Телевизор 10 колор матрица чего она дает: Выбираем телевизор. Всё что вы хотели узнать, но стеснялись спросить

Содержание

Матрица телевизора — что это такое: технология, разновидности


Покупая новый телевизор, мы не всегда задумываемся о том, какой тип матрицы в нём установлен. А существует их на сегодняшний день несколько разновидностей (TN, IPS, VA). И такие важные характеристики телевизора, как частота обновления, угол обзора, чёткость и яркость картинки зависит именно от неё. Чтобы сделать правильный выбор, соответствующий поставленным задачам и обстановке, не помешает хотя бы поверхностно разобраться в том, какие бывают типы матриц и чем они отличаются.

Матрица телевизора — что это такое?

Матрица – это основной элемент мультимедийного устройства. Технология, задействованная в производстве, напрямую влияет на качество картинки. На данный момент существует 3 основных её вида:

  • LCD (Liquid Crystal Display), они же ЖК дисплеи. Принцип их работы будет рассмотрен далее.
  • LED (Light-Emitting Diode). В данном случае это тип подсветки ЖК экранов.
  • плазменные. Принципиально другая технология, здесь используется газ, который при прохождении через него тока излучает свет.

На данный момент жидкокристаллические дисплеи, за счёт дешевизны и экономии электричества, почти полностью вытеснили с рынка плазменные. Существует несколько видов LCD матриц. И несмотря на то что в них используются одни и те же свойства жидких кристаллов их качество изображения и цена сильно отличаются.

СПРАВКА. Относительно недавно появилась новая технология OLED, но в данный момент такие телевизоры слишком дорогие и относятся к премиальному классу.

ТОП-3 лучших OLED телевизоров

OLED телевизоры — устройства нового поколения, которые позволяют посмотреть по-новому на привычные изображения. Рассмотрим рейтинг лучших моделей OLED.

OLED LG OLED65C1RLA 64.5″

Самоподсвечивающиеся субпиксели выводят яркость, насыщенность изображения на новый уровень.

Установленная видеокарта сопрягается практически со всеми играми, поэтому получится комфортно играть даже при максимальных настройках. При этом картинка не будет мельтешить, тормозить.

Наличие смарт-системы дает возможность просматривать платный и бесплатный контент.

Также есть возможность подключать к телевизору разнообразные гаджеты: смартфон, планшет, ноутбук, фотоаппарат. Это позволяет просматривать видеоролики и фотографии с носителей.

Технические характеристики:

  • разновидность — OLED;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 120 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 40 Вт;
  • габариты — 144,9×86,2×25,1 см;
  • вес — 32,6 кг.

Плюсы

  • шикарная цветопередача;
  • хорошая контрастность;
  • много полезных функций;
  • простое, интуитивно понятное управление.

Минусы

OLED Sony KD-55A8 54.6″

Конструкция с устойчивой подставкой обеспечивает высокое качество изображения благодаря быстрой частоте обновления экрана

.

Встроенный подавитель шумов исключает помехи во время прослушивания музыки, диалогов. На высоком уровне находится контрастность, цветопередача, яркость даже при заводских настройках.

Встроенные динамики воспроизводят огромное трехмерное звучание, что обеспечивает дополнительный комфорт, эффект присутствия при просмотре любимых фильмов.

Пульт управления прост и удобен в применении.

Технические характеристики:

  • разновидность — OLED;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 50 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 30 Вт;
  • габариты — 122,7×73,3×32,6 см;
  • вес — 18,6 кг;

Плюсы

  • детализированная картинка;
  • реалистичная цветопередача;
  • хорошее звучание;
  • удобное управление.

Минусы

  • сцены в темных тонах обрабатываются слабее.

OLED LG OLED77C1RLA 76.7″

Работа процессора позволяет воссоздать реалистичное изображение с яркими, глубокими, насыщенными оттенками, которые с головой погружают зрителя во все происходящее на экране.

Технологии нового поколения обеспечивают просмотр фильмов и сериалов в таком же качестве, в каком задумывал режиссер.

Мощный процессор оптимизирует контрастность, существенно улучшает визуальные характеристики изображения.

Объемное звучание завершает общее хорошее впечатление о телевизоре.

Технические характеристики:

  • разновидность — OLED;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 120 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 40 Вт;
  • габариты — 172,3×102,3×26,9 см;
  • вес — 35,9.

Плюсы

  • отличное изображение, цветопередача, контрастность;
  • доступная стоимость;
  • наличие энергосберегающего режима;
  • объемный звук.

Минусы

Технология LCD—матриц

Главным элементом каждой LCD матрицы является так называемый жидкий кристалл. Он имеет особое свойство – под действием электрического тока менять ориентацию своих молекул в пространстве. Это позволяет управлять с помощью тока его способностью пропускать или задерживать цвет

ЖК матрица, использующаяся в современных телевизорах, состоит из нескольких компонентов:

  • Слой жидких кристаллов.
  • Прозрачные электроды. Располагаются по обеим сторонам от слоя кристаллов, управляют их способностью пропускать свет.
  • Цветовой фильтр. Слой, отвечающий за цвет пикселя.
  • Подсветка дисплея. Находится в задней части матрицы.
  • Стекло или плёнка, закрывающая лицевую часть.

В основе принципов работы ЖК дисплея лежит кристалл, через который от электродов поступает ток. Это меняет молекулярную структуру кристалла, вследствие чего свет, который проходит через него заламывается и попадает на фильтр. В результате мы имеем на экране точку нужного цвета.

ТОП-3 лучших телевизоров с 4К разрешением

Телевизоры с разрешением 4К являются лидерами по продажам. Это выбор современных потребителей, которые хорошо разбираются в технологиях, ценят качество, многофункциональность устройств, гаджетов.

OLED LG OLED55CXRLA 55″

Благодаря технологии самоподсечивающихся светодиодов, изображение при просмотре видеоконтента смотрится реалистично, ярко, насыщенно.

Разрешение 4К дает возможность тщательно рассмотреть все мельчайшие детали, что создает необычный эффект присутствия. Зритель становится участником событий, происходящих на экране.

Контрастность картинки в автоматическом режиме регулируется в соответствии с жанром фильма, особенностями освещения.

Движущиеся объекты воспроизводятся с идеальной реалистичностью.

Контент не ограничивается только выбором телевизионных передач. Можно установить приложения онлайн-кинотеатров, ознакомиться с видеорядом Ютуба.

При подключении игровой приставки получится погрузиться в увлекательное виртуальное приключение. Динамичные картинки воспроизводятся с безукоризненной скоростью, с самыми высокими настройками графики.

Технические характеристики:

  • разновидность — OLED;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 100 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 40 Вт;
  • габариты — 122,8×73,8×25,1 см;
  • вес — 23 кг.

Плюсы

  • шикарная цветопередача;
  • глубокий звук благодаря наличию четырех встроенных колонок;
  • качественная сборка;
  • многофункциональность.

Минусы

Samsung UE50TU7090U 50″

Эта модель с первого взгляда очарует яркостью, насыщенностью, реалистичностью изображения.

Ее сверхмощный процессор масштабирует картинку до 4К и в автоматическом режиме выбирает настройки, доводя каждый кадр до идеального состояния. Специальная технология по подбору цветов исключает кислотные оттенки из насыщенной цветовой палитры.

В результате спецэффекты, динамичные эпизоды выглядят зрелищно, реалистично.

Удобная панель управления позволяет без труда переключаться от одного приложения к другому. Также можно транслировать видеоконтент с экрана смартфона.

Можно также делать это удаленно, главное — чтобы был доступ к интернету. Это дает возможность показывать впечатляющие кадры в путешествии, на концерте в режиме реального времени.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 100 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 20 Вт;
  • габариты — 111,7×71,4×25 см;
  • вес — 11,8 кг;

Плюсы

  • при правильной настройке получается яркая, насыщенная цветопередача;
  • приятное звучание;
  • легкое управление;
  • удобный пульт управления.

Минусы

  • периодически требует полной перезагрузки.

Xiaomi Mi TV 4S 50 T2 Global 49.5″

Модель с шикарным разрешением и обширным углом обзора заключена в экран с очень тонкими рамками.

Для улучшения общего качества телевизора в функционал внедрили функцию поддержания объемного звучания Dolby. Устройство оснащено всеми необходимыми разъемами для максимально комфортного использования.

Все порты расположены сбоку, что обеспечивает беспрепятственный доступ к ним.

Стандартный пульт управления поддерживает работу с голосовыми командами.

Диагональ среднего размера идеально впишется в уютную спальню, гостиную, где есть место для соблюдения дистанции от экрана.

Однако перед установкой следует учитывать, что телевизор довольно тяжелый, громоздкий.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 60 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 20 Вт;
  • габариты — 111,8x71x25,1 см;
  • вес — 10,66 кг.

Плюсы

  • хорошая цветопередача изображения;
  • объемное звучание;
  • удобный пульт без нагромождения лишних кнопок;
  • понятное на интуитивном уровне управление.

Минусы

  • не всегда качественная сборка;
  • статика на корпусе.

Разновидности ЖК-матриц телевизоров

На данный момент существует три основных разновидности матриц, работающих на жидких кристаллах. Хоть принцип работы у них схожий, качество картинки и их цена очень отличаются.

К основным разновидностям этот технологий относятся:

  • TN (Twisted Nematic). Здесь молекула кристалла закручена по спирали, и при подаче напряжения раскручивается, увеличивая тем самым количество пропускаемого света. Среди преимуществ такого подхода быстрое время отклика, низкое энергопотребление и доступная цена. Главный его минус – маленький угол обзора.
  • VA (Vertical Alignment). Расшифровка этой аббревиатуры – «вертикальное выравнивание», это хорошо объясняет принцип работы этой матрицы. Здесь кристаллы расположены перпендикулярно цветовым фильтрам. При подаче тока они разворачиваются, увеличивая свою пропускную способность и формируя цвет пикселя. К преимуществам этой технологии можно отнести хорошие углы обзора, более насыщенный чёрный. Среди минусов можно отметить незначительное ухудшение цвета при боковом обзоре.
  • IPS (In-Plane Switching). Самая дорогая, но при этом лучшая в плане углов обзора технология. Её особенность – наличие электродов только с одной стороны. Главным плюсом этого типа матриц является лучшая среди всех цветопередача, которая стала стандартом качества. Минусы – большой размер пикселя и время отклика, высокая цена.

Каждая из этих технологий имеет свои улучшения, позволяющие устранить или значительно уменьшить недостатки. Специальные плёнки, усиления напряжения на нужных пикселях и прочие дополнения помогают улучшить качество картинки.

Особенности и преимущества

В зависимости от типа матрицы изображение, выводящееся на экран, имеет свои особенности. Иногда они видны даже не вооружённым взглядом, а в некоторых случаях, чтобы заметить различия требуется обратить внимание на дисплей при различном освещении или под разными углами обзора. В зависимости от типов матрицы экраны могут иметь антибликовую поверхность, а эффективность их работы определяют способы расположения, сочетания и принципы движения кристаллов. В случае светодиодной матрицы качество дисплея определяет срок службы диодов. От этого зависит цветность и общий срок службы экрана.

Конструкция современных телевизоров представляет собой корпус с металлическим каркасом, в котором закрепляются соединительные провода, подключаемые к матрице. Дополнительно к этому в ЖК-ТВ устанавливают источник света в качестве подсветки. Раньше освещение шло от ртутных газоразрядных ламп, но сегодня в большинстве новых дисплеев используется

LED подсветка — светодиодная. Поэтому многие производители заявляют, что их телевизоры созданы по технологии LED. Но это далеко от правды, потому что матрица как была, так и осталась ЖК, то есть LCD. Чтобы понять, какая конструкция телевизора на сегодня лучше, и разобраться в недостатках и преимуществах дисплеев нужно узнать особенности различных матриц.

Twisted Nematic (TN)

Первые плазменные телевизоры в середине 90-х на мировые рынки вывела компания Fujitsu. Сделать это ей позволила матрица TN, в которой кристаллы закручены в виде спирали. В зависимости от напряжения они могут больше скручиваться или наоборот выпрямляться.

Таким образом, изменяется угол поворота кристаллов и, соответственно, степень прозрачности. За счёт этого меняется цветность каждого пикселя. На данный момент подобные матрицы не выпускаются, потому что ещё в далёком 1996 году появилась более совершенная конструкция.

TN+Film

Главным недостатком TN-матриц был малый угол обзора. Применив дополнительный слой рассеиватель, так называемый Film, разработчикам из Фуджитсу удалось увеличить угол обзора до 150 градусов. Для конца прошлого века, это был настоящий прорыв в телевизионной технике. Основным преимуществом таких матриц, помимо низкой цены, считается высокая скорость отклика на изменение сигнала.

Think Film Transistor (TFT)

Первой матрицей, на которой реализована интеллектуальная система управления пикселем стала уже знакомая система TN. Отличие матрицы TFT от TN заключается в применении полевых транзисторов, которые в случае необходимости усиливают или уменьшают напряжение, передаваемое на кристаллы. Тем самым они корректируют цветность, контрастность в зависимости от воздействия внешних раздражителей. Данный принцип построения матрицы дал толчок для развития LCD телевизоров. Но сегодня этими показателями никого не удивишь. Хотя система TFT до сих пор востребована и применяется при производстве дисплеев для бюджетной техники. Но основные проблемы с экранов, сделанных по технологии TN, перекочевали на TFT. Больше всего владельцев дисплеев TFT раздражает:

  1. Отсутствие чёрного цвета.
  2. Плохая контрастность и цветность.
  3. Чёткое изображение можно увидеть, только в случае просмотра телевизора под прямым углом.

In-Plane Switching (IPS) или Super Fine TFT (SFT)

После прорыв Фуджитсу на рынок ТВ-техники с технологией TFT, за дело взялись другие японцы из компании Хитачи. Они усовершенствовали разработку конкурентов и, не мудрствуя лукаво, назвали её SFT, что дословно по-русски звучит, как – очень хороший ТФТ. Но видимо, чтобы доказать остальным конкурентам оригинальность технологии Hitachi, матрица получила другое название IPS (в переводе на русский – переключение в одной плоскости). Принцип новой технологии заключался в том, что молекулы кристаллов располагались параллельно при отсутствии напряжения, а по мере его повышения начинали поворачиваться и на пике угол поворота достигал 90 градусов. Таким образом, инженеры-конструкторы из Хитачи получили чёрный цвет, высокую контрастность, цветность и увеличили обзорность до 180 градусов. Технология IPS оказалась настолько удачной, что её на вооружение взяли Samsung, LG, Philips. К недостаткам IPS матрицы относят её высокую стоимость, время отклика на входящие сигналы больше, чем у TFT и неестественно насыщенный чёрный цвет.

Plane-to-Line Switching (PLS)

Разработчики из Самсунга, взяв за основу матрицу IPS, решили её доработать, чтобы исправить основные минусы – стоимость и время отклика. Для этого было решено разработать механизм «переключения из плоскости в одну линию» (PLS). Такая технология позволила:

  1. Увеличить углы обзора.
  2. Улучшить яркость изображения.
  3. Снизить время отклика.

И всего этого удалось достичь вместе со снижением себестоимости дисплея.

