2006 - 15:53
(מידע על המשתמש | שלח מסר)
יופי של מידע.

אני מבין שכל המדידות נעשו בפלזמה פנסוניק 42pwd8.
זה כנראה מתאים גם לפלזמות אחרות, ואני מתכוון לבעיה של רווית המסך בעוצמת תאורה כזאת שבה רוב המסך מואר.
גם אצלי בפלזמה (VR5) יש מצב של רוויה, אפילו מוקדם יותר ממה שמוצג במאמר. ב VR5 זה מתחיל כבר בכ 70%.
כנראה שספק הכוח של הפלזמה לא נותן להאיר את כל המסך בתאורה מכסימלית והתוכנה מגבה את הספק בכך שהיא משנה את שיפוע ההגברה (הקונטרסט) כדי שלא נראה כתמים בתמונה.

גם מסכי CRT חולים במקצת בבעיה הזאת. קרן אלקטרונים רצופה של עוצמת אור גורמת למשיכת זרם מוגבר מספק הטלויזיה בצורה קבועה, וזה גורם למתח הגבוה של שפופרת המסך לרדת. ירידה זו גורמת כמובן לתאורה יותר נמוכה (ולעוד צרות אחרות).

למעשה, CRT ופלזמה די דומים בתהליך יצירת האור. בשניהם המסך חשוך והאור נוצר בתהליך כזה או אחר. ככל שיוצרים יותר אור יש יותר משיכת זרם מספק המכשיר.
טכנולוגית ה LCD שונה בתהליך. ב LCD קיימת מנורה אחורית שדולקת כל הזמן, ותפקיד כל "פיקסל" לכבות את מעבר האור. כיוון שה"פנס האחורי" דולק רצוף, ספק המתח של ה LCD עובד בדרך כלל במכסימום, ולכן (לפחות תיאורטית) לא אמורה להתרחש בעיה של רוויה כמו במסכים בטכנולוגיה אחרת. פה ה LCD מנצח בגדול.

אשמח אם unsound_methods יתפנה לבדוק בעזרת הספיידר גם מסכי פלזמה אחרים (יקרים) ובעיקר איזה מסך LCD כדי לאשר או להרוס את התיאוריה שלי.




דירוג הכתבה

דירוג ממוצע:

4.7
(3) הצבעות

בהקשר זה

 איך לקרוא מאמרי וידאו (חלק א)
 איך לקרוא מאמרי וידאו (חלק ב)
 מסך פלזמה או LCD?
 תנע זויתי ב-LCD
 ביקורות וידאו
 מדריך לכיול YES IMPACT
 איזה גודל וסוג מסך אני צריך?
 100HZ במסכי LCD
 תאורת LED במסכי LCD
 עוד על וידאו


המאמר הפופולרי ביותר בתחום וידאו:
כל מה שרצית לדעת על מסכים = טיפ היום
תקנון / תנאי השימוש באתר צור קשר / contact us כל הזכויות שמורות לקבוצת ht