Het is belangrijk dat je kleurengamma (kleurruimte) en kleurvolume niet met elkaar verwart. In eenvoudige woorden, terwijl kleurengamma het kleurenbereik is dat je tv kan reproduceren, is kleurvolume het aantal kleuren dat kan worden weergegeven met verschillende helderheidsniveaus.
Voordat we de diepte ingaan, moet je dit eens overwegen: Waarom ziet een appel er rood uit? Dat komt omdat hij rode golflengtes licht weerkaatst en andere licht absorbeert. Vertaal dit nu naar een tv-scherm. Je tv moet licht uitstralen in precies de juiste golflengten voor een nauwkeurige kleurweergave.
Je hebt misschien gemerkt dat wanneer de helderheid van het scherm laag is, het aantal kleuren laag lijkt, maar dat het aantal kleuren groter wordt naarmate de helderheid toeneemt. Maar als je de helderheid op maximaal zet, zullen de kleuren vervagen.
Dat komt omdat het kleurvolume afhangt van andere factoren: in de eerste plaats is dat het kleurbereik. Maar ook helderheid en contrast spelen een rol.
Het kleurvolume is dus een afgeleide van andere displayparameters. Hoe helderder het beeldscherm en hoe breder het kleurengamma, hoe dieper het kleurvolume.
Betrokken afmetingen: Het omvat het kleurengamma (breedte x hoogte) en de diepte (helderheid).
Het geeft weer hoe een tv of beeldscherm kleuren weergeeft bij verschillende helderheidsniveaus. Dit is met name cruciaal voor HDR-inhoud die een nauwkeurige kleurnauwkeurigheid op verschillende helderheidsniveaus vereist.
Kleurvolume, kleurengamma en kleurdiepte
Kleurengamma (of kleurruimte) is het kleurengamma dat de tv kan weergeven. Soms wordt het gedefinieerd als het aantal kleuren, maar dat is een beetje onjuist, omdat de kleur het spectrum is.
Het kleurengamma kan worden weergegeven als een rode, groene en blauwe ruimte. De combinaties van deze primaire kleuren creëren de andere kleuren, hun schakeringen, tinten en tonen.
Laten we eens kijken naar deze CIE 1931 kleurruimte. Deze vertegenwoordigt kleuren met hun maximale verzadiging. Afhankelijk van de kwaliteit kunnen we verschillende ruimtes definiëren die ons beeldscherm kan reproduceren: Rec.709, sRGB, DCI-P3 en Rec. 2020.
Maar laten we nu eens kijken hoe verschillende helderheidsniveaus dit bereik beïnvloeden. Kleurbereiken voor verschillende helderheidsniveaus worden geplaatst van degene met de laagste helderheid (aan de linkerkant) naar de hoogste helderheid (aan de rechterkant).
Laten we eens kijken hoe helderheid het kleurvolume beïnvloedt. We kunnen zien dat het kleurbereik afneemt wanneer de helderheid laag is (de RGB-kleurruimte wordt veel armer, in het eindniveau van helderheid neemt het af tot bijna 3 basiskleuren).
Natuurlijk is de bovenstaande afbeelding niet precies en nauwkeurig (omdat je een dergelijke reeks in helderheidsverschillen niet op een echte tv kunt krijgen). Toch geeft het je het basisbegrip – als de TV geen hoog kleurvolume ondersteunt, zullen de kleuren afnemen bij piek- en lage helderheidsniveaus. Te zwak en de kleuren komen niet tot hun recht. Te helder en ze dreigen te worden uitgewassen. Bij hoge helderheidsniveaus wordt het beeld bleker en verliest het zijn levendigheid en details. Omgekeerd wordt het beeld modderig bij lagere niveaus. Een slecht tv-scherm gedraagt zich ook zo.
De kleurdiepte
Laten we het nu hebben over de kleurdiepte. Kleurdiepte gaat niet over het kleurbereik; daar gaat het niet over. Kleurdiepte werkt zoals wanneer je probeert uit te zoomen op een foto. Als het formaat groot genoeg is, leidt uitzoomen niet tot kwaliteitsverlies. Of begint het individuele vierkanten of pixels te tonen? Elk van die pixels heeft een kleur, toch? Hoe rijk en gevarieerd die kleuren kunnen zijn, wordt bepaald door de kleurdiepte.