Vertical Aligment (VA)

Знаменитая компания Fujitsu не собирается отставать от конкурентов и стремится вернуть себе лидирующие позиции на мировом рынке ТВ. Для этого была разработана новая матрица с «выравниванием по вертикали» (VA). В ней теперь отсутствуют кристаллические спирали, зато присутствует слой молекул, которые при отсутствии напряжения становятся перпендикулярно световым фильтрам, а при появлении сигнала начинают поворачиваться на 90 градусов.

Но на этом компания Фуджитсу не остановилась и модернизировала свою матрицу с оглядкой на принципы работы IPS. В итоге получилась MVA – усовершенствованное выравнивание по вертикали. По тому же принципу действует компания Samsung, купившая лицензию на VA у Fujitsu. Корейцы так же, как японцы провели модернизацию матрицы и назвали её PVA. За счёт модернизации и применения инноваций получились приемлемые показатели:

  1. Удовлетворительные чёрные цвета на экранах.
  2. Хорошая контрастность.
  3. Повысился уровень цветопередачи.

Но у дисплеев Фуджитсу осталась старая болезнь – низкая обзорность в сравнении с конкурентами.

Organic Light Emitting Diode (OLED)

Принцип работы дисплеев с органическими светодиодами (OLED) заключается в том, что матрицей в нем выступает вещество на основе углерода, которое излучает свет различный по интенсивности и цвету. Обычно в OLED мониторах используют 3 цветные пиксели, но сейчас появились модели с 4 цветами. В них к зелёному, красному и синему светодиодам добавили белый. В итоге, такой телевизор помимо насыщенного чёрного цвета, может отображать чисто-белые картинки. Преимуществ у телевизоров, сделанных с использованием технологии OLED масса:

  1. Небольшой вес.
  2. Низкая энергозатратность.
  3. Хорошая обзорность (угол обзора до 180 градусов).
  4. Высокая скорость отклика.
  5. Непревзойдённые контрастность и цветопередача.

Но все эти преимущества перечёркивает один существенный недостаток – слишком высокая цена.

LED-матрицы

Технология, основанная на светодиодах, не подразумевает ничего концептуально нового в ЖК дисплеях. Это лишь замена подсветки флуоресцентными лампами CCFL, EEFL на LED Light-Emitting Diode. Такой подход позволяет организовать освещение каждого пикселя по отдельности. Что даёт возможность получения качественного чёрного цвета.

ВАЖНО. Светодиоды, в отличие от флуоресцентных ламп, не содержат в себе вредных для здоровья газов. Кроме того, они потребляют значительно меньше электроэнергии.

На сегодняшний день существует два вида LED подсветки:

  • По краям экрана (технология EDGE). Это даёт возможность производителям выпускать очень тонкие дисплеи.
  • По всей площади (технология DIRECT). Позволяет более ярко освещать центр устройства, и делать большие экраны.

Светодиоды отличаются своей долговечностью и экономичностью работы, а также дают более равномерное освещение.

ТОП-3 лучших телевизоров с DVB-T2

Аналоговое телевиденье уходит на второй план. Современные технологии предлагают цифровое вещание. Поэтому огромной популярностью в 2021 году пользуются телевизуры со встроенным DVB-T2. Рассмотрим рейтинг лучших моделей.

Polarline 32PL12TC 32″

Данная модель телевизора оснащена фильтром, изготовленным по современным нано-технологиям.

Это позволяет получить идеальный белый цвет, проникновенный черный, сочные и яркие другие оттенки. Широкий угол обзора дает возможность собраться у экрана всем членам семьи, большим компаниям.

Просмотр фильма, телепередачи при этом будет максимально комфортным.

Сверхмощный процессор автоматически выбирает самые удобные настройки, убирает помехи, повышает разрешение изображения.

При использовании игрового режима получится полностью погрузиться в виртуальный мир с оптимальной контрастностью, яркостью. Есть возможность управлять голосовыми командами.

Для этого необходимо сказать, что нужно сменить канал, уменьшить/увеличить громкость, найти определенный фильм.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 1366×768;
  • частота обновления экрана — 50 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 16 Вт;
  • габариты — 73×46,5×17,7 см;
  • вес — 4,2 кг.

Плюсы

  • хорошее соотношение цены и качества;
  • простое управление;
  • реалистичная картинка;
  • качественная сборка.

Минусы

  • не очень чистое звучание.

Thomson T32RTE1250 32″

Одна из бюджетных моделей, которая действительно соответствует соотношению цены и качества.

По популярности занимает лидирующие позиции среди телевизоров среднего размера со встроенным ТВ-тюнером.

Потребители отмечают шикарную цветопередачу, даже при воспроизведении динамичных сцен.

Специальная технология способствует устранению помех при передаче видеоконтента, звучания. Телевизор оснащен стандартным набором опций, разъемов.

Данная модель — отличный вариант для тех, у кого нет желания разбираться в современных функционалах, дополнительных настройках.

Thomson T32RTE1250 32″ хорошо справляется с ролью привычного, стандартного телевизора.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 1366×768;
  • частота обновления экрана — 60 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 20 Вт;
  • габариты — 73,2×48,5×18,2 см;
  • вес — 4,2 кг.

Плюсы

  • интуитивно понятное меню;
  • удобный пульт управления;
  • много дополнительных разъемов;
  • бюджетная стоимость.

Минусы

  • звук иногда с помехами;
  • слабая частота обновления экрана в динамичных сценах.

LG 32LK6190 32″

Изображение отличается четкостью и высокой детализацией, которые не просматриваются при более низком разрешении.

Передовая технология Dynamic Color делает 6 базовых оттенков сочнее, насыщеннее, а изображение — реалистичнее. Виртуальный объемный звук.

Кажется, что технология объемного звука от LG воссоздает звучание заново.

Отголоски окружающего мира можно услышать прямо через динамик устройства. Дополнительное оборудование покупать не требуется.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 1920×1080;
  • частота обновления экрана — 60 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 10 Вт;
  • габариты — 74,2×47,2×18 см;
  • вес — 5,15 кг.

Плюсы

  • простой в настройках и управлении телевизор;
  • хорошее качество изображения;
  • быстрая реакция на выбранные опции;
  • отличный угол обзора.

Минусы

  • нет автовыравнивания громкости;
  • не хватает оперативной памяти в Смарт ТВ.

Как определить тип матрицы в телевизоре?

Самый простой метод определения типа матрицы – посмотреть на упаковку изделия. Там должна быть указана технология. Часто производитель наклеивает на телевизор стикер, на котором написаны особенности и возможности дисплея. Также можно поискать описание этой модели на сайте производителя или других ресурсах интернета.

Есть ещё несколько способов узнать тип матрицы. Они помогут в том случае, если нужную информацию не удалось получить описанными выше методами. Определить это можно так:

  • Посмотреть на экран под углом. В случае с TN дисплеем изображение потемнеет, цвета исказятся. У VA оттенки станут более светлыми, вне зависимости от угла обзора. Качество картинки IPS экрана в этом случае никак не изменится.
  • Нажать на дисплей. Если он с IPS матрицей, изображение не исказится.
  • По повреждённым пикселям. У IPS такой участок будет чёрного цвета, а у TN белого.

Воспользовавшись одним из этих способов, можно без труда определить тип установленной на телевизор матрицы.

ТОП-4 лучших телевизоров по цене/качеству на 2021 год

Рассмотрим лучше модели телевизоров, которые гармонично сочетают такие параметры, как цена и качество.

Xiaomi Mi TV 4A 43 T2 43″

Этот телевизор отличается обширным набором функций. Металлический корпус обеспечивает

высокую износостойкость.

Разрешение 4К делает картинку насыщенной, детализированной. Возможность голосового управления помогает без труда отыскать интересный фильм, сериал для просмотра, узнать погоду на ближайшее время, пользоваться другими устройствами, которые подключаются к приложению «Умный дом».

Двойные динамики делают звукопередачу чистой, четкой, с замечательной детализацией голосов, фоновых звуков.

Это положительно отражается на впечатлении при прослушивании любимых треков, просмотре зрелищных фильмов. В комплекте идет пульт, оснащенный чувствительным микрофоном, что позволяет четко распознавать все команды.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 60 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 16 Вт;
  • габариты — 96,8×61,6×21,5 см;
  • вес — 7,47 кг.

Плюсы

  • хорошая стоимость;
  • наличие Смарт ТВ;
  • яркое, насыщенное изображение;
  • отличное звучание;
  • быстро загружает приложения.

Минусы

  • могут возникнуть сложности при использовании функций пульта управления;
  • динамичные картинки иногда подвисают.

NanoCell LG 49NANO866 49″

Данная модель телевизора оснащена фильтром, изготовленным по современным нано-технологиям.

Это позволяет получить идеальный белый цвет, проникновенный черный, сочные и яркие другие оттенки. Широкий угол обзора дает возможность собраться у экрана всем членам семьи, большим компаниям.

Сверхмощный процессор автоматически выбирает самые удобные настройки, убирает помехи, повышает разрешение изображения.

При использовании игрового режима получится полностью погрузиться в виртуальный мир с оптимальной контрастностью, яркостью. Есть возможность управлять голосовыми командами.

Для этого необходимо сказать, что нужно сменить канал, уменьшить/увеличить громкость, найти определенный фильм.

Мощная акустическая система наполняет помещение реалистичными спецэффектами, голосами, музыкой. Она поддерживает заданную громкость, устраняет звуковые помехи. При желании можно дополнить ее Блютуз-колонкой.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 120 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 20 Вт;
  • габариты — 109,6×71,0×26,3 см;
  • вес — 15,5 кг.

Плюсы

  • шикарное звучание;
  • удобный пульт управления;
  • установленная операционная система с автоматическими настройками;
  • отличная эфирная картинка;
  • возможность управлять голосовыми командами.

Минусы

  • есть незначительные засветы на черном.

Samsung UE43TU7090U 43″

Телевизор позволит наслаждаться ярким, контрастным изображением в формате 4К.

Инновационная технология HDR расширяет воспроизводимый на дисплее диапазон оттеночного спектра, благодаря чему хорошо просматриваются даже самые мельчайшие детали в темных сценах.

Также получится по достоинству оценить реалистичную передачу динамичного видеоряда без дрожания, размытия.

Удаленный доступ дает возможность пользоваться телевизором в качестве монитора компьютера, не подключая устройства проводами.

Модель оснащена системой скрытых проводов, которая помогает спрятать все кабели в специальную подставку. Это позволяет исключить проблему запутывания проводов, придать эстетичности комнате.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 3840×2160;
  • частота обновления экрана — 120 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 20 Вт;
  • габариты — 96,4×62,9×20,1 см;
  • вес — 8,3 кг.

Плюсы

  • шикарное качество изображения;
  • объемный звук;
  • наличие Смарт ТВ;
  • хорошее качество сборки;
  • доступная стоимость.

Минусы

  • неудобный пульт управления;
  • хлипкая, неустойчивая подставка.

Philips 43PFS5505 43″

Одна из бюджетных моделей, которая в точности соответствует соотношению цены и качества. По популярности занимает лидирующие позиции среди телевизоров среднего размера.

Потребители отмечают шикарную цветопередачу, даже при воспроизведении динамичных сцен.

Специальная технология способствует устранению помех при воспроизведении видеоконтента, звучания. Телевизор оснащен стандартным набором функций, разъемов.

Есть возможность подключить телевизор к другим гаджетам. С помощью этой опции получится использовать телевизор в качестве монитора компьютера.

Очень полезная функция для тех, чья профессиональная деятельность или хобби связаны с мелкими деталями. С таким монитором удастся рассмотреть любую мелочь.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 1920×1080;
  • частота обновления экрана — 60 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 16 Вт;
  • габариты — 96,8×58,3×21,8 см;
  • вес — 7,9 кг.

Плюсы

  • понятное на интуитивном уровне меню;
  • легкий вес, компактный размер;
  • хороший угол обзора;
  • яркая картинка.

Минусы

  • есть небольшие засветы.

От чего зависит выбор матрицы

Обычно производители ТВ ориентируются на целый ряд факторов перед тем, как установить в устройство какую-то определённую матрицу.

  • Если модель должна быть дешёвой, то это однозначно TN.
  • Если же нужно создать ТВ для проведения спортивных трансляций в баре, то выбор может пасть на IPS или на VA.

Стоит также учитывать и тот факт, что некоторые компании покупают комплектующие у своих партнёров, которые предоставляют скидки на тот либо иной товар в зависимости от рыночных факторов.

Подпишитесь на наши Социальные сети

ТОП-3 лучших бюджетных телевизоров

Ценовой диапазон телевизоров очень отличается. Стоимость во многом зависит от функциональных возможностей, качества воспроизводимого видеоконтента, диагонали. Если к этим параметрам не предъявляются серьезные требования, можно прибрести бюджетную модель телевизора. Особенно уместны такие устройства на кухнях, где фильмы и сериалы включаются преимущественно для фона.

Asano 20Lh2010T 20″

Одна из недорогих моделей, которая в точности соответствует соотношению цены и качества.

Миниатюрные габариты идеально впишутся в атмосферу уютной кухни или очень маленькой комнаты.

Потребители отмечают шикарную цветопередачу, даже при воспроизведении динамичных сцен.

Специальная технология способствует устранению помех при воспроизведении видеоконтента, звучания.

Телевизор оснащен стандартным набором функций, разъемов. В целом, это хорошая модель телевизора для тех, кто не предъявляет повышенных требований к функционалу.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 1366×768;
  • частота обновления экрана — 60 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 6 Вт;
  • габариты — 46,1×30,6×16,8 см;
  • вес — 1,8 кг.

Плюсы

  • простой в настройках и управлении телевизор;
  • хорошее качество изображения;
  • быстрая реакция на выбранные опции;
  • отличный угол обзора.

Минусы

  • слишком тихое звучание.

DIGMA DM-LED24MQ15 24″

Недорогая модель, которая позволяет просматривать видеоконтент в сверхвысоком качестве.

Идеальная картинка достигается за счет большого разрешения.

При желании можно воспользоваться разъемами USB и HDMI, чтобы подключать дополнительные устройства, такие как смартфон, планшет, фотоаппарат и прочее.

Телевизор оснащен функцией родительского контроля, что дает возможность оградить ребенка от включения нежелательного контента.

Многие пользователи отмечают продолжительный срок эксплуатации устройства, который достигается путем использования материалов высокого качества, профессиональной сборкой, внедрением современных технологий.

В комплекте также идет все необходимое для того, чтобы повесить телевизор на стену.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 1366×768;
  • частота обновления экрана — 60 Гц;
  • угол обзора — 176 градусов;
  • мощность звука — 6 Вт;
  • габариты — 55,6×35,7×16,8 см;
  • вес — 2,56 кг.

Плюсы

  • отличное качество изображения;
  • яркие, насыщенные оттенки;
  • низкая цена;
  • качественная сборка.

Минусы

  • плохое звучание, требует дополнительных настроек.

Thomson T24RTE1280 24″

Бюджетная модель телевизора, которая идеально подойдет для маленькой комнаты или кухни.

Хорошее качество картинки достигается благодаря высокому разрешению. Большой угол обзора обеспечивает максимальный комфорт при просмотре с любой точки помещения.

Thomson T24RTE1280 24″ оснащен двумя динамиками с высокой мощностью, что дает возможность наслаждаться шикарным звучанием.

