Полное руководство по коэффициенту контрастности
Аннотация
Коэффициент контрастности важен для определения качества изображения и визуальных характеристик, что делает его ключевым показателем для дисплеев. В статье рассматриваются:
- различия между коэффициентом статической контрастности, коэффициентом динамической контрастности и коэффициентом контрастности окружающей среды,
- подчеркивается их влияние на производительность дисплеев, включая LCD, OLED и LED.
- как различные методы тестирования и условия влияют на фактические показатели контрастности;
- рекомендации по выбору высококонтрастных дисплеев,
- значение максимальной и минимальной яркости и роль отражающей способности поверхности.
Серия Absen CL показана в качестве примера того, как передовые технологии могут значительно повысить коэффициент контрастности и улучшить визуальные эффекты.
Коэффициент контрастности — ключевая метрика для качества изображения и визуальных эффектов
Коэффициент контрастности, измеряющий разницу в яркости между самым ярким белым и самым темным черным цветом на экране, играет важнейшую роль в определении качества изображения и визуальных характеристик. Высокий коэффициент контрастности повышает четкость и яркость изображения, улучшая детализацию, глубину и четкость. Напротив, при низком коэффициенте контрастности изображение может казаться тусклым, размытым, лишенным глубины и объемности, что затрудняет различение контуров и деталей объекта.
Рис. 1 Сравнение высоко- и низкоконтрастных изображений
Например, на двух представленных фотографиях высокий коэффициент контрастности усиливает яркость белых облаков и делает цвет травы более насыщенным, создавая тем самым более детальную и яркую сцену.
Значение коэффициента контрастности для дисплеев
Для дисплеев коэффициент контрастности является важнейшим фактором, который существенно влияет на восприятие пользователями изображений и видео. Различные технологии и устройства обеспечивают разные уровни контрастности. Традиционные ЖК-экраны часто демонстрируют более низкий коэффициент контрастности из-за невозможности отключения тыловой подсветки. С другой стороны в светодиодных экранах используется технология локального затемнения - каждый диод можно отключать и включать независимо друг от друга. Это позволяет эффективно устранить данную проблему и тем самым повысить коэффициент контрастности. Технологии OLED и LED, в которых используются самоэмиссионные диоды, позволяют избежать засветки, что приводит к значительному повышению коэффициента контрастности.
Помимо самой технологии дисплея, методы и условия, используемые для тестирования, оказывают значительное влияние на измерение коэффициента контрастности. Дисплеи, представленные на рынке, оцениваются с помощью коэффициентов статической контрастности, динамической контрастности и контрастности окружающей среды. Несмотря на то, что все они относятся к категории коэффициентов контрастности, получаемые изображения и эффекты могут значительно отличаться. Многие производители рекламируют высокие коэффициенты контрастности, такие как 10 000:1 или даже 1 000 000:1, не указывая тип коэффициента контрастности и не предоставляя подробной информации о методах измерения и условиях. Это приводит к недоумению покупателей, поскольку реальные визуальные характеристики часто не соответствуют ожиданиям. Как же определить дисплеи, которые действительно обеспечивают высокую производительность на фоне преувеличенных заявлений? Прежде всего, необходимо понять разницу между коэффициентами статической, динамической и внешней контрастности.
Типы коэффициентов контрастности
Коэффициент статической контрастности измеряет соотношение между яркостью самого яркого белого и самого темного черного цветов, которые может одновременно демонстрировать дисплей. Для ЖК-дисплеев подсветка накладывает ограничения на достижение самого темного черного цвета, что приводит к снижению коэффициента статической контрастности. В самоизлучающих дисплеях, таких как OLED и LED, каждый пиксель может управляться индивидуально и полностью отключаться, что позволяет достичь чрезвычайно высоких коэффициентов статической контрастности. Теоретически эти коэффициенты могут приближаться к бесконечности.
Рис. 2 Коэффициент статической контрастности
Коэффициент динамической контрастности измеряет разницу между яркостью самого яркого белого и самого темного черного цветов в различные временные интервалы. Для этого обычно требуется настроить подсветку или яркость пикселей для улучшения визуальных эффектов изображения. В ЖК-дисплеях используется регулировка яркости подсветки для более темных сцен и яркости для более светлых сцен, что значительно повышает коэффициент динамической контрастности по сравнению с коэффициентом статической контрастности. Тем не менее, слишком высокая динамическая контрастность может привести к искажению изображения. Самоэмиссионные дисплеи добиваются повышения коэффициента динамической контрастности в основном за счет алгоритмов и передовых технологий обработки изображений, особенно при работе с контентом с высоким динамическим диапазоном (HDR).