Kleurdiepte wordt bepaald door tinten voor elke kleur (rood, groen en blauw), het aantal verschillende varianten van elke kleur. Voor een 8-bits afbeelding wordt dat gedefinieerd als 2 tot de macht 8, dus elke kleur heeft 256 verschillende tinten. 24-bits en 8-bits zijn hetzelfde, evenals 10-bits en 30-bits (de 8-bits of 10-bits kleurdiepte wordt gegeven voor één kanaal, terwijl als we 24-bits of 30-bits zeggen, we rekening houden met alle basiskanalen).
- 8-bits biedt 256 tinten rood, groen en blauw. Als je even rekent, zijn dat 16,7 miljoen kleuren (256 x 256 x 256).
- 10-bits daarentegen katapulteert dit naar 1,07 miljard kleuren.
Rekening houdend met het feit dat ons oog slechts ongeveer 10 miljoen kleuren kan herkennen, is het minder waarschijnlijk dat je het grote verschil ziet tussen 8-bits en 10-bits kleurdiepte.
Maar als het gaat om de correlatie tussen kleurdiepte en kleurvolume, is er geen directe correlatie. Je kunt kleurvolume zien als de grenzen en kleurdiepte als de binnenste vulling. Hoewel een hogere kleurdiepte de kleur met meer nuance verbetert, verlegt het de grenzen niet naar de nieuwe kleurruimten: kleurdiepte voegt tussenliggende nuances toe.
Contrast
Contrastratio – het verschil tussen het donkerste zwart en het helderste wit dat een tv kan weergeven – voegt nog een laag complexiteit toe. Een tv met een hoge contrastverhouding kan fijnere details in schaduwen en hooglichten laten zien, waardoor het kleurvolume nog beter tot zijn recht komt.
Dit enorme luminantiebereik is het canvas waarop kleuren worden geschilderd. Het canvas is beperkt zonder voldoende contrast, waardoor het kleurvolume wordt gecomprimeerd.
Naarmate het contrast toeneemt, breidt het helderheidsbereik zich uit en biedt het een speelveld voor meer kleuren op verschillende helderheidsniveaus. Dit is vooral cruciaal voor scènes met complexe verlichting – een zonovergoten landschap bij zonsopgang of de glinstering van stadslichten tegen een schemerige lucht.
Een beeldscherm met een laag contrast zal vlak overkomen, ongeacht de kleurmogelijkheden. Zelfs als het in theorie een breed kleurengamma kan dekken, zonder een robuust contrast, schieten de diepte en rijkdom van de scène tekort.
Stel je een kunstenaar voor met twee sets verfpaletten. Het eerste palet heeft een enorm scala aan kleuren, maar ze hebben allemaal dezelfde, gedempte tint. Het tweede palet heeft weliswaar dezelfde kleuren, maar elke tint heeft verschillende niveaus van licht en donker.
Met zijn diepere contrast stelt het tweede palet de kunstenaar in staat om een scène te creëren met diepte, schaduwen, hoge lichten en ingewikkelde nuances. Het kleurvolume wordt hier volledig benut dankzij het bredere contrastbereik.
Kleurvolume en HDR
HDR en kleurvolume zijn direct aan elkaar gerelateerd. High Dynamic Range biedt, zoals de naam al doet vermoeden, een groter bereik tussen de donkerste donkere partijen en de helderste lichte partijen van een beeld. Traditionele beeldschermen hebben last van een beperkt dynamisch bereik, waardoor ze vaak niet in staat zijn om de subtiele nuances van een zonsopgang of de diepe schaduwen van een maanverlichte nacht weer te geven.
Om dit allemaal te reproduceren, moeten HDR-tv’s een breed kleurvolume hebben, zodat ze het hoge dynamische bereik correct kunnen weergeven.
Leer meer over HDR TV in detail.
Zoals gezegd meet kleurvolume of verschillende kleuren kunnen worden weergegeven bij verschillende helderheidsniveaus, dus een tv met een goed kleurvolume kan je meer details laten zien.
Als zo’n tv HDR ondersteunt en je kijkt naar HDR-inhoud, dan worden de metadata gecodeerd en worden de kleuren nauwkeuriger weergegeven. De meeste HDR-ondersteunende tv’s worden geleverd met schermen met een breed kleurvolume, want zonder een scherm van hoge kwaliteit zal het coderen van HDR-metagegevens en het proberen weer te geven van de inhoud niet werken.