Устройство поддерживает множество форматов, а именно: MP3, MPEG4, HEVC, Xvid, MKV, JPEG, поэтому при желании получится просматривать любой контент.

Благодаря светодиодной подсветке изображение на экране становится насыщенным, ярким, четким. Контрастность также на высшем уровне.

Технические характеристики:

  • разновидность — жидкокристаллический экран;
  • разрешение — 1366×768;
  • частота обновления экрана — 60 Гц;
  • угол обзора — 178 градусов;
  • мощность звука — 16 Вт;
  • габариты — 54,9×36,5×13,4 см;
  • вес — 2,6 кг.

Плюсы

  • хорошее звучание без помех;
  • четкая, насыщенная картинка;
  • простое управление;
  • легкий вес.

Минусы

  • громоздкая конструкция.

Телевизор samsung ue43ku6670u настройка изображения



Настройка изображения телевизоров Samsung

Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Игорь » 04 апр 2014, 11:33

Условно настройки изображения можно разделить на 4 типа:

1. Калиброванные. Получены с помощью специального оборудования.Далеко не всегда являются идеальными, т.к. подходят для конкретного экземпляра.

2. Настройки для просмотра в яркой комнате.

3. Настройки для просмотра в темной комнате.

4. Свои настройки (для повседневного просмотра)

48H6400, 55H6400(Robert Wiley):

40H6203/46H6203/50H6203/55H6203 (Robert Wiley):

Jeff Tankersley:
Picture Mode: Movie
Backlight: 16
Contrast:95
Brightness: 48
Sharpness: 73
Color: 60
Tint: G40/R60

Advanced Settings
Dynamic Contrast: Medium.
Black Tone: Off
Flesh Tone: 0
RGB Only Mode: Off
Color Space: Auto.
White Balance (2 Point):
R-Offset: +22
G-Offset: +24
B-Offset: +42
R-Gain: +17
G-Gain: +27
B-Gain: +30
Gamma: -1

Picture Options.
Color Tone: Warm 2
Digital Clean View: Auto.
MPEG Noise Filter: Auto.
HDMI Black Level: Low.
Film Mode: Auto 2
Auto Motion Plus: Standard

46H7000/55H7000 (Robert Wiley):

Re: Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Игорь » 09 июл 2014, 19:28

Re: Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Vova Perov » 10 июл 2014, 05:19

Re: Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Игорь » 10 июл 2014, 13:10

Re: Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Игорь » 07 авг 2014, 14:38

Калибровка изображения, настройки изображения для Blu-Ray на 65HU8500 (перевод с французского)

Режим изображения: Стандартный
Подсветка: +6
Контрастность: 95
Яркость: 44
Резкость: 20 (или в зависимости от модели блу-рэй)
Соотношение сторон: по размеру экрана, исходный
Цвет: 50
Тон по умолчанию
Цветовая температура: Стандартный

Динамическая контрастность: выкл
Уровень черного: выкл
Цветовое пространство: исходный или авто
Красный:
R: 48
V: 3
B: 7
Зеленый:
R: 11
V: 49
B: 8
Синий:
R: 0
V: 4
В: 47
Желтый:
R: 50
V: 48
В: 11
Голубой:
R: 10
V: 50
В: 50
Magenta:
R: 46
V: 0
В: 48
След пункт: -1.
Гамма: -1 для ночи и 0 для дня
Баланс белого:
AJ. Красный: -7
AJ. Зеленый: 0
AJ. Синий: -12
Рег. Красный: 20
Рег. Зеленый: 0
Рег. Синий: -29

Шумоподавление выкл
Motion Plus: Каждому свое для этого параметра, 5/4 выбрано настройщиком
Smart LED: Стандартный

Для просмотра материала стандартной четкости:

Режим изображения: Стандартный
Подсветка: 10
Контрастность: 95
Яркость: 45
Резкость: 35
Цвет: 50
Оттенок: без изменений
Nuance Цвета: теплый 1

Динамическая контрастность: Низкий
Уровень Черного: Низкий
Цветовое пространство: Авто
Гвоздика: -2
Гамма: 0
Баланс белого: По умолчанию

Шумоподавление выкл
Motion Plus: Стандартный
Smart LED: высокая

Источник

Настройка изображения телевизоров Samsung

Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Игорь » 04 апр 2014, 11:33

Условно настройки изображения можно разделить на 4 типа:

1. Калиброванные. Получены с помощью специального оборудования.Далеко не всегда являются идеальными, т.к. подходят для конкретного экземпляра.

2. Настройки для просмотра в яркой комнате.

3. Настройки для просмотра в темной комнате.

4. Свои настройки (для повседневного просмотра)

48H6400, 55H6400(Robert Wiley):

40H6203/46H6203/50H6203/55H6203 (Robert Wiley):

Jeff Tankersley:
Picture Mode: Movie
Backlight: 16
Contrast:95
Brightness: 48
Sharpness: 73
Color: 60
Tint: G40/R60

Advanced Settings
Dynamic Contrast: Medium.
Black Tone: Off
Flesh Tone: 0
RGB Only Mode: Off
Color Space: Auto.
White Balance (2 Point):
R-Offset: +22
G-Offset: +24
B-Offset: +42
R-Gain: +17
G-Gain: +27
B-Gain: +30
Gamma: -1

Picture Options.
Color Tone: Warm 2
Digital Clean View: Auto.
MPEG Noise Filter: Auto.
HDMI Black Level: Low.
Film Mode: Auto 2
Auto Motion Plus: Standard

46H7000/55H7000 (Robert Wiley):

Re: Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Игорь » 09 июл 2014, 19:28

Re: Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Vova Perov » 10 июл 2014, 05:19

Re: Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Игорь » 10 июл 2014, 13:10

Re: Настройка изображения телевизоров Samsung

Сообщение Игорь » 07 авг 2014, 14:38

Калибровка изображения, настройки изображения для Blu-Ray на 65HU8500 (перевод с французского)

Режим изображения: Стандартный
Подсветка: +6
Контрастность: 95
Яркость: 44
Резкость: 20 (или в зависимости от модели блу-рэй)
Соотношение сторон: по размеру экрана, исходный
Цвет: 50
Тон по умолчанию
Цветовая температура: Стандартный

Динамическая контрастность: выкл
Уровень черного: выкл
Цветовое пространство: исходный или авто
Красный:
R: 48
V: 3
B: 7
Зеленый:
R: 11
V: 49
B: 8
Синий:
R: 0
V: 4
В: 47
Желтый:
R: 50
V: 48
В: 11
Голубой:
R: 10
V: 50
В: 50
Magenta:
R: 46
V: 0
В: 48
След пункт: -1.
Гамма: -1 для ночи и 0 для дня
Баланс белого:
AJ. Красный: -7
AJ. Зеленый: 0
AJ. Синий: -12
Рег. Красный: 20
Рег. Зеленый: 0
Рег. Синий: -29

Шумоподавление выкл
Motion Plus: Каждому свое для этого параметра, 5/4 выбрано настройщиком
Smart LED: Стандартный

Для просмотра материала стандартной четкости:

Режим изображения: Стандартный
Подсветка: 10
Контрастность: 95
Яркость: 45
Резкость: 35
Цвет: 50
Оттенок: без изменений
Nuance Цвета: теплый 1

Динамическая контрастность: Низкий
Уровень Черного: Низкий
Цветовое пространство: Авто
Гвоздика: -2
Гамма: 0
Баланс белого: По умолчанию

Шумоподавление выкл
Motion Plus: Стандартный
Smart LED: высокая

Источник

42.5″ Samsung UE43KU6670 — Технические характеристики

Экран: 42.5 in, VA, Edge LED, 3840 x 2160 пикселей
Частота обновления: 50 Гц / 60 Гц
Интерполяция: 1600 PQI (Picture Quality Index)
ТВ-тюнер: Analog (NTSC/PAL/SECAM), DVB-T2, DVB-C, DVB-S2, DVB-T, DVB-S
SoC: Jazz-L
Процессор: 1000 МГц, Количество ядер: 4
Размеры: 965.2 x 565.1 x 93 мм
Вес: 10.3 кг

Марка, серия и модель

Информация о марке, серии, модели и альтернативных названиях.

Объявленный производителем размер экрана. Часто это округленное значение реального размера диагонали в дюймах.

Samsung
Серия

Название серии, к которой принадлежит модель.

KU6670
Модель UE43KU6670
Альтернативное название модели

Другие известные названия модели.

UE43KU6670U
UE43KU6679UXZG

Стойкая крем-краска для волос MATRIX Socolor.beauty — «Красивые оттенки для блондинок +уход+блеск волос!Оттенки 9AV 10 mm 10N 10 p 10sp + фото, много фото использования.постоянные Обновления отзыва !!»

Знакомство с этой краской Matrix Socolor Beauty началось еще с осени 2009 с прихода в парикмахерскую.

Плюсы: Не сушит волосы. Получаются красивые оттенки. Доступная цена на данную краску. Отличается неплохой стойкостью-до 2 месяцев. После окрашивания волосы блестят и не выглядят поврежденными.

Отмечу обьем краски-90 мл.Очень хороший обьем. Использую полностью весь,несмотря на то,что волосы не длинные.

Выкладываю фото за лето-осень 2015 г. (крашусь дома) Позже дополню фотографиями прошлых лет (окрашивание в парикмахерской)

Использование: Смешайте в пропорции 1:1 краску и окислитель (использую 3%)-по рекомендации мастера (волосы меньше повреждаются при маленьком %, время окрашивания составляет 40-45 мин при данном проценте окислителя).Нанести на сухие волосы. Сначала на прикорневую зону на 20 мин.По истечении времени распределить по всей длине.

Окрашивание оттенком 9 AV -Очень светлый блондин пепельно-перламутровый без предварительного обесцвечивания корней

До окрашивания:

Освещение возле окна:

Оттенок 10 MM очень-очень светлый блондин мокка с предварительным обесцвечиванием корней Капус http://irecommend.ru/content/yaichnaya-blondinka-i… + добавление Ампулы ХЭК

на фото: 1-до,2: обесцвечивание пудрой капус,3 -процесс окрашивания.4-итог

Оттенок после месяца после окрашивания

Окрашивание 10 Р- жемчужный с предварительным осветлением Light Master от Matrix

ОБНОВЛЕНИЕ отзыва

Решила перестать осветлять корни обесцвечивающим порошком. А перейти на окрашивание корней краской. Понимаю,что осветление может быть неоднородным,неравномерным, но мне не хочется (пока или больше не хочется) не определилась ) того выбеленного цвета, как раньше.

Вот пример:

Окрашивание корней оттенком 9AV (очень светлый блондин пепельно-перламутровый)

До окрашивания:

Использовала полтюбика краски Матрикс (50 мл) и 50 мл окислителя 6%. Смесь получилась густоватая. По совету подруги-парикмахера использовала именно 6% окислителя,но держала 35-40 минут. Кожу головы не пекло. Никаких неприятных ощущений не было.

В планах было затонировать волосы на 3% после окрашивания корней. Но после того,как смыла краску, цвет сравнялся. И тонирование отложу на неделю) Даже не на неделю.Смотрите ниже! На месяц отложила! Стойкая краска! Да и подпитывала волосы бальзамами.И делала маску кефирную(очень хорошая)

Вот как вышло). Естесственно ,и мне нравится)))

Дополнение отзыва. После последнего окрашивания корней прошел месяц.

Буйство трехцветности: у корней русый и переходы к светло-русому.

Использовала после предыдущего окрашивания оттенок 9av-40 мл + 10N (натуральный)-50 мл и 90 мл окислителя 3% в пропорции 1:1 (90:90мл). На корни нанесла на 25 мин, на волосы -20 мин.Время полной выдержки 45 мин(не более 50 мин)

После окрашивания: фото возле окна при дневном освещении(пасмурно)

Искусственное освещение:

Обновление отзыва.Дополняю фотками от 2011-2014 года.

Спасибо за внимание!

Еще один оттенок Matrix Socolor 10SP очень-очень светлый блонд серебристый жемчужный

40г краски и 40 г окислителя 3% на корни и желтизну на 30-35 минут

до:

После :

После нескольких моек «серость» подсмылась,и цвет стал светлее и чище без желтизны.

Через 2,5 недели :

Ищете доступный 4K телевизор на Android? Не забудьте об одном из главных кандидатов на покупку

Что касается показателей калибровки, то мне бы хотелось увидеть чуть большую яркость, хотя и той, что есть, хватает в большинстве случаев. Кино мы смотрим, зачастую, вечером, либо в довольно темном помещении для придания процессу просмотра киноленты некоторого антуража. Поэтому за 4К и HDR 10 можно простить и яркость с пиковым значением в 220-250 кд/м2.

Бывает ли больше? Бывает, но там, где это есть, вам предложат матрицу SVA. А это, при всей похожести названий на MVA, уже всего лишь улучшенная матрица TN с тусклой цветопередачей. Что-то подобное тому унынию, которое вы могли видеть в первых ЖК-мониторах или смартфонах эпохи, когда стоило посмотреть на экран сбоку, как в нём начинали инвертироваться цвета.

При этом с контрастностью в нашем телевизоре Haier всё в порядке, а холодноватая стандартная цветовая температура легко изменяется до вообще любой при помощи встроенных средств Android TV в настройках, без какого-то там превозмогания, как в телевизорах на «своих» системах. Можно даже выбрать какой-то наиболее оптимальный цветовой режим для ваших глаз, но, буду честен, разницы между ними большой нет. И стандартный, и яркий режимы выдают примерно одни и те же показатели в наших замерах — существенно меняется только контрастность.

Звук

За вывод звука здесь отвечают пара динамиков по 8 Вт каждый. Не самые мощные, но использованы они с умом. C их помощью телевизор дает вам окунуться в современнейшую цифровую имитацию объёмного звука без подключения системы 5.1/7.1. За это спасибо функции Simulated Surround Sound.

Да, вы все правильно прочитали. Объемный звук тут симулируется. Все дело в том, что наш слух довольно легко обмануть и нет никаких проблем заставить мозг воспринимать больше источников звука, чем их есть на самом деле. Если правильно расположить и направить динамики, то исходящий от них звук может отражаться и от других поверхностей, что добавит ощущений при просмотре. Поэтому в первое время можно даже не задумываться о том, что к телевизору стоит докупать еще и саундбар для получения более объемного звука. Хотя для полного счастья внешняя акустика не помешает, конечно. Но это уже вопросы «тюнинга», который любому телевизору будет в плюс.

Хватает ли частотного диапазона для комфортного просмотра? Да, но не стоит ожидать чего-то экстраординарного. Нижние частоты есть, но «бум» и «бам» во время перестрелки на экране вы не получите. В остальном, все прилично. Звук тут не стремится превратиться в кашу, в ток-шоу слышно разборчиво всех, даже когда люди кричат и перебивают друг друга, а корпус телевизора не дребезжит даже при выкручивании ползунка громкости до максимума.

Android TV

Одна из самых дружелюбных оболочек для телевизоров не обошла стороной героя обзора. И вот почему это хорошо.

Android TV позволяет пользователю создать полноценную экосистему, в рамках которой он может как отправлять какой-то контент на сам телевизор, так и транслировать экран смартфона целиком. Плюс возможности встроенного в ТВ Chromecast охватывают даже ваш десктопный Chrome. Понравился клип на ютьюбе? Нажали кнопку в браузере, и вот он уже на большом экране.

