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Let's talk about color accuracy: Delta E, color temperature, gamma curve these three indicators

From: 本站 Author: admin Posted: 2019-06-20 06:02:50 View: 3561

色准,顾名思义就是色彩显示准确度,简单来说,物体本身的颜色和显示器最终呈现的颜色完全一致是显示设备的极致目的,因为显示设备的天职就是让事物的色彩正确还原并显示出来。不过,我们也都知道,让色彩百分之百的正确还原这本身就是一个无解的微积分算式,所以我们需要制定一系列的标准来规定色彩的准确度,这里和大家聊三个重要指标,即△E、色温和伽马曲线。

和大家继续聊聊“色彩显示”这点事儿,我们主要来聊三个色彩显示指标,即色准、色深以及均匀性,以后再去买电视或者显示器,和柜台小哥哥/小姐姐聊聊这些参数,然后让他们按照这个指标给你推荐产品,估计多半你会把他们问傻吧!好了,闲言少叙,正式开讲,今天的目标是把“色准”讲明白。

 

 

你能区分这些颜色的不同吗?

色准,顾名思义就是色彩显示准确度,简单来说,物体本身的颜色和显示器最终呈现的颜色完全一致是显示设备的极致目的,因为显示设备的天职就是让事物的色彩正确还原并显示出来。不过,我们也都知道,让色彩百分之百的正确还原这本身就是一个无解的微积分算式,所以我们需要制定一系列的标准来规定色彩的准确度,这里和大家聊三个重要指标,即△E、色温和伽马曲线。

△E:刚刚好被察觉的差异

△E,这个我们大学高数中经常看到的符号,其在色彩显示领域的含义则是“差异”,维基百科将其定义的有些艺术数学的意味,被称作“刚刚好能被察觉到的差异”,其实这样以数学严谨的算式来规定人体感官是非常科学的,△E的出现让我们对色准这个模糊的概念有了更为直观的理解。

 

 


△E的计算公式堪称复杂
那么如何来以△E判定显示设备的好坏,记住以下这句话就够了,△E越高,色彩偏差越大,△E越低,色彩越准确。不过我们上文提到,△E永远不可能为0,因为没有哪款显示器的颜色是完全准确的。而且要记住,测量△E,我们日常可以操作的常规测试是“48色标准色彩序列测试”,这里指的是我们会挑选48组特定颜色来判定其ΔE值,然后计算ΔE均值,这样计算出来的显示设备ΔE则是较为准确的,也最能代表显示器的本身素质。

 

 


△E色准测试
一些厂商以单一几组色彩就得出ΔE的做法,则纯粹是对自己的产品没有信心,这样的产品自然也是不值得买的。如何将ΔE值与显示设备做个直接的“选购等式”,可以参考如下这个Tips。
ΔE值在1.6到之间3.2,人眼基本上是分辨不出色彩的差异,比如专业级显示器;
ΔE值在3.2到6.5之间,经过专业训练的人士可以辨別其不同,但普通人是观察不到其中的差异的,通常专业级液晶能够轻松达到这个标准,随着技术发展,目前大部分消费级液晶也能进入这个区间;
ΔE值在6.5到13之间时,色彩差別已经可以判別,但色调本身仍然相同。前些年,市面上大多数消费级液晶显示器都在这个档次上,目前已经得到全面升级;
ΔE值在13到25,可以确定是不同的色调的表现,也可辨別出色彩的从属;
ΔE值超过25以上,就代表着是另外一种色彩了。
不过笔者还是要提醒的是,如上篇选题所述,所有的色彩显示参数都要结合多个指标来看,单独拿出任何一项来判定产品好坏都是不够客观的。比如一款显示设备色域达到了sRGB99%,但是ΔE 仅为15,那这样的显示器本身色彩调校就很有问题,多少钱都不值得买;再如色域只有68%NTSC,但色准ΔE 为6,这块屏幕除了色彩缺失有一些,还算是块素质不错的屏幕。

色温和白平衡:冷和暖可用色彩表现
色温我们并不陌生,因为我们生活处处都有色温的具象表现,比如阳光投射、灯光、照片、视频…,这些你经常看到的人眼感知的图像都是有色温体现的,而色温做为一个可以量化的指标对于从事后期工作的专业人士来讲非常重要,我们本次意在通过较为通俗的文字来做合理表述。

 

 

色温过渡变化图
色温的温是什么意思?对,你没想错,可以粗暴的理解为色彩的温度,连色温的单位都和温度一样,都是K(开尔文)。再具体点讲,就是光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温,它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。
好吧,又有点懵了吧,别着急,色温具体表现是什么样的,下面这段话可以帮你瞬间理清楚。因为不同的光源具有不同的色温,例如:
1700 K:火柴光
1850 K:蜡烛
2800 K:钨灯(白炽灯)的常见色温
3000 k:卤素灯及黄光日光灯的常见色温
3350 K:演播室“CP”灯
3400 K:演播室台灯,、照相泛光灯(不是闪光灯)等……
4100 K:月光、浅黄光日光灯
5000 K:日光
5500 K:平均日光、电子闪光(因厂商而异)
5770 K:有效太阳温度
6420 K:氙弧灯
6500 K:最常见的白光日光灯色温
当色温越高的时候,光源发出的颜色就越偏冷,大致是经历一个红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。