Kleurenvolume en verschillende displays: LED, OLED, QLED
Hoewel het kleurvolume niet direct gerelateerd is aan het beeldschermtype, is het er wel van afhankelijk. Aangezien het kleurvolume de kleurruimte is met verschillende helderheidsniveaus, wordt het beïnvloed door het type achtergrondverlichting en de emitterende technologie die het beeldscherm gebruikt.
- LED-schermen
Traditionele LED TV’s, die in werkelijkheid LCD-panelen zijn die worden verlicht door LED’s, zijn lange tijd het werkpaard van de beeldschermmarkt geweest. Wat kleurvolume betreft, kunnen LED-schermen een behoorlijk kleurengamma dekken. Ze hebben echter vaak moeite met diepe zwarttinten en piekhelderheid vanwege hun achtergrondverlichtingssysteem. Het hele paneel wordt verlicht, wat leidt tot minder nauwkeurige regeling van afzonderlijke gebieden van helderheid. Bijgevolg is hun vermogen om kleuren weer te geven bij verschillende helderheidsniveaus goed, maar niet geweldig.
- OLED-schermen
OLED’s, een sprong voorwaarts ten opzichte van LED’s, zenden licht organisch uit wanneer er stroom doorheen gaat. Door deze unieke eigenschap kan elke pixel zijn eigen licht uitstralen, waardoor er geen achtergrondverlichting nodig is. Wat betekent dit voor het kleurvolume? Dramatisch diep zwart, om te beginnen, omdat afzonderlijke pixels volledig kunnen worden uitgeschakeld. OLED’s hebben ook een breed kleurengamma. Hun piekhelderheid is echter over het algemeen lager dan die van QLED’s, wat hun prestaties in de hoogste regionen van helderheid kan beïnvloeden. In het spectrum van kleurvolume blinken ze uit in het tonen van levendige kleuren op lagere helderheidsniveaus.
- QLED-schermen
QLED’s zijn in wezen LED TV’s aangevuld met quantum dots (halfgeleidende deeltjes van nanogrootte) die de helderheid en kleur drastisch verbeteren. Als het aankomt op kleurvolume, schitteren QLED’s helder. De pixels zijn gemaakt van materialen die een betere lichttransmissie en kleurenselectiviteit hebben. Zulke tv’s kunnen een beeld met een diepte van 10 bits weergeven. Ze bereiken indrukwekkende helderheidspieken en overtreffen op dit gebied soms OLED’s. In combinatie met een breed kleurengamma betekent deze helderheid dat ze een breed scala aan kleuren kunnen weergeven bij zowel lage als hoge helderheidsniveaus. Omdat ze echter nog steeds gebruik maken van achtergrondverlichting, kunnen ze niet het oneindige contrast en de diepe zwarttinten van OLED’s bereiken.
Hoe het kleurvolume evalueren en testen
Om het kleurvolume te testen, hebben we een colorimeter, spectrumlichtmeter en een manier nodig om foto’s met verschillende helderheid op je tv te laten zien.
Zoals ik al zei, hangt het kleurvolume af van het kleurengamma (kleurruimte). Er is geen reden om Rec. 709 kleurruimte te overwegen, omdat de meeste moderne tv’s deze volledig dekken. Het is dus zinvol om DCI P-3 en Rec.2020 te overwegen.
We moeten de helderheid van de tv veranderen en het beschikbare kleurenbereik op verschillende helderheidsniveaus meten. Dat geeft ons een heleboel kleurbereiken voor verschillende helderheidsniveaus en hun combinatie zou het kleurvolume zijn. We kunnen het uitdrukken als het % van de kleurruimte dat tv-schermen kunnen reproduceren op verschillende helderheidsniveaus.
Sinds 2016 heeft de UHD Alliance de vereiste aangenomen dat premium tv’s met UHD-resolutie minstens 90% van de DCI-P3-kleurruimte moeten dekken. Maar dat is een cijfer voor kleurbereik, niet het kleurvolume, dus zelfs tegenwoordig kunnen tv’s, zelfs als ze een vergelijkbaar kleurbereik hebben, aanzienlijk verschillen in kleurvolume.
Wie controleert het DCI-P3-kleurvolume in tv’s?
De fabrikant kan schrijven dat de tv DCI-P3 ondersteunt (net als elk ander kleurbereik), maar dit is niet helemaal correct. Daarom kunnen onafhankelijke organisaties controleren of het product voldoet aan de standaard. Eén zo’n organisatie is het VDE Instituut, dat zich bezighoudt met productcertificering.