Что такое 8-битный, 10-битный и 12-битный цвет или глубина цвета в телевизорах?

Конечно, стандарт HDR — наиболее популярное направление в развитии современного телевидения. Эта технология была разработана Dolby Lab в 2012 году под названием Dolby Vision для телевидения премиум-класса. Его первая демонстрация на выставке CES 2014 произвела огромное впечатление на самых невозмутимых знатоков.

Как известно, Dolby Visio использует 12-битный цвет вместо традиционного 8-битного цвета, радикально увеличивая его глубину.Кроме того, технология HDR использует повышенную контрастность современных телевизоров. OLED-матрица обеспечивает это с помощью минимума черного из-за отсутствия светодиодной подсветки. Светодиодные ЖК-телевизоры обеспечивают улучшенную контрастность за счет высокой пиковой яркости и эффективной подсветки FALD (Full Array Local Dimming).

Несколько лет спустя LG, Samsung, Sharp, Sony и Vizio объединили усилия и создали 10-битный открытый стандарт HDR10. Спустя еще несколько лет компании представили HDR10 + с поддержкой динамических метаданных. Таким образом, современные телевизоры используют 8-битную Rec.709 (HD), 10-битный DCI-P3 (HDR10 и HDR10 +) и 12-битный Rec.2020 (Dolby Vision) стандарты.

В результате одновременное использование нескольких стандартов вызывает интерес к технологии кодирования цветопередачи.

Кодирование цветопередачи

Как известно, бит используется как единица хранения информации в виде «1» или «0». Соответственно, один бит может управлять пикселем для полностью черного или полностью белого цвета.

Несколько битов предоставляют информацию для формирования цветов и их оттенков.Например, 2 бита образуют 4 значения, включая 00, 01, 10 и 11. 3 бита увеличивают количество возможных комбинаций до 8, включая 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111. Таким образом, число комбинаций в двоичном коде равно 2 в степени числа битов. Например, 8-битный стандарт достигает 256 (2 в степени 8).

В целом битовая глубина определяет градацию изменений в определенном диапазоне значений. Схема наглядно демонстрирует разницу между 8-битным и 10-битным кодированием.

В цветном изображении используются красные, зеленые и синие пиксели. Каждый из них рассматривается как отдельный канал. Иногда в маркетинговых целях компании указывают количество битов не совсем правильно. Например, 8-битный режим отображения классифицируется как 24-битный «True Color» (3 цвета канала, 8 бит каждый, 3 x 8 = 24). В соответствии с этой методологией «Deep Color» (30–48 бит) фактически обеспечивает от 10 до 16 бит для каждого цвета.

Матрица

Большинство современных телевизоров имеют 8-битную матрицу, использующую систему RGB.Красный, зеленый и синий цвета создают полную гамму цветов и их оттенков. Конечно, многие компании экспериментируют в этом направлении. Например, LG использует систему WRGB с дополнительным белым в своих моделях OLED.

Sharp добавляет желтый цвет (RGBY).

Но большинство компаний продолжают использовать традиционную систему RGB, каждый цвет которой формирует до 256 субпикселей для полного пикселя с глубиной цвета 8 бит.

Спецификация большинства телевизоров включает информацию о глубине цвета или количестве отображаемых цветов.Это значение зависит от матрицы и рассчитывается следующим образом.

Например, 8-битная матрица может отображать 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 256 цветовых оттенков для каждого из трех цветов. Тогда количество возможных комбинаций будет 256 x 256 x 256 = 16 777 216 или 16,7 миллиона цветов.

Соответственно, 10-битная матрица отображает 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 1024. Далее, 1024 x 1024 x 1024 = 1,07 миллиарда цветов для каждого пикселя. Конечно, это значение влияет на реалистичность отображаемого изображения.

Технология FRC (Frame Rate Control)

Конечно, глубина цвета напрямую влияет на качество изображения и, соответственно, на цену телевизора. Поэтому компании разработали технологию увеличения глубины цвета.

8-битная матрица отображает 10-битный контент высокого качества с потерями. Технология дизеринга или управления частотой кадров (FRC) частично решает эту проблему, создавая иллюзию восприятия промежуточного цветового оттенка. В этом случае алгоритмы ТВ отображают недостающие цвета с доступной палитрой, сглаживая цветовые градиенты.Кроме того, инженеры улучшили эту технологию с помощью мерцания пикселей. Этот режим улучшает восприятие цвета, еще больше уменьшая визуализацию градиентов. Сегодня во многих моделях среднего класса используется улучшенная технология A-FRC, называемая «8bit + A-FRC». Качество их цветопередачи уступает 10-битной матрице, но превосходит 8-битную модель.

Сегодня, например, LG использует 10-битную матрицу только в моделях 9-й серии и OLED. В телевизорах 7 и 8 серии используется 8-битная матрица и технология FRC.

Конечно, сегодня поддержка HDR — один из важных критериев выбора телевизора.

Видео иллюстрирует разницу между 8-битной и 10-битной цветокоррекцией.

8-бит, 10-бит, что все это значит для ваших видео?

Цифровая фотография значительно усложнила фотоаппарат, и когда мы занялись видео, мы вошли в совершенно новый мир. Новейшие беззеркальные камеры и зеркалки — это невероятно мощные устройства для создания видео с записью 4K со скоростью до 60 кадров в секунду. Некоторые даже предлагают расширенные режимы, которые увеличивают спецификации до 10-битного через HDMI, имеют различные варианты дискретизации, включая 4: 2: 0 и 4: 2: 2, и есть много с логарифмическими или логарифмическими профилями гаммы.Переход к видео с неподвижного фото-фона может означать, что все эти настройки могут быть довольно запутанными, если вы хотите перейти к видео-функциям вашей системы, поэтому вот краткое изложение некоторых из наиболее важных, особенно с новыми вариантами, которые еще лучше и предлагают существенные обновления.

Лучшая ставка — битовая глубина

До последних двух лет получить 10-битную беззеркальную камеру было почти невозможно. Сегодня у нас есть доступные варианты, такие как Panasonic GH5S и Fujifilm X-T3, чтобы дать нам эти ранее предназначенные только для кино характеристики.Это огромное улучшение для стрелков. Повышение битовой глубины — лучший способ захвата видео самого высокого качества, включая увеличение динамического диапазона и цветопередачи. Раньше большая часть видео была ограничена 8-битным форматом, что хорошо для многих вещей, но не идеально, если вы собираетесь выполнять профессиональную работу или снимать кадры с использованием профиля гаммы журнала. Я объясню.

Цифровая беззеркальная камера Panasonic Lumix DC-GH5S Micro Four Thirds

Многие камеры могут записывать 8-битное видео внутренне. С точки зрения фотографии, это эквивалент JPEG.Теперь необработанные неподвижные изображения потребительского уровня, как правило, представляют собой 12- или 14-битные записи (некоторые профессиональные варианты обеспечивают 16-битную). Представьте, что вы работаете с JPEG и можете с трудом восстановить детали в тенях или вернуть светлые участки или даже просто изменить цвета, чтобы они выглядели лучше. Затем, когда вы открываете необработанную версию, у вас есть целый мир новых данных для работы, с которыми вы можете тянуть и тянуть, сколько душе угодно. Каждый скачок в битовой глубине — это резкое изменение данных, поэтому, хотя 10-битное видео еще не так хорошо, как необработанное, переход от 8-битного к 10-битному — это огромно.

Говоря техническим языком, 8-битный файл работает с RGB, используя 256 уровней на канал, а 10-битный скачок до 1024 уровней на канал. Это означает, что 10-битное изображение может отображать до 1,07 миллиарда цветов, а 8-битная фотография может отображать только 16,7 миллиона. Но файлы JPEG выглядят хорошо, так какая разница? Фактически, если вы собираетесь просто сохранить это на YouTube или Facebook, вам может не понадобиться более 8 бит. Если вы вообще собираетесь редактировать видео, вы можете быстро увидеть разницу.8-битное видео склонно к образованию полос, когда вы начинаете манипулировать областями, требующими плавного градиента цвета. Закат — отличный пример, потому что вы можете видеть моменты, когда он перескакивает от одного цвета к другому вместо того, чтобы делать плавный переход.

Еще одно преимущество этих дополнительных данных — использование логарифмической гаммы. Эти ультраплоские настройки максимально увеличивают динамический диапазон отснятого материала, в частности, чтобы их колорист мог выделить столько деталей, сколько им нужно, чтобы получить желаемый вид.Это, очевидно, требует больших манипуляций при публикации, потому что это практически невозможно смотреть прямо из камеры. С 10-битным режимом у вас будет больше цвета для работы и более плавные переходы, а это значит, что вы можете делать больше во время работы с ним.

Еще одно последнее замечание, когда дело доходит до глубины цвета: то, что камера может это делать, не означает, что так будет всегда. Важно выяснить, возможна ли 10-битная запись только с помощью внешнего записывающего устройства. Многие камеры не могут обрабатывать все эти несжатые данные внутренне — возьмите Nikon Z6 и Canon EOS R в качестве примеров — поэтому они будут отправлять сигнал прямо через выход HDMI, который является 10-битным, который затем может быть захвачен внешними устройствами, такими как как Atomos Ninja V.Теперь возникает вопрос, окупаются ли эти дополнительные расходы и вес для вашей съемки. В отпуске и снимаете видеоблог? Возможно нет. Снимая короткометражку, вы планируете участвовать в фестивалях? Определенно помогает. Работаете над документальным фильмом в удаленном месте? Может быть? Зависит от ваших ресурсов и потребностей для конкретной съемки.

Atomos Ninja V 5-дюймовый монитор записи HDMI 4K

Если вы хотите / нуждаетесь в наилучшем качестве, убедитесь, что вы выбираете более высокую битовую глубину, потому что они будут иметь наибольшее влияние на ваш отснятый материал.

Субдискретизация цветности, Sidekick битовой глубины

Рядом с битовой глубиной обычно находится строка чисел в виде строк 4: 2: 2 или 4: 2: 0 или, если вам повезет, 4: 4: 4. Он называется субдискретизацией цветности и указывает, сколько информации о цвете записывается на уровне пикселей. Как правило, видео может уйти с меньшим цветовым разрешением, поскольку оно может производить выборку из близлежащих пикселей для создания полного изображения, которое выглядит очень хорошо. 4: 4: 4 является лучшим и означает, что субдискретизация не происходит, то есть каждый пиксель имеет свою собственную информацию о цвете.4: 2: 2 очень распространен, и его сокращение — уменьшение вдвое горизонтального разрешения при сохранении полного вертикального разрешения. 4: 2: 0 — это, пожалуй, то, что большинство людей видит при внутренней записи на беззеркальную камеру или зеркальную камеру — это вдвое уменьшает как вертикальное, так и горизонтальное разрешение. Помните, что это относится только к разрешению цвета, а не к яркости.

Когда вы посмотрите видео, вы, скорее всего, не заметите здесь различий. Многие видео заканчиваются в спецификации low 4: 2: 0. Это отличный способ снизить скорость передачи данных.Это может повлиять на четкость краев или контрастные цвета. Когда вы удаляете какое-то цветовое разрешение, в конечном итоге происходит то, что игрок должен оценить промежуточные значения на основе ближайших сохраненных значений. Если значения контрастные, это может привести к их смешиванию, когда вы этого не хотите, размывая края. Это может не сильно повлиять на съемку в реальном мире; однако все становится сложнее, когда вы публикуете сообщения.

Это имеет значение, если у вас есть изображение с большим количеством текста и мелким шрифтом, которое должно оставаться разборчивым, или если вы работаете с зелеными экранами и пытаетесь вытащить чистый ключ.Вам нужны дополнительные детали цвета и четкость, чтобы края не переходили друг в друга. Это также приводит к появлению тех видимых блочных артефактов, которые могут проявляться в движении, потому что суммированные пиксели не всегда удобно возвращаются в плавные или резкие переходы. Чем меньше у вас сжатие, тем лучше.

Некоторые камеры предоставляют возможность выбора или требуют внешнего монитора для улучшения субдискретизации. Хорошим примером является Fujifilm X-T3, который предлагает внутреннюю запись 4K в 10-битном формате 4: 2: 0, требуя внешнего записывающего устройства для 4: 2: 2.На выезде внутренняя запись сделает свое дело, в то время как для студийной работы и работы со спецэффектами может потребоваться записывающее устройство, обеспечивающее преимущества формата 4: 2: 2. Опять же, необходимость в улучшении семплирования будет зависеть от вашей конкретной съемки, хотя неплохой золотой серединой является 4: 2: 2. Пока вы все хорошо освещаете и понимаете пост-процесс, нажатие клавиш должно быть нормальным.

Беззеркальная цифровая камера FUJIFILM X-T3

Это краткий обзор глубины цвета и субдискретизации, а также того, как это может повлиять на ваш рабочий процесс.Надеюсь, вы сможете лучше использовать свою камеру или выбрать лучшую систему для следующего обновления. Любые вопросы? Обязательно оставьте их ниже, в разделе комментариев!

Матрицы преобразования цвета в цифровых камерах: учебное пособие

1.

Введение

Рассмотрите возможность преобразования сцены, снятой цифровой камерой в необработанном пространстве камеры, в цифровое изображение, подходящее для отображения с использованием цветового пространства, ориентированного на вывод. По крайней мере, есть два принципиально важных вопроса, которые необходимо решить, пытаясь правильно воспроизвести внешний вид цвета.Во-первых, функции отклика цифровых фотоаппаратов отличаются от функций зрительной системы человека (HVS). Широко используемый подход к этой проблеме состоит в том, чтобы рассматривать цветовые пространства как векторные пространства и учитывать различия в ответах путем введения матрицы преобразования цвета. Типом матрицы преобразования цвета, который обычно встречается, является матрица характеристик 3 × 3 T_, которая определяет линейную взаимосвязь между необработанным пространством камеры и эталонным цветовым пространством CIE XYZ:

В общем, необработанные пространства камеры не являются колориметрическими, поэтому приведенное выше преобразование приблизительное.Взаимосвязь может быть оптимизирована для данного источника света путем минимизации ошибки цвета. Примечательно, что это означает, что оптимальная T_ зависит от характера источника света сцены, 1 , 2 , включая его точку белого (WP). Методология характеристики для определения оптимального T_ описана в разд. 2.4, вместе с иллюстрацией того, как T_ следует нормализовать на практике.

Вторая проблема, которую необходимо решить, — это восприятие сцены освещения WP.Хотя различные механизмы адаптации, используемые HVS, сложны и не до конца понятны, считается, что HVS естественным образом использует механизм хроматической адаптации для регулировки своего восприятия WP освещения сцены для достижения постоянства цвета при различных условиях освещения. 3 , 4 Поскольку датчики цифровой камеры не адаптируются естественным образом, неправильный баланс белого (WB) будет возникать, когда WP освещения сцены отличается от эталонного белого цветового пространства, связанного с выходом, используемого для кодировать выходное изображение, созданное камерой.Как показано в разд. 3, цифровые камеры должны пытаться имитировать этот механизм хроматической адаптации, используя соответствующее преобразование хроматической адаптации (CAT).