Рис. 3 Коэффициент динамической контрастности
Таким образом статический коэффициент контрастности указывает на аппаратные возможности дисплея. А коэффициент динамической контрастности зависит от алгоритмов производителя и технологий обработки изображения.
Для ЖК-дисплеев разница между статическим и динамическим коэффициентами контрастности значительна и заслуживает тщательного рассмотрения. В самовоспроизводящихся дисплеях, таких как OLED и LED, хотя разница между статическим и динамическим коэффициентами контрастности сохраняется, она менее ощутима при реальном использовании из-за преимуществ, присущих технологии.
Важность коэффициента контрастности окружающей среды
Самоэмиссионные дисплеи, такие как OLED и LED, могут достичь теоретически бесконечного коэффициента контрастности за счет полного отключения пикселей для отображения черного цвета. Однако эта теоретическая возможность не означает, что все OLED- и LED-дисплеи, независимо от их максимальной яркости, будут обеспечивать такой же бесконечный коэффициент контрастности и визуальное воздействие в реальных условиях.
Теоретические коэффициенты контрастности измеряются в темных помещениях. Однако при практическом использовании окружающее освещение существенно влияет на коэффициент контрастности. Хорошо известно, что даже высококонтрастные дисплеи могут выглядеть менее впечатляюще при сильном внешнем освещении. Уровень внешнего освещения в различных условиях использования дисплея может быть разным, поэтому коэффициент контрастности окружающей среды является более точным отражением реальных характеристик дисплея.
Он измеряет контрастность дисплея в реальных условиях. Окружающий свет увеличивает яркость черного экрана, тем самым снижая коэффициент контрастности окружающей среды по сравнению с коэффициентами статической и динамической контрастности.
Установленный промышленный стандарт для тестирования коэффициента контрастности окружающей среды предполагает его измерение при освещенности ниже 10 люкс. В таких условиях, в зависимости от характеристик поверхности экрана, самоэмиссионные дисплеи, такие как OLED и LED, обычно демонстрируют коэффициент контрастности окружающей среды в диапазоне от 5 000 до 10 000, что значительно ниже их теоретических значений. Чтобы дать вам представление о том, насколько яркими являются 10 люкс, приведем несколько примеров уровней люкс в обычных сценах.
Таблица 1 : Уровни освещенности в обычных сценах
| Люкс | Сцены |
| 0,25-1 | Лунная ночь |
| 5-20 | Городская улица ночью (без фонарей) |
| 50-100 | Жилая комната (с включенным светом ночью) |
| 300-500 | Офисное помещение |
| 100 000 | На открытом воздухе при полном солнечном освещении |
Очевидно, что 10 люкс — это довольно тусклая среда. При использовании дисплея с номинальным коэффициентом контрастности 10 000 в более светлых помещениях, в доме или офисе, фактический коэффициент контрастности может снизиться примерно до 2 000, что значительно ухудшит качество просмотра.
Рекомендации по использованию высококонтрастных дисплеев
Важно понять, на какой именно тип коэффициента контрастности ссылается производитель и при каких условиях освещенности проводились эти измерения. Сравнение имеет смысл только в том случае, если коэффициенты контрастности измеряются в одинаковых условиях. Теоретически, более высокий коэффициент контрастности означает более высокую производительность дисплея. Тем не менее, даже измерения, проведенные в одинаковых условиях освещенности 10 люкс, могут дать разные результаты для одного и того же дисплея из-за различий в условиях тестирования и методологии.
Например, два производителя могут заявлять один и тот же коэффициент контрастности, но фактическое качество дисплея может значительно отличаться у разных продуктов. С другой стороны, заявленные коэффициенты контрастности могут иметь заметные различия, однако реальная производительность может обнаруживать минимальные различия. Они объясняются углами обзора, которые напрямую влияют на фактическую контрастность. Различные методы тестирования, такие как расположение источника света, панели дисплея и измерительного датчика, могут привести к значительным расхождениям в зарегистрированных значениях коэффициента контрастности.
Например, даже при одинаковой яркости и углах падения, измерения под разными углами могут дать разные данные о контрастности. Аналогично, сохранение фиксированного положения датчика при изменении углов и положения падения также приведет к получению разных данных по контрастности. Как правило, производители указывают освещенность окружающей среды и фиксируют взаимное расположение датчика и экрана. Однако из-за невозможности полностью стандартизировать распределение источников света в разных лабораториях измерения коэффициента контрастности могут отличаться. Поэтому номинальный коэффициент контрастности, указанный производителем, следует рассматривать только как точку отсчета.