 

 


不同色温对应的环境光
所以细化到我们选择显示设备,该如何理清色温与设备素质好坏的关系呢?通常在色温测试中,我们会考验显示设备在屏幕不同亮度(比如0%、25%、50%、75%、100%五个亮度等级)下白点色温的稳定性,让电子产品屏幕显示纯白色,在D65标准、色温为6500K标记为正常,这样来计算的话,低于6500K则偏暖,而高于6500K则偏冷。最理想的结果是在各亮度下对比度和色温值都不会发生变化。

 

 

 

不同色温测试结果
如若最终测试结果在标准色温值6500K的基础上呈现±500K的规格,则意味着该显示设备的灰度上只有非常低的色调转变,说明显示设备可以正确重置原来的色调。那么这样的显示设备可以说本身的色温调校是十分优秀的。

 

 

 

色温测试环境有不同标准
上述我们也提到了一个D65标准,即是色温与所处测试环境的关系,这就不能不提与色温息息相关的一个概念——白平衡。所谓白平衡,即是指将白色还原为白色的过程。这是比较偏拍摄与后期的概念,其实不能算到判定显示设备的指标上,我们这里只稍作了解。

 

 


测试光源色温从暖到冷
比如当环境光是比较偏暖的钨丝灯光的时候,你的色温“原点”指标其实已经发生了偏移。可以简单的比喻成一杯白开水和一杯泛黄茶水差别,本身环境的不同已经注定了放进去任何东西显示出来的效果都会不一样,这就相当于水源一样,水源一旦被“污染”,后期想要“过滤”就相当困难了。

 

 

 

不同白平衡调出的色彩差异
所以在进行拍摄和后期时,白平衡都是非常重要的一个色彩指标,因为后期显示设备的色温调校都比较粗狂,一如我们看到普通的电视只有冷、暖、正常三级调节,这样的调节设置想要还原当时拍摄时的复杂光源环境实在太难了。
伽马曲线:色彩“端”到“端”的终极课题
上面概念消化的如何,是时候来聊聊更为玄学的一个参数了——伽马曲线,啊啊啊,别担心,绝不会给你上物理课的,还是之前的标准,我们只求简单粗暴的了解它。

 

 

 

不同值对应的伽马曲线
首先来捋一下逻辑,人眼的对于色彩的感知非常复杂,所以我们为了规定这个色彩范围发明了色域,然后由于显示设备是要还原色彩本真,所以色准这一系列的要素比如△E、色温、白平衡这些我们都要尽量做到极致,但是这个逻辑有个“黑洞”啊,就是《武林外传》吕秀才的终极灵魂拷问“你以为的你以为就是你以为的?”

 

 

 

色彩灰阶数量庞大
我勒个去,要了亲命…这意思就是当你觉得万事俱备的时候,你才发现,你的眼睛原来压根就不是这么接收信号的,瞬间感觉自己陷入黑洞,对世界一无所知。所以,如果你想要你既定的这一切都是你人眼主观看到的真实场景,那么可行且唯一的方式就是需要列出一个科学公式来模拟出这个“端”到“端”的还原过程,而这个过程中可以表达这个式子的二维表现就是一条曲线,即伽马曲线。

 

 

伽马曲线统一了“端”到“端”标准
伽马曲线所代表的人眼对光波接收的范围很庞大,能够列举我们目前所能感知的大部分色彩空间,在灰阶有限的前提下(灰阶可以无限大,但考虑到硬件所限,只有少数能达到36 bit),由于人眼对自然的非线性感知特性,伽马曲线可以矫正这个“端”到“端”的还原过程,这个值在业界普遍采用的是2.2,不过一些在色彩管理方面有深度研究的公司,也会采取不同标准,比如苹果就采用的是1。

 

苹果色彩调校自成一派


伽马曲线对我们的具象表现是什么,你可以简单的这样理解:
当调大伽马值时,表现为总体提亮,原暗部占据更多明暗范围、易于分辨细节,原亮部变得更亮且细节分辨变得困难。
当减小伽马值时,表现为总体压暗,原亮部占据更多明暗范围、易于分辨细节,原暗部变得更暗(黑乎乎,占据明暗范围减小)且细节分辨变得困难。

 

 

 

所以在我们通常测试显示设备时,如果显示器的亮度系数曲线接近标准伽马曲线(光度2.2下),则意味着这款显示器可以正确重置屏幕亮度和对比度;如果偏离越大,则意味着显示器重置亮度和对比度的能力越差,终于把这个玄学概念讲清楚了呢!