Как обсуждалось в разд. 4, современные смартфоны и коммерческие необработанные преобразователи обычно вычисляют оптимальную характеристическую матрицу T_ путем интерполяции между двумя предварительно установленными характеристическими матрицами в соответствии с оценкой WP освещения сцены, и CAT реализуется после применения T_. В традиционных цифровых камерах преобразование цвета обычно переформулируется в терминах множителей необработанных каналов и матриц поворота цвета R_.Этот подход предлагает несколько преимуществ, как обсуждалось в разд. 5. Аналогичный, но более простой в вычислительном отношении подход используется конвертером исходных файлов DCRaw с открытым исходным кодом, как обсуждалось в разд. 6. Конвертер цифровых негативов Adobe ® с открытым исходным кодом (DNG) предлагает два метода преобразования цветов, и природа цветовых матриц Adobe и прямых матриц обсуждается в разд. 7. Наконец, в разд. 8.

2.

Camera Raw Space

2.1.

Gamut

Необработанное пространство камеры для данной модели камеры возникает из ее набора функций спектральной чувствительности или функций отклика камеры:

Eq.(2)

Ri (λ) = QEi (λ) eλhc, где e — заряд элемента, λ — длина волны, h — постоянная Планка, а c — скорость света. Внешний квантовый выход для мозаики i определяется формулой

Eq. (3)

QEi (λ) = TCFA, i (λ) η (λ) T (λ) FF, где TCFA, i — функция пропускания матрицы цветных фильтров (CFA) для мозаики i, η (λ) — заряд эффективность сбора или внутренняя квантовая эффективность фотоэлемента, а T (λ) — функция пропускания границы раздела SiO2 / Si. 5 Коэффициент заполнения определяется как FF = Adet / Ap, где Adet — это светочувствительная область обнаружения на фотосайте, а Ap — это площадь фотосайта.Спектральная полоса пропускания камеры должна идеально соответствовать видимому спектру, поэтому требуется фильтр, блокирующий инфракрасное излучение.

Аналогично функциям отклика конуса глаза HVS, которые можно интерпретировать как определение количества основных цветов конуса глаза, которые глаз использует для восприятия цвета при заданном λ, функции отклика камеры можно интерпретировать как указание количества основные цвета необработанного пространства камеры на каждом λ. Например, измеренные функции отклика камеры Nikon D700 показаны на рис.1. Однако необработанное пространство камеры является колориметрическим только в том случае, если выполняется условие Лютера-Айвза, 7 9 , что означает, что функции отклика камеры должны быть точным линейным преобразованием функций отклика конуса глаза, которые косвенно представлены как линейное преобразование из функций сопоставления цветов CIE для стандартного наблюдателя.

Рис. 1

Функции отклика камеры Nikon D700. Пиковая спектральная чувствительность нормирована на единицу.Данные получены из исх. 6.

Хотя функции отклика конуса глаза подходят для захвата деталей с помощью простого объектива человеческого глаза, в цифровых камерах используются составные линзы, которые были скорректированы на хроматическую аберрацию. Следовательно, функции отклика камеры разработаны с учетом других соображений. 10 , 11 Например, лучшее соотношение сигнал-шум достигается за счет уменьшения перекрытия функций отклика, что соответствует характеристической матрице с меньшими недиагональными элементами. 10 12 Действительно, незначительные цветовые ошибки могут быть заменены на лучшее соотношение сигнал / шум. 10 13 С другой стороны, повышенная корреляция в измерении длины волны может улучшить производительность процедуры цветовой демозаики. 14 Из-за таких компромиссов, наряду с ограничениями производства фильтров, функции отклика камеры на практике не являются точными линейными преобразованиями функций отклика глазного конуса.Следовательно, необработанные пространства камеры не являются колориметрическими, поэтому камеры показывают метамерную ошибку. Метамеры — это разные спектральные распределения мощности (SPD), которые HVS воспринимают как один и тот же цвет при просмотре в одинаковых условиях. Камеры с метамерной ошибкой дают разные цветовые отклики на эти метамеры. Метамерная ошибка камеры может быть определена экспериментально и количественно с помощью индекса метамерии чувствительности цифровой фотокамеры (DSC / SMI). 8 , 15

На рисунке 2 показан спектральный локус HVS на диаграмме цветности xy, которая представляет собой двумерную проекцию цветового пространства CIE XYZ, описывающую относительные пропорции значений трехцветности.Обратите внимание, что сам спектральный локус имеет форму подковы, а не треугольника из-за того, что перекрытие функций отклика глаз-конус предотвращает независимую стимуляцию глазных колбочек, поэтому цветности, соответствующие координатам цветности (x, y), расположены за пределами спектральные локусы невидимы или воображаемы, поскольку они более насыщены, чем чистые цвета спектра. Цветовой охват необработанного пространства камеры Nikon D700 также показан на рис. 2 и сравнивается с несколькими стандартными цветовыми пространствами для вывода, а именно sRGB, 16, Adobe ® RGB, 17 и ProPhoto RGB. 18 Из-за положений основных цветов необработанного пространства камеры на диаграмме цветности xy, некоторые области гаммы необработанного пространства камеры не достигают спектрального геометрического места HVS, поскольку эти области лежат за пределами треугольной формы, доступной для аддитивных линейных комбинаций три праймериз. Кроме того, заметным следствием метамерной ошибки камеры является то, что необработанная пространственная гамма камеры искажается от треугольной формы, доступной для аддитивных линейных комбинаций трех основных цветов.Некоторые области даже вытеснены за пределы треугольника, доступного для цветового пространства CIE XYZ. 19 См. Исх. 19 для дополнительных примеров.

Рис. 2

Палитра необработанного пространства камеры для Nikon D700 (голубая заштрихованная область), нанесенная на диаграмму цветности xy. Цветовая гамма не является идеальным треугольником, поскольку нарушается условие Лютера-Айвса, что также объясняет, почему определенные области выталкиваются за пределы треугольника, доступного для цветового пространства CIE XYZ, определенного основными цветами, расположенными в (0,0), (0,1 ) и (1,0).Граница серой заштрихованной области в форме подковы определяет спектральное местоположение HVS. Насыщенность уменьшается по мере удаления от спектрального локуса внутрь. Для сравнения указаны (треугольные) гаммы нескольких цветовых пространств, относящихся к стандартному выводу.

Для определения гаммы необработанного пространства камеры первым шагом является измерение функций отклика камеры с использованием монохроматора на дискретном наборе длин волн в соответствии с методом A стандарта ISO 17321-1. 15 Для каждой длины волны функции отклика камеры выдают необработанные относительные трехцветные значения RGB в необработанном пространстве камеры.Второй шаг — преобразовать RGB в относительные значения CIE XYZ путем применения матрицы характеристик, которая удовлетворяет уравнению. (1). Впоследствии координаты цветности (x, y), соответствующие спектральному геометрическому пространству необработанного пространства камеры, могут быть вычислены с использованием обычных формул, x = X / (X + Y + Z) и y = Y / (X + Y + Z ).

Поскольку данная матрица характеристик оптимизирована для использования с осветительным прибором, то есть освещением сцены, используемым для выполнения характеристики, другим следствием метамерной ошибки камеры является то, что необработанная пространственная гамма камеры может изменяться в зависимости от применяемой матрицы характеристик.Цветовой охват необработанного пространства камеры Nikon D700, показанный на рис. 2, был получен с использованием матрицы характеристик, оптимизированной для источника света D65 CIE. На рисунке 3 показано, как изменяется цветовая гамма, когда вместо нее применяется матрица характеристик, оптимизированная для источника A CIE.

Рис. 3

То же, что и на рис. 2, за исключением того, что для получения необработанного пространственного охвата камеры использовалась матрица характеристик, оптимизированная для источника света CIE A, а не матрица характеристик, оптимизированная для источника света CIE D65.

2.2.

Необработанные значения

Значения цвета в необработанном пространстве камеры выражаются в виде цифровых исходных значений для каждого необработанного цветового канала, которые аналогичны трехцветным значениям в цветовом пространстве CIE. Для CFA, который использует три типа цветных фильтров, таких как CFA Байера, 20 необработанные значения, выраженные с использованием единиц, относящихся к выходу, то есть данных / цифровых чисел (DN) или аналого-цифровых единиц, относятся к следующим набор необработанных каналов, обозначенных здесь каллиграфическими символами:

Eq.(4)

[nDN, 1nDN, 2nDN, 3nDN, 4] = [RG1G2B]. Хотя здесь для представления блока Байера использовалась векторная нотация, истинный необработанный вектор пикселей получается только после выполнения цветной демозаики в в этом случае с каждым фотосайтом будет связано четыре необработанных значения. CFA Байера использует в два раза больше зеленых фильтров, чем красный и синий, что означает, что в целом будут получены два значения G1 и G2, связанные с разными позициями в каждом блоке Байера. Это выгодно с точки зрения общего отношения сигнал / шум, поскольку фотосайты, принадлежащие зеленой мозаике, более эффективны с точки зрения фотопреобразования.Кроме того, шаблон Байера является оптимальным с точки зрения уменьшения артефактов наложения спектров, когда три типа фильтров расположены на квадратной сетке. 14 Хотя считается, что большее количество зеленых фильтров обеспечивает повышенное разрешение для сигнала яркости, поскольку стандартная функция яркости 1924 CIE для пиков фотопического зрения при 555 нм, 20 утверждалось, что CFA Байера с двукратным больше синих пикселей, чем красных и зеленых было бы оптимальным для этой цели. 14 При демозаике необработанных данных, соответствующих стандартному CFA Байера, окончательный результат покажет ложные лабиринты или сетки, если соотношение между G1 и G2 изменяется по изображению. 21 Программные необработанные преобразователи могут усреднять G1 и G2 вместе, чтобы устранить такие артефакты. 21

Поскольку в принципе существует только три функции отклика камеры, R1 (λ), R2 (λ) и R3 (λ), цветовая характеристика для байеровского CFA рассматривает G1 и G2 как один канал, G. Необработанные значения можно выразить следующим образом:

Ур.(5)

R = k∫λ1λ2R1 (λ) E˜e, λdλ, G = k∫λ1λ2R2 (λ) E˜e, λdλ, B = k∫λ1λ2R3 (λ) E˜e, λdλ. Функции отклика камеры определены формулой. (2) интегрирование производится по спектральной полосе пропускания камеры, E˜e, λ — средняя спектральная освещенность на фотосайте, а k — постоянная величина. Выражения для E˜e, λ и k приведены в Приложении.

Фактические необработанные значения, полученные на практике, представляют собой квантованные значения, смоделированные путем взятия целой части уравнения. (5). При преобразовании из необработанного пространства камеры полезно нормализовать исходные значения до диапазона [0,1] путем деления уравнения.(5) необработанной точкой отсечения, которая является наивысшим доступным DN.

2.3.

Эталонный белый

Используя приведенную выше нормализацию, эталонный белый цвет необработанного пространства камеры определяется единичным вектором

, выраженным в терминах значений тристимула CIE XYZ или координат цветности (x, y) с Y = 1, эталонный белый необработанного пространства камеры — это WP освещения сцены, которая дает максимально равные исходные значения для нейтрального объекта. (WP SPD определяется трехцветными значениями CIE XYZ, которые соответствуют 100% нейтральному диффузному отражателю, освещенному этим SPD.)

Отсюда следует, что эталонный белый цвет необработанного пространства камеры в принципе можно определить экспериментально, найдя источник света, который дает равные исходные значения для нейтрального объекта. Обратите внимание, что если для декодирования необработанного файла используется конвертер RAW с открытым исходным кодом DCRaw, необходимо отключить WB. С точки зрения колориметрии CIE, эталонный белый цвет необработанного пространства камеры формально определяется формулой

Eq. (7)

[X (WP) Y (WP) Z (WP)] сцена = T_ [R (WP) = 1G (WP) = 1B (WP) = 1] сцена, где Y (WP) = 1 и нижние индексы означают, что WP — это точка освещения сцены.Матрица характеристик 3 × 3 T_ преобразуется из необработанного пространства камеры в CIE XYZ и должна быть оптимизирована для требуемого освещения сцены. Оптимальное значение T_ на данном этапе неизвестно, но в принципе его можно определить с помощью процедуры оптимизации, описанной в разд. 2.4.

Хотя цветовые пространства CIE используют нормализованные единицы, так что их эталонные белые цвета соответствуют WP стандартных источников света CIE, необработанные пространства камеры не нормализуются естественным образом таким образом. Следовательно, эталонный белый цвет необработанного пространства камеры не обязательно является нейтральным цветом, поскольку он обычно расположен далеко от планковского локуса и поэтому не обязательно имеет связанную коррелированную цветовую температуру (CCT).

Обратите внимание, что WP может быть связан с CCT при условии, что его координаты цветности (x, y) достаточно близки к планковскому локусу, но существует много таких координат, которые соответствуют одной и той же CCT. Чтобы различать их, может быть присвоено значение Duv, неофициально называемое цветовым оттенком. 22 Это определяется путем преобразования (x, y) в координаты цветности (u, v) на диаграмме цветности UCS CIE 1960, 23 , 24 , где изотермы нормальны для локуса Планка.В этом представлении CCT является допустимой концепцией только для координат (u, v), расположенных на расстоянии от планковского локуса, которое находится в пределах Duv = ± 0,05 вдоль изотермы.

Eq. (8)

[R (WP) = 0,8878G (WP) = 1,0000B (WP) = 0,4017] A = T_A − 1 [X (WP) = 1,0985Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 0.3558] A [R (WP) = 0,4514G (WP) = 1,0000B (WP) = 0,8381] D65 = T_D65−1 [X (WP) = 0,9504Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 1,0888] D65, где T_A и T_D65 — это примерные характеристические матрицы, оптимизированные для осветительных приборов CIE A и D65, соответственно. Как показано на рис. 4, WP этих стандартных источников света очень близки к планковскому локусу. Источник света A имеет CCT = 2856 K и Duv = 0,0, а источник света D65 имеет CCT = 6504 K и Duv = 0,0032. Очевидно, что приведенные выше необработанные значения Nikon D700 сильно отличаются от единичного вектора необработанного пространства камеры, и в обоих случаях необходимо применить большие множители к необработанным значениям красных и синих пикселей.Эти множители известны как умножители необработанных каналов, поскольку они обычно применяются к необработанным красным и синим каналам перед цветовой демозаикой как часть стратегии преобразования цвета, используемой внутренними механизмами обработки изображений традиционных цифровых камер.

Рис. 4

Расчетные эталонные белые пространства необработанных пространств фотокамер Nikon D700 и Olympus E-M1 по сравнению с WP осветительных приборов CIE A и D65. Планковский локус представлен черной кривой. Цветом отображаются только видимые цветности, содержащиеся в цветовом пространстве sRGB.

Оценку эталонного белого Nikon D700 можно получить, аппроксимируя уравнение. (7) с использованием легко доступной матрицы характеристик вместо T_. Применение T_A дает (x, y) = (0,3849,0,3058), что соответствует Duv = -0,0378. Это связано с CCT = 3155 K, так как значение Duv находится в пределах допустимого предела, но на рис. 4 показано, что цветовой оттенок является сильным пурпурным. Это справедливо для типичных пространств необработанного снимка в целом. 21 Аналогичная оценка для камеры Olympus E-M1 дает (x, y) = (0.3599,0,2551), что соответствует Duv = −0,0637. У этого нет связанной CCT, а цветовой оттенок — очень сильный пурпурный.