Рис. 4 Как угол наклона датчика света влияет на измерение коэффициента контрастности
Выбор дисплея
Как потребители могут с уверенностью выбрать дисплей с лучшим коэффициентом контрастности? Какие типы дисплеев или конкретные параметры (не зависящие от различных методов измерения) неизменно указывают на более высокие показатели контрастности в различных условиях? Все зависит от фундаментальной концепции коэффициента контрастности: соотношения между максимальной и минимальной яркостью дисплея.
Самый простой подход — выбирать дисплеи с более высокой максимальной яркостью. Она, как правило, коррелирует с более высоким коэффициентом контрастности. Это особенно важно для наружных дисплеев. ЖК-экраны, максимальная яркость которых обычно составляет несколько сотен нит, практически не показывают коэффициента контрастности при ярком наружном освещении. С другой стороны, наружные светодиодные дисплеи могут достигать яркости до 10 000 нит, сохраняя высокий коэффициент контрастности даже под прямыми лучами полуденного солнца, что обеспечивает четкое качество изображения.
Слишком высокая яркость дисплеев в помещениях может бросаться в глаза и вызывать напряжение глаз при длительном просмотре. Поэтому повышение коэффициента контрастности за счет высокой яркости менее целесообразно для экранов в помещениях с точки зрения комфорта просмотра. Для таких дисплеев алгоритмы обработки изображений и пиковой яркости могут динамически регулировать локальную яркость, чтобы предотвратить чрезмерную яркость, вызывающую блики.
Другой подход заключается в выборе дисплеев с более низкими минимальными уровнями яркости, что позволяет добиться более высокого коэффициента контрастности. Для ЖК-дисплеев и других дисплеев с подсветкой регулировка подсветки существенно влияет на минимальную яркость. В светодиодных дисплеях отражающая способность экрана напрямую влияет на минимальную яркость. Отражающая способность — это объективный параметр, который указывает на степень отражения света и не зависит от интенсивности или угла освещения. Это свойство измеряется с помощью стандартных приборов, чтобы обеспечить постоянство отражающей способности поверхности, независимо от различий в методах измерения у разных производителей. Поэтому для дисплеев с одинаковой максимальной яркостью дисплеи с меньшим коэффициентом отражения поверхности будут иметь более высокий коэффициент фактической контрастности.
Рис. 5 Влияние отражающей способности на коэффициент контрастности
В заключение следует отметить, что при выборе дисплея, особенно светодиодного, сравнение максимальной яркости и отражательной способности поверхности различных моделей позволит определить, какой дисплей обеспечивает более высокий коэффициент контрастности в реальных условиях. В настоящее время основные светодиодные дисплеи для помещений обычно имеют поверхностный коэффициент отражения SCI (Specular Component Included) в диапазоне от 4,5 до 6,5 % и поддерживают стандартную яркость около 600 нит. Новейшая серия CL от Absen отличается высоким уровнем яркости в 1 200 нит во всем диапазоне, с пиковой яркостью в 2 000 нит для локальной динамической регулировки. Кроме того, в серии CL используется передовая технология наноуровневого оптического покрытия, которая предусматривает нанесение от 4 до 10 слоев прецизионных оптических покрытий, толщина каждого из которых составляет всего несколько сотен нанометров. Эта технология позволяет эффективно снизить SCI до уровня менее 2 %, значительно минимизируя влияние окружающего света на минимальную яркость.
Как показано на правой стороне изображения, новая серия CL демонстрирует меньшую восприимчивость к внешнему свету по сравнению с левой стороной, что приводит к более глубокому черному цвету и более ярким изображениям. Чем выше яркость окружающей среды в помещении, тем заметнее становится эффект контрастности. В отличие от других светодиодных дисплеев для помещений, представленных на рынке, серия CL может похвастаться значительно более высокой максимальной яркостью — в 2-4 раза — и минимальной яркостью, которая составляет лишь треть или даже меньше. Другими словами, серия CL компании Absen повышает коэффициент статической контрастности в 4-6 раз, а коэффициент динамической контрастности — более чем в 10 раз, обеспечивая зрителям неповторимые визуальные впечатления.
В каталог ► Светодиодные экраны Absen