Хотя тот факт, что эталонные белые цвета необработанного пространства камеры не являются нейтральными с точки зрения колориметрии CIE, не имеет отношения к окончательному воспроизведенному изображению, он будет показан в разд. 5 видно, что эталонный белый цвет необработанного пространства камеры используется в качестве полезного промежуточного шага в стратегии преобразования цвета, используемой в традиционных цифровых камерах.

2.4.

Цветовая характеристика камеры

Вспомните линейное преобразование из необработанного пространства камеры в CIE XYZ, определенное уравнением.(1):

, где T_ — характеристическая матрица 3 × 3:

Eq. (9)

T _ = [T11T12T13T21T22T23T31T32T33]. Преобразование цветов является приблизительным, поскольку условие Лютера-Айвса не выполняется точно. Как упомянуто во введении, T_ может быть оптимизирован для характеристического источника света, то есть освещения сцены, используемого для выполнения характеризации. 1 , 2 Оптимальная матрица T_ зависит от самого SPD, но в значительной степени зависит от характеристического освещения WP при условии, что источник света является представителем реального SPD.

Матрицы характеристик, оптимизированные для известных источников света, могут быть определены с помощью процедур минимизации цветовых ошибок, основанных на фотографиях, сделанных на стандартной цветовой диаграмме. 2 Хотя были разработаны различные методы минимизации, включая методы сохранения WP, 26 процедура, описанная ниже, основана на стандартизированном методе B ISO 17321-1. 15

Обратите внимание, что ISO 17321-1 использует обработанные изображения, выводимые камерой, а не необработанные данные, и, следовательно, требует инверсии функции оптоэлектронного преобразования камеры (OECF). 27 OECF определяет нелинейную взаимосвязь между освещенностью на плоскости датчика и уровнями цифрового вывода видимого выходного изображения, такого как файл JPEG, созданный камерой. Чтобы обойти необходимость экспериментального определения OECF, ниже описывается вариант метода B из ISO 17321-1. В этом методе используется конвертер исходных данных с открытым исходным кодом DCRaw для декодирования необработанного файла, чтобы необработанные данные можно было использовать напрямую. 28 , 29

  • 1.Сделайте снимок таблицы цветов, освещенной указанным источником света. Поскольку исходные значения масштабируются линейно, важны только их относительные значения. Однако число f N и продолжительность экспозиции t следует выбирать так, чтобы избежать клиппирования.

  • 2. Рассчитайте относительные значения тристимула XYZ для каждого участка цветовой диаграммы:

    Eq. (10)

    X = k∫λ1λ2x¯ (λ) Ee, λR (λ) dλY = k∫λ1λ2y¯ (λ) Ee, λR (λ) dλZ = k∫λ1λ2z¯ (λ) Ee, λR (λ) dλ , где Ee, λ — спектральная освещенность, падающая на цветовую диаграмму, измеренная с помощью спектрометра; x¯ (λ), y‾ (λ) и z¯ (λ) — функции согласования цветов цветового пространства CIE XYZ; и интегрирование дискретизируется в сумму с шагом 10 нм и ограничивает λ1 = 380 нм и λ2 = 780 нм.Если не используется трехцветный колориметр, расчет требует знания спектральной отражательной способности каждого участка. Спектральная отражательная способность в приведенных выше уравнениях обозначена R (λ), и ее не следует путать с функциями отклика камеры. Константу нормализации k можно выбрать так, чтобы Y находился в диапазоне [0,1] с использованием белого пятна в качестве белого эталона.
  • 3. Получите линейное выходное изображение с демозаикой прямо в необработанном пространстве камеры без преобразования в любое другое цветовое пространство.Гамма-кодирование, кривые тона и баланс белого должны быть отключены. Поскольку настоящий метод позволяет обойтись без необходимости определять и инвертировать OECF, очень важно отключить WB; в противном случае к необработанным каналам могут применяться множители сырых каналов. При использовании конвертера RAW с открытым исходным кодом DCRaw подходящей командой является

    dcraw -v -r 1 1 1 1-o 0 -4 -T filename. Это дает 16-битный линейный выходной файл TIFF с демозаикой в ​​необработанном пространстве камеры. Если вы работаете с необработанными каналами, а не с необработанными пиксельными векторами с демозаикой, подходящей командой является dcraw -v -D -4 -T filename.Вышеупомянутые команды DCRaw объяснены в таблице 3.
  • 4. Измерьте средние значения R, G и B по блоку пикселей 64 × 64 в центре каждого фрагмента. Затем каждый патч может быть связан с соответствующим средним необработанным вектором пикселей.

  • 5. Постройте матрицу A_ 3 × n, содержащую векторы цветового пространства XYZ для каждого фрагмента 1,…, n в виде столбцов:

    Eq. (11)

    A _ = [X1X2 ⋯ XnY1Y2 ⋯ YnZ1Z2 ⋯ Zn]. Точно так же постройте матрицу B_ 3 × n, содержащую соответствующие необработанные векторы пикселей в виде столбцов:

    Eq.(12)

    B _ = [R1R2 ⋯ RnG1G2 ⋯ GnB1B2 Bn].
  • 6. Оцените характеристическую матрицу 3 × 3 T_, которая преобразует B_ в A_:

    Предварительное решение получается с использованием минимизации линейных наименьших квадратов: 2 , 15

    Ур. (14)

    T_ = A_B_T (B_B_T) -1, где верхний индекс T обозначает оператор транспонирования.
  • 7. Используйте предварительную оценку T_ для вычисления нового набора оцененных значений тристимула CIE XYZ A_ ‘в соответствии с формулой. (13).Преобразуйте A_ и A′_ в перцептивно однородное эталонное цветовое пространство CIE LAB и вычислите цветовую разность ΔEi между оцененными значениями трехцветного стимула и реальными значениями трехцветного стимула для каждого фрагмента i. Набор {ΔEi} можно использовать для вычисления DSC / SMI. 8 , 15 Обратите внимание, что для точного удовлетворения условия Лютера-Айвса необходимо, чтобы A _ ′ = A_, и в этом случае будет получен балл DSC / SMI, равный 100.

  • 8. Оптимизируйте T_, минимизируя {ΔEi}, используя метод нелинейной оптимизации, рекомендованный ISO 17321-1.Окончательный DSC / SMI определяет окончательную потенциальную цветовую ошибку. В идеале, включите ограничение, которое сохраняет характеристический источник света WP.

  • 9. Масштабируйте окончательный T_ в соответствии с нормализацией, необходимой для его практического применения. Это обсуждается ниже.

Если WB был отключен на шаге 3, характеристическая матрица T_ может использоваться с произвольным освещением сцены. Тем не менее, оптимальные результаты будут получены для освещения сцены с WP, который точно соответствует таковому у характеристического источника света.

На рисунке 5 показано, как матричные элементы оптимизированной матрицы характеристик изменяются в зависимости от CCT характеристического источника света для камеры Olympus E-M1.

Рис. 5

Изменение элементов матрицы характеристической матрицы для камеры Olympus E-M1 в зависимости от характеристического источника света CCT.

Для той же камеры на рис. 6 (a) показана фотография цветовой диаграммы в необработанном пространстве камеры, сделанная при освещении D65. Когда значения RGB необработанного пространства камеры интерпретируются как значения RGB в цветовом пространстве sRGB для целей отображения без применения какой-либо матрицы цветовых характеристик, проявляется сильный оттенок зеленого цвета, который возникает из-за большей пропускания зеленого фильтра Байера.На рисунке 6 (b) показана та же фотография, преобразованная в цветовое пространство sRGB путем применения оптимизированной матрицы характеристик T_, за которой следует матрица, преобразующая цвета из цветового пространства CIE XYZ в sRGB. Видно, теперь цвета отображаются правильно.

Рис. 6

(a) Фотография цветовой диаграммы в необработанном пространстве камеры, сделанная при освещении D65. (b) Та же фотография, преобразованная в цветовое пространство sRGB.

2,5.

Нормализация матрицы характеристик

Нормализация матрицы характеристик относится к масштабированию всей матрицы таким образом, чтобы все элементы матрицы масштабировались одинаково.Типичная нормализация, применяемая на практике, заключается в том, чтобы гарантировать, что матричные карты между характеризующим источником света WP, выраженным с использованием цветового пространства CIE XYZ, и необработанным пространством камеры, так что необработанные данные просто насыщаются, когда 100% нейтральный диффузный отражатель фотографируется под характеризующим источником света. . Зеленый необработанный канал обычно насыщается первым.

Например, если характеристический источник света — D65, то T_ может быть нормализовано так, что его обратное значение обеспечит следующее отображение:

Eq.(15)

[R (WP) G (WP) B (WP)] D65 = T_ − 1 [X (WP) = 0,9504Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 1,0888] D65, где max {R ( WP), G (WP), B (WP)} = 1. Поскольку необработанный зеленый канал обычно первым насыщается при большинстве типов освещения, обычно бывает, что G (WP) = 1, тогда как R (WP) <1 и B (WP) <1.

Например, матрицы характеристик Olympus E-M1, используемые на рис. 5 для калибровочных осветительных приборов 4200 и 6800 K, определяются формулой

Eq. (16)

T_4200 K = [0,86800,33950,21330,28830,8286-0,02160.0425−0.26471.7637], T_6800 K = [1.21050.25020.18820.45860.8772−0.13280.0936−0.27881.9121]. Эти матрицы нормализованы так, что WP характеристического источника света отображается в исходные значения, где зеленый необработанный канал только достигает насыщения. :

Ур. (17)

[R (WP) = 0,6337G (WP) = 1,0000B (WP) = 0,5267] 4200 K = T_4200 K − 1 [X (WP) = 1,0019Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 0,6911 ] 4200 K, [R (WP) = 0,4793G (WP) = 1,0000B (WP) = 0,7312] 6800 K = T_6800 K − 1 [X (WP) = 0,9682Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 1,1642 ] 6800 K.

3.

Баланс белого

Замечательным свойством HVS является его способность естественным образом приспосабливаться к условиям окружающего освещения.Например, если на снимке, освещенном дневным светом, установить 100% нейтральный диффузный отражатель, отражатель будет иметь нейтральный белый цвет. Позже в тот же день, когда происходит изменение цветности или CCT освещения сцены, можно ожидать, что цвет отражателя изменится соответствующим образом. Однако отражатель по-прежнему будет иметь нейтральный белый цвет. Другими словами, воспринимаемый цвет объектов остается относительно постоянным при различных типах освещения сцены, что известно как постоянство цвета. 3 , 4

Механизм хроматической адаптации, с помощью которого HVS обеспечивает постоянство цвета, сложен и не до конца понятен, но упрощенное объяснение состоит в том, что HVS стремится снизить цветность источника света. 30 Еще в 1902 году фон-Крис постулировал, что это достигается за счет независимого масштабирования каждой функции отклика конуса глаза. 3 , 4 Цветовой стимул, который наблюдатель, адаптированный к окружающим условиям, считает нейтральным белым (идеально ахроматическим со 100% относительной яркостью), определяется как адаптированный белый. 31

Поскольку функции отклика камеры естественным образом не имитируют HVS за счет дисконтирования цветности освещения сцены, выходное изображение будет выглядеть слишком теплым или слишком холодным, если оно отображается с использованием освещения с WP, которое не соответствует адаптированному белому для фотографической сцены во время съемки. Это известно как неправильный баланс белого. Проблема может быть решена путем реализации следующей вычислительной стратегии.

  • 1. Сообщите камере об адаптированном белом цвете, прежде чем делать снимок.Из-за сложной зависимости истинно адаптированного белого цвета от окружающих условий, эта задача на практике заменяется более простой, а именно — идентифицировать освещение сцены WP. Например, предустановка баланса белого, соответствующая освещению сцены, может быть выбрана вручную, оценка CCT освещенности сцены может быть введена вручную, или камера может вычислить свою собственную оценку путем анализа необработанных данных с использованием автоматической функции баланса белого. Во всех случаях оценка камеры для WP освещения сцены известна как нейтральный 32 камеры или принятый белый (AW). 31 (Этот этап оценки освещенности не следует путать с WB. Оценка освещенности относится к вычислительным подходам, используемым автоматической функцией WB для оценки освещенности сцены WP. Очень простой подход к оценке освещенности — это метод «серого мира», 33 , который предполагает, что среднее значение всех цветов сцены окажется ахроматическим.Другой простой подход состоит в предположении, что самый яркий белый, вероятно, будет соответствовать освещению сцены WP. 34 Однако практические алгоритмы оценки освещенности намного сложнее. 35 , 36 )

  • 2. Выберите стандартный эталонный белый цвет, который будет использоваться при отображении выходного изображения. Если изображение будет отображаться с использованием стандартного цветового пространства, связанного с выводом, такого как sRGB, выбранный эталонный белый будет соответствовать цветовому пространству с указанием вывода, которым в случае sRGB является источник света CIE D65.

  • 3.Хроматически адаптируйте цвета изображения, адаптируя оценку WP освещения сцены (AW) так, чтобы он стал опорным белым для выбранного цветового пространства, относящегося к выходу. Этот шаг балансировки белого достигается применением CAT.

CAT необходимо применять как часть общего преобразования цвета из необработанного пространства камеры в выбранное цветовое пространство, относящееся к выходу. Существуют разные подходы к объединению этих компонентов. Типичный подход, используемый в науке о цвете, — это преобразование из необработанного пространства камеры в CIE XYZ, применение CAT, а затем преобразование в выбранное цветовое пространство, указанное на выходе.В случае sRGB,

Eq. (18)

[RLGLBL] D65 = M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_ [RGB] сцена, где T_ — это матрица характеристик, которая преобразует необработанное пространство камеры в CIE XYZ и оптимизирована для сцены AW, матрица CAT_AW → D65 в цветовом пространстве CIE XYZ применяется CAT, который адаптирует AW к эталонному белому D65 цветового пространства sRGB, и, наконец, M_sRGB-1 — это матрица, которая преобразует из CIE XYZ в линейную форму цветового пространства sRGB:

Eq . (19)

M_sRGB − 1 = [3,24 · 10−1.5374-0.4986-0.96921.87600.04160.0556-0.20401.0570]. В частности, AW в необработанном пространстве камеры сопоставляется с эталонным белым цветовым пространством, указанным на выходе, определенным единичным вектором в цветовом пространстве, указанном на выходе. :

Ур. (20)

[RL = 1GL = 1BL = 1] D65 = M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_ [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена. Когда закодированное выходное изображение просматривается на откалиброванном мониторе. , объект сцены, который HVS считал белым во время съемки, теперь будет отображаться с использованием эталонного белого цвета D65.В идеале окружающие условия просмотра должны соответствовать условиям, определенным как подходящие для просмотра цветового пространства sRGB.

Если оценка WP освещения сцены далека от истинного WP освещения сцены, то для HVS будет очевиден неверный WB. Если оценка CCT освещенности сцены выше, чем истинная CCT, фотография будет выглядеть слишком теплой. И наоборот, если оценка CCT освещенности сцены ниже, чем истинная CCT, тогда фотография будет выглядеть слишком холодной.

На рисунке 7 (а) показана фотография цветовой диаграммы, сделанная при вольфрамовом освещении 2700 K CCT с помощью камеры Olympus E-M1.Матрица характеристик T_ была применена для преобразования цветов в CIE XYZ, а затем M_sRGB-1 для преобразования цветов в sRGB. Очевидно, истинный цвет освещения сцены раскрывается, поскольку хроматическая адаптация камерой не выполняется. Другими словами, фотография выглядит слишком теплой по сравнению с эталонным белым цветом D65 в цветовом пространстве sRGB. На рисунке 7 (b) показана та же фотография после балансировки белого путем включения CAT, который хроматически адаптирует освещение сцены WP к эталонному белому цветовому пространству sRGB D65, имеющему 6504 K CCT и Duv = 0.0032 цветовой оттенок.

Рис. 7

(a) Фотография цветовой диаграммы, сделанная при вольфрамовом освещении 2700 K CCT и преобразованная в цветовое пространство sRGB для отображения без какой-либо хроматической адаптации. (b) Фотография с балансировкой белого, полученная путем включения CAT для адаптации WP освещения сцены к эталонному белому D65 цветового пространства sRGB.

3.1.

Хроматические адаптационные преобразования

CAT — это вычислительная техника для настройки WP данного SPD. Он достигает этой цели, пытаясь имитировать механизм хроматической адаптации HVS.В контексте цифровых камер наиболее важными CAT являются CAT Брэдфорда и масштабирование необработанных каналов.

В 1902 году фон-Крис постулировал, что механизм хроматической адаптации можно моделировать как независимое масштабирование каждой функции отклика конуса глаза, 3 , 4 , что эквивалентно масштабированию трехцветных значений L, M и S. в цветовом пространстве LMS. Чтобы проиллюстрировать CAT фон-Криса, рассмотрите возможность адаптации оценки WP освещения сцены (AW) к WP освещения D65:

Eq.(21)

[XYZ] D65 = CAT_AW → D65 [XYZ] сцена. В этом случае CAT фон-Криса, который должен применяться ко всем необработанным векторам пикселей, может быть записан как

Eq. (22)

CAT_AW → D65 = M_vK − 1 [L (D65) L (AW) 000M (D65) M (AW) 000S (D65) S (AW)] M_vK. Матрица M_vK преобразует каждый необработанный вектор пикселей в диагональ матрица в цветовом пространстве LMS. Современные формы M_vK включают в себя матрицы, основанные на основных принципах конуса, определенных CIE в 2006 г. 37 , и матрицу преобразования Ханта – Пойнтера – Эстевеса 38 , определяемую уравнением

Eq.(23)

M_vK = [0,389710.68898−0.07868−0.229811.183400.046410.000000.000001.00000]. После применения M_vK значения L, M и S независимо масштабируются в соответствии с гипотезой фон-Криса. В данном примере коэффициенты масштабирования возникают из соотношения между WP AW и D65. Их можно получить из следующих векторов WP:

Eq. (24)

[L (AW) M (AW) S (AW)] = M_vK [X (WP) Y (WP) Z (WP)] сцена [L (D65) M (D65) S (D65)] = M_vK [X (WP) = 0.9504Y (WP) = 1.0000Z (WP) = 1.0888] D65. Наконец, применяется обратная матрица преобразования M_vK для преобразования каждого необработанного вектора пикселей обратно в цветовое пространство CIE XYZ.

Bradford CAT 39 можно рассматривать как улучшенную версию CAT von-Kries. ICC рекомендует упрощенную линеаризованную версию для использования в цифровых изображениях. 40 Линейный КАТ Брэдфорда может быть реализован аналогично КАТ фон-Криза, с той разницей, что значения трехцветного стимула L, M и S заменены на ρ, γ и β, которые соответствуют ”Искусственный глазной конус. Матрица преобразования определяется формулой

Eq. (25)

M_BFD = [0.89510.2664-0.1614-0.75021.71350.03670.0389-0.06851.0296].

Аналогично независимому масштабированию функций отклика конуса глаза, предложенному фон-Крисом, тип CAT может применяться в необработанном пространстве камеры путем прямого масштабирования необработанных каналов. Рассмотрим блок Байера для AW, полученный путем фотографирования 100% нейтрального диффузного отражателя при освещении сцены. Следующая операция адаптирует AW к эталонному белому необработанному пространству камеры:

Eq. (26)

[RGB] RW = CAT_AW → RW [RGB] сцена, где

Eq.(27)

CAT_AW → RW = D _ = [1R (AW) 0001G (AW) 0001B (AW)] сцена. Коэффициенты масштабирования по диагонали, известные как множители необработанных каналов, могут быть получены непосредственно из исходных данных с использованием AW, рассчитанного с помощью камера. Например, AW = D65 для освещения сцены D65, в этом случае

Eq. (28)

CAT_D65 → RW = D_D65 = [1R (D65) 0001G (D65) 0001B (D65)], где R (D65), G (D65) и B (D65) извлекаются из блока Байера для 100 % нейтральный диффузный отражатель, сфотографированный при освещении сцены D65.

Было обнаружено, что в контексте цифровых камер тип CAT, определяемый множителями необработанных каналов, лучше работает на практике, особенно в крайних случаях. 21 , 32 Причина в том, что множители необработанных каналов применяются в необработанном пространстве камеры до применения матрицы преобразования цвета. Необработанное пространство камеры соответствует физическому устройству захвата, но CAT, такие как линейный CAT Брэдфорда, применяются в цветовом пространстве CIE XYZ после применения матрицы преобразования цвета, содержащей ошибку. В частности, цветовые ошибки, которые были минимизированы в нелинейном цветовом пространстве, таком как CIE LAB, будут неравномерно усилены, поэтому преобразование цвета больше не будет оптимальным. 41

4.

Камеры смартфонов

Производители смартфонов вместе с разработчиками коммерческого программного обеспечения для преобразования необработанных данных обычно реализуют традиционный тип вычислительной стратегии преобразования цвета, используемый в науке о цвете, который был представлен в разд. 3. Поскольку необработанное пространство камеры преобразуется в CIE XYZ в качестве первого шага, методы обработки изображений могут применяться в цветовом пространстве CIE XYZ (или после преобразования в какое-либо другое промежуточное цветовое пространство) перед окончательным преобразованием в ориентированное на вывод Цветовое пространство RGB.

Рассмотрим преобразование с балансировкой белого из необработанного пространства камеры в цветовое пространство RGB, ориентированное на вывод. В отличие от традиционных цифровых камер, цветная демозаика обычно выполняется в первую очередь, поэтому векторная нотация, используемая для необработанного пространства камеры ниже, относится к необработанным пиксельным векторам, а не к блокам Байера. В случае sRGB преобразование, которое должно применяться к каждому необработанному вектору пикселей, определяется формулой

Eq. (29)

[RLGLBL] D65 = M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_ [RGB] сцена.Преобразование можно разделить на три этапа.
  • 1. После того, как камера оценила освещенность сцены WP (AW), применяется матрица характеристик T_, оптимизированная для AW, которая преобразует необработанное пространство камеры в CIE XYZ:

    Eq. (30)

    [XYZ] scene = T_ [RGB] scene. Оптимизированная матрица T_ обычно нормализуется так, что AW в пространстве CIE XYZ получается, когда необработанный вектор пикселей, соответствующий нейтральному диффузному отражателю, освещенному AW, просто достигает насыщение:

    Ур.(31)

    [X (AW) Y (AW) Z (AW)] сцена = T_ [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена, где Y (WP) = 1 и макс {R (AW) ), G (AW), B (AW)} = 1. Как обсуждалось в разд. 2.5, зеленый компонент обычно насыщается первым, поэтому R (AW) <1 и B (AW) <1 в целом.
  • 2. Поскольку T_ не изменяет AW, CAT применяется для достижения WB путем адаптации AW к опорному белому в выбранном цветовом пространстве, ориентированном на вывод. Это D65 в случае sRGB:

    Eq. (32)

    [XYZ] D65 = CAT_AW → D65 [XYZ] сцена. ICC рекомендует реализовать CAT, используя линейную матрицу CAT Брэдфорда, определенную уравнением.(25).
  • 3. Применяется матрица, которая преобразует CIE XYZ в линейную форму выбранного цветового пространства, ориентированного на вывод. В случае sRGB,

    Eq. (33)

    [RLGLBL] D65 = M_sRGB-1 [XYZ] D65.

    артефакты полос, когда битовая глубина уменьшается, а внесенная нелинейность позже отменяется гаммой дисплея. 28

    Чтобы убедиться, что баланс белого достигается правильно, можно выполнить описанные выше шаги для конкретного случая необработанного вектора пикселей, который соответствует AW. Как требуется по формуле. (20) было обнаружено, что это отображается на эталонный белый цвет упомянутого на выходе цветового пространства, определенного единичным вектором в этом цветовом пространстве:

    [RL = 1GL = 1BL = 1] D65 = M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_ [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена.

    Хотя матричное преобразование, определенное формулой. (29) кажется простым, матрица характеристик T_ в принципе должна быть оптимизирована для AW.Однако непрактично определять матрицу характеристик, оптимизированную для каждой возможной WP освещения сцены, которая может возникнуть. Например, если CCT указаны с точностью до ближайшего к Кельвина, а цветовой оттенок не учитывается, тогда потребуется 12000 матриц для покрытия WP освещения сцены от 2000 до 14000 K. оптимизированная матрица характеристик T_ с использованием единственной фиксированной матрицы, оптимизированной для репрезентативного источника света.Например, это может быть освещение D65, и в этом случае T_, оптимизированное для AW, аппроксимируется как T_D65. Недостатком этого очень простого подхода является то, что преобразование цвета теряет некоторую точность, когда WP освещения сцены значительно отличается от WP репрезентативного источника света.

    Как описано ниже, передовым решением проблемы является принятие подхода, используемого конвертером Adobe DNG. 32 Идея состоит в том, чтобы интерполировать между двумя предварительно заданными характеристическими матрицами, которые оптимизированы для использования с источником света с низкой или высокой CCT.Для заданного освещения сцены может быть определена интерполированная матрица, оптимизированная для CCT AW.

    4.1.

    Алгоритм интерполяции

    Если используется продвинутый подход, упомянутый выше, оптимизированная матрица характеристик T_, требуемая уравнением. (29) можно вычислить путем интерполяции между двумя характеристическими матрицами T1_ и T2_ на основе оценки CCT освещения сцены, обозначенной CCT (AW), вместе с CCT двух характеризующих осветительных приборов, обозначенных CCT1 и CCT2, соответственно, с CCT1

    Первый шаг — надлежащим образом нормализовать T1_ и T2_. Хотя характеристические матрицы обычно нормализуются в соответствии с их соответствующими характеристиками WP осветительных приборов, как показано в разд. 2.5, при реализации алгоритма интерполяции удобнее нормализовать T1_ и T2_ в соответствии с общим WP. К сожалению, на данном этапе невозможно выразить AW с использованием цветового пространства CIE XYZ, поскольку T_ еще предстоит определить.Вместо этого можно выбрать общий WP в качестве эталонного белого цветового пространства, связанного с выводом, то есть D65 для sRGB. В этом случае T1_ и T2_ должны быть масштабированы согласно формуле. (15):

    Ур. (34)

    [R (WP) G (WP) B (WP)] D65 = T1_ − 1 [X (WP) = 0,9504Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 1,0888] D65, [R (WP) G (WP) B (WP)] D65 = T2_ − 1 [X (WP) = 0,9504Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 1,0888] D65, где Y (WP) = 1 и max {R (WP) , G (WP), B (WP)} = 1.

    Если в смартфоне не используется датчик цвета, который может напрямую оценивать WP освещенности сцены с точки зрения координат цветности (x, y), AW рассчитывается камерой в терминах исходных значений R (AW), G (AW) и B (AW), поэтому AW не может быть выражено с использованием цветового пространства CIE XYZ до интерполяции.Однако соответствующий CCT (AW) требует знания координат цветности (x, y), что означает преобразование в CIE XYZ посредством матричного преобразования T_, которое само зависит от неизвестного CCT (AW). Эта проблема может быть решена с помощью самосогласованной итерационной процедуры. 32

    • 1. Сделайте предположение для координат цветности AW, (x (AW), y (AW)). Например, могут использоваться координаты цветности, соответствующие одному из характеризующих осветительных приборов.

    • 2. Найдите значение CCT CCT (AW), которое соответствует координатам цветности (x (AW), y (AW)). Широко используемый подход заключается в преобразовании (x (AW), y (AW)) в соответствующие координаты цветности (u (AW), v (AW)) на диаграмме цветности UCS 1960 года, 23 , 24 где изотермы нормальны к планковскому локусу. Это позволяет определять CCT (AW) с использованием метода Робертсона. 42 В качестве альтернативы могут быть реализованы приблизительные формулы 43 45 или более поздние алгоритмы 46 .

    • 3. Выполните интерполяцию так, чтобы

      Eq. (35)

      T_ (AW) = f [T1_ (CCT1), T2_ (CCT2)], где f — функция интерполяции. Интерполяция действительна, если CCT (AW) CCT2, то T_ следует установить равным T2_.
    • 4. Используйте T_ для преобразования AW из необработанного пространства камеры в цветовое пространство CIE XYZ:

      Eq. (36)

      [X (AW) Y (AW) Z (AW)] сцена = T_ [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена. Это дает новое предположение для (x (AW), y (AW)).
    • 5. Повторяйте процедуру, начиная с шага 2, до тех пор, пока (x (AW), y (AW)), CCT (AW) и T_ все не сойдутся к стабильному решению.

    После того, как интерполяция была выполнена, T_ наследует нормализацию уравнения. (34). Однако теперь AW может быть выражено с использованием цветового пространства CIE XYZ, поэтому T_ можно перенормировать, чтобы удовлетворить уравнению. (31).

    Если в смартфоне используется датчик цвета, который может напрямую оценивать WP освещенности сцены с точки зрения координат цветности (x, y), то требуются только шаги 2 и 3, указанные выше.

    5.

    Традиционные цифровые камеры

    Рассмотрим снова сбалансированное по белому преобразование из необработанного пространства камеры в цветовое пространство RGB с привязкой к выходу. В случае sRGB преобразование определяется формулой. (29):

    [RLGLBL] D65 = M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_ [RGB] сцена, где CAT_AW → D65 адаптирует оценку WP освещения сцены (AW) к эталонному белому цветовому пространству sRGB D65. Традиционные производители камер обычно переформулируют приведенное выше уравнение следующим образом:

    Eq.(37)

    [RLGLBL] D65 = R_D_ [RGB] сцена. Это уравнение можно интерпретировать, разложив преобразование на два этапа.
    • 1. Матрица D_ — это диагональная матрица WB, содержащая необработанные множители каналов, подходящие для AW:

      Eq. (38)

      D _ = [1R (AW) 0001G (AW) 0001B (AW)] сцена. Они применяются к необработанным каналам перед цветной демозаикой. Как показано формулой. (27), множители необработанного канала, в частности, служат для хроматической адаптации AW к эталонному белому в необработанном пространстве камеры:

      Eq.(39)

      [R = 1G = 1B = 1] ссылка = сцена D_ [R (AW) G (AW) B (AW)].
    • 2. Матрица R_ — это матрица поворота цвета, оптимизированная для освещения сцены. После выполнения цветовой демозаики R_ применяется для преобразования непосредственно из необработанного пространства камеры в линейную форму выбранного цветового пространства, относящегося к выходу. По сравнению с уравнениями. (29) и (37), R_ алгебраически определяется как

      Eq. (40)

      R_ = M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_ D_ − 1. Матрицы поворота цвета обладают тем важным свойством, что сумма каждой из их строк равна единице:

      Eq.(41)

      R (1,1) + R (1,2) + R (1,3) = 1, R (2,1) + R (2,2) + R (2,3) = 1, R (3,1) + R (3,2) + R (3,3) = 1. Следовательно, R_ сопоставляет эталонный белый цвет необработанного пространства камеры непосредственно с эталонным белым цветовым пространством, указанным на выходе. 21 В случае sRGB

      Eq. (42)

      [RL = 1GL = 1BL = 1] D65 = R_ [R = 1G = 1B = 1] эталон.

    Объединение уравнений. (39) и (42) показывают, что общий WB достигается, поскольку необработанный вектор пикселя, соответствующий AW, отображается на опорный белый цвет упомянутого на выходе цветового пространства:

    Eq.(43)

    [RL = 1GL = 1BL = 1] D65 = R_D_ [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена.

    Как и характеристическая матрица T_, матрица поворота цвета R_ в принципе должна быть оптимизирована для освещения сцены. Вместо того, чтобы использовать подход, основанный на интерполяции, переформулировка в форме уравнения. (37) позволяет традиционным производителям камер принять альтернативный и простой в вычислительном отношении подход, который может быть напрямую реализован на архитектуре с фиксированной точкой.

    5.1.

    Умножитель и развязка матрицы

    Хотя уравнение.(37) кажется простой переформулировкой уравнения. (29), он имеет несколько преимуществ, которые возникают из-за извлечения необработанных множителей канала, содержащихся в матрице D_ ББ. Как показано на фиг. 8, изменение элементов матрицы поворота цвета относительно CCT очень мало. Как видно из сравнения фиг. 5 и 8.

    Рис. 8

    Изменение элементов матрицы матрицы вращения R_ raw-to-sRGB, используемой камерой Olympus E-M1, в зависимости от CCT.

    Следовательно, достаточно определить небольшой набор из n предварительно установленных матриц поворота цветов, которые покрывают диапазон WP или CCT, причем каждая матрица оптимизирована для конкретной предварительно установленной WP или CCT:

    Eq. (44)

    R_i = M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_i D_i − 1, где i = 1… n. Когда AW рассчитывается камерой, может быть выбрана матрица поворота цвета R_i, оптимизированная для наиболее подходящей предустановки WP или CCT. Однако матрица WB D_, соответствующая AW, всегда применяется до R_i, поэтому полное преобразование цвета может быть выражено как

    Eq.(45)

    [RLGLBL] D65 = (M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_i D_i − 1) D_ [RGB] сцена. Поскольку D_ отделен от матриц вращения, этот подход позволит добиться правильного баланса белого без необходимости интерполировать матрицы вращения. .

    Следует отметить, что необработанное пространство камеры правильно представляет сцену (хотя и с помощью нестандартной цветовой модели) и что множители необработанного канала, содержащиеся в D_, не применяются для «исправления» чего-либо, касающегося представления истинного белого цвета сцены с помощью необработанное пространство камеры, как это часто предполагается.Множители применяются для хроматической адаптации AW к эталонному белому в необработанном пространстве камеры как часть общей CAT, необходимой для достижения WB, путем имитации механизма хроматической адаптации HVS. Как показано на рис.4, эталонный белый цвет необработанного пространства камеры обычно является пурпурным цветом при использовании колориметрии CIE, но он служит полезным промежуточным этапом в требуемом преобразовании цвета, поскольку он облегчает выделение компонента масштабирования канала, который можно отделить от матричной операции.К другим преимуществам переформулировки можно отнести следующее.

    • • Множители необработанных каналов, содержащиеся в D_, могут быть применены к необработанным каналам до выполнения цветной мозаики. В результате получается демозаика лучшего качества. 21

    • • Метод может быть эффективно реализован в архитектуре с фиксированной точкой. 47

    • • При желании, часть масштабирования необработанного канала может быть выполнена в аналоговой области с использованием аналогового усиления.Это полезно для качества изображения, если аналого-цифровой преобразователь (АЦП) не имеет достаточно высокой битовой глубины. Обратите внимание, что этот тип аналогового усиления будет влиять на коэффициенты преобразования единицы, относящиеся к входу и выходу gi, определенные формулой. (80) в Приложении.

    • • Необработанные множители каналов, содержащиеся в D_, которые появляются в уравнении. (37) хранятся в метаданных проприетарных необработанных файлов и применяются внутренним механизмом обработки изображений JPEG камеры. Поскольку множители необработанных каналов не влияют на необработанные данные, они могут использоваться внешним программным обеспечением для преобразования необработанных данных, предоставляемым производителем камеры, и могут быть легко настроены пользователем.

    • • Предварительные настройки освещения сцены, которые включают в себя цветовой оттенок, могут быть напрямую реализованы путем сохранения соответствующих предварительно установленных матриц поворота цветов и множителей необработанных каналов, как показано в разд. 5.2.

    5.2.

    Пример: Olympus E-M1

    Хотя цветовые матрицы, используемые производителями камер, как правило, неизвестны, некоторые производители, такие как Sony и Olympus, действительно раскрывают информацию о матрицах поворота цвета, используемых их камерами, которую можно извлечь из необработанных метаданных. .

    В таблице 1 перечислены данные, показанные на рис. 8, для предварительно установленных матриц поворота цвета, используемых цифровой камерой Olympus E-M1, а также диапазоны CCT освещения сцены, в которых применяется каждая матрица. На рисунке 9 показано, как множители необработанных каналов для одной и той же камеры меняются в зависимости от CCT. Данные были извлечены из необработанных метаданных с помощью бесплатного приложения ExifTool. 48 Стратегию преобразования цвета камеры можно резюмировать следующим образом.

    • 1.Камера определяет оценку WP освещения сцены (AW), используя алгоритм автоматического баланса белого, выбранную предустановку освещения сцены или настраиваемую CCT, предоставленную пользователем. AW используется для расчета соответствующих множителей необработанных каналов с помощью уравнения. (38) так, чтобы диагональная матрица WB D_ могла быть применена к необработанным каналам. В частности, D_ служит для адаптации AW к эталонному белому в необработанном пространстве камеры.

    • 2. После выполнения цветовой демозаики камера выбирает предварительно установленную матрицу поворота цвета R_i, оптимизированную для освещения с помощью CCT, которая обеспечивает наиболее близкое соответствие CCT, связанного с AW, или наиболее близкую предустановку освещения сцены.

    • 3. Камера применяет R_i для преобразования в цветовое пространство, ориентированное на вывод, выбранное в камере пользователем, такое как sRGB. В частности, эталонный белый цвет необработанного пространства камеры отображается на эталонный белый цвет выбранного цветового пространства, ориентированного на вывод, которым является D65 в случае sRGB.

    Камера Olympus E-M1 также включает несколько предустановок освещения сцены. Матрицы поворота цвета и соответствующие множители необработанных каналов для этих предустановок сцены перечислены в таблице 2.Обратите внимание, что для заданного CCT матрицы предустановок сцены и множители не обязательно совпадают с теми, что перечислены в таблице 1. Это связано с тем, что визуализации предустановок сцены включают цветовой оттенок вдали от планковского локуса, поэтому координаты цветности не обязательно являются такие же, как перечисленные в таблице 1 для данной CCT. По той же причине обратите внимание, что предустановки сюжетных режимов «хорошая погода», «под водой» и «вспышка» на самом деле используют одну и ту же матрицу поворота цветов, но используют очень разные множители необработанных каналов.

    Таблица 1

    Матрицы поворота цвета Raw-to-sRGB, соответствующие диапазонам настраиваемых CCT в камере для камеры Olympus E-M1 с объективом 12-100 / 4 и прошивкой v4.1. В среднем столбце перечислены матрицы, извлеченные из необработанных метаданных, которые представляют собой 8-битные числа с фиксированной запятой. При делении на 256 в правом столбце отображаются те же матрицы с четырьмя десятичными знаками, так что сумма каждой строки равна единице, а не 256.

    −0,18751.2969−0.10940.0461.5 56745 5200 →
    Диапазон CCT (K) Матрица вращения (фиксированная точка) Матрица вращения
    2000 → 3000 [320−36−28−683081614−248490] [1.2500-0,1406-0,1094-0,26561.20310,06250,0547-0,96881,9141]
    3100 → 3400 [332-52-24-58320-612-1] [1,2969-0.2031-0.0938-0.22661 −0.02340.0469−0.75001.7031]
    3500 → 3700 [340−60−24−56324−1212−172416] [1.3281−0.2344−0.0938−0.21881.2656−0.04690.0461−0.67 6250]
    3800 → 4000 [346-68-22-52332-2410-160406] [1,3516-0,2656-0,0859-0,20311,2969-0.09380.0391−0.62501.5859]
    4200 → 4400 [346−68−22−48332−2812−160404] [1.3516−0,2656−0,0859−0,18751.2969−0.10940.0461,5
    4600 → 5000 [354−76−22−44336−3610−148394] [1,3828−0,2969−0,0859−0,17191,3125−0,14060,0391−0,57811,5391]
    [366-88-22-42340-4210-136382] [1,4297-0,3438-0,0859-0,16411,3281-0,16410,0391-0,53131,4922]
    5800 → 6600 [374-96 −42348−508−124372] [1.4609−0.3750−0.0859−0.16411.3594−0.19530.0313−0.48441.4531]
    6800 → 14000 [388−108−24−38360−668−112360] [1.5156−0.42 .4063−0.25780.0313−0.43751.4063]

    Рис. 9

    Множители необработанных каналов, используемые камерой Olympus E-M1, как функция CCT. Камера использует одинаковые множители для обоих зеленых каналов.

    Таблица 2

    Матрицы поворота цвета Raw-to-sRGB и соответствующие множители необработанных каналов, соответствующие режимам сцены в камере для камеры Olympus E-M1 с объективом 12-100 / 4 и v4.1 прошивка. Все значения представляют собой 8-битные числа с фиксированной запятой, которые можно разделить на 256. Поскольку предустановки режима сцены включают цветовой оттенок вдали от планковского локуса, множители и матрицы не обязательно имеют те же значения, что и пользовательские предустановки CCT с тот же CCT, указанный в таблице 1.

    5500
    Режим сцены CCT (K) Множители Матрица вращения (фиксированная точка)
    Хорошая погода 5300 474 256 414 [36 −22−42340−4210−136382]
    Хорошая погода с тенью 7500 552 256 326 [388−108−24−38360−668−112360]
    Облачно 6000 Облачно 510 256 380 [374−96−22−42348−508−124372]
    Вольфрам (накаливания) 3000 276 256 728 [320−36−28−683081614−248490]
    Холодный белый люминесцентный 4000 470 256 580 [430−168−6−50300612−132376]
    Под водой 450 256 444 [366−88−22−42340−4210−136382]
    562 256 366 [366−88−22−42340−4210−136382]

    Для любой данной модели камеры все предустановленные матрицы поворота цвета зависят от таких факторов, как цветовое пространство на выходе, выбранное пользователь в настройках камеры (например, sRGB или Adobe ® RGB), модель объектива, с которой был сделан снимок, и версия прошивки.Из-за различий в калибровке датчиков между разными примерами одной и той же модели камеры также может быть зависимость от отдельной камеры, используемой для съемки.

    Например, на рис. 10 (a) показана фотография цветовой диаграммы в необработанном пространстве камеры, сделанная при освещении D65. Как и на рис. 6 (a), оттенок зеленого цвета возникает из-за того, что значения RGB необработанного пространства камеры интерпретируются как значения RGB в цветовом пространстве sRGB для целей отображения без применения какой-либо матрицы цветовых характеристик для преобразования цветов.На рисунке 10 (b) показана та же фотография после применения диагональной матрицы баланса белого D_ для хроматической адаптации AW к исходному белому пространству камеры. Множители необработанных каналов удаляют зеленый оттенок, но фотография остается в необработанном пространстве камеры. Примечательно, что цвета кажутся реалистичными, хотя и ненасыщенными. Чтобы проиллюстрировать, что эталонный белый цвет необработанного пространства камеры на самом деле является пурпурным цветом при использовании колориметрии CIE, рис.10 (c) преобразует (b) в цветовое пространство sRGB без какой-либо дальнейшей хроматической адаптации, применяя обычную матрицу характеристик T_, за которой следует M_sRGB. −1.Напротив, рис. 10 (d) был получен путем применения соответствующих умножителей необработанных каналов, за которыми следовала матрица поворота цветов sRGB R_ вместо T_ и M_sRGB-1. Матрица поворота цвета включает в себя CAT, который адаптирует эталонный белый цвет необработанного пространства камеры к эталонному белому цветовому пространству sRGB D65. В этом конкретном случае D_ = D_D65, поэтому матрица поворота цвета R_, определенная формулой. (40) становится

    Ур. (46)

    R_≡R_D65 = M_sRGB − 1 T_D65 D_D65-1. Подставляя в уравнение. (37) дает

    уравнение.(47)

    [RLGLBL] D65 = M_sRGB-1 T_D65 D_D65-1 D_D65 [RGB] сцена. Следовательно, матрица поворота обращает эффект матрицы WB, поскольку освещение сцены и дисплея одинаковое.

    Рис. 10

    (a) Фотография цветовой диаграммы в необработанном пространстве камеры, сделанная при освещении D65. (b) После применения соответствующих коэффициентов необработанных каналов. Они удаляют зеленый оттенок, но фотография остается в необработанном пространстве камеры. (c) После применения соответствующих умножителей необработанных каналов и преобразования в sRGB без какой-либо дальнейшей хроматической адаптации.Белый участок показывает истинный цвет эталонного белого космического пространства камеры. (d) После применения соответствующих умножителей необработанных каналов и матрицы поворота цветов sRGB R_.

    6.

    Конвертер исходного кода DCRaw с открытым исходным кодом

    Широко используемый конвертер исходного кода с открытым исходным кодом DCRaw (произносится как «ди-см-необработанный»), написанный Д. Коффином, может обрабатывать большое количество форматов файлов необработанных изображений. Он особенно полезен для научного анализа, поскольку он может декодировать необработанные файлы без демозаики, он может применять линейные кривые тона и может напрямую выводить в необработанное пространство камеры и цветовое пространство CIE XYZ.Некоторые соответствующие команды перечислены в таблице 3. Однако DCRaw по умолчанию выводит непосредственно в цветовое пространство sRGB с WP подсветкой D65, используя вариант традиционной стратегии цифровой камеры, описанной в предыдущем разделе. 28

    Напомним, что матрица вращения цвета, оптимизированная для использования с освещением сцены, определяется формулой. (40):

    R_ = M_sRGB − 1 CAT_AW → D65 T_ D_ − 1. Хотя цифровые камеры обычно используют небольшой набор предустановленных матриц поворота, оптимизированных для выбора предустановленных источников света, DCRaw вместо этого использует очень простой в вычислительном отношении подход, который использует только матрица одиночного вращения, оптимизированная для освещения сцены D65, R_≈R_D65.Это достигается с помощью характеристической матрицы T_D65, оптимизированной для освещения D65, что означает, что матрица D_-1, содержащаяся в R_, заменяется на D_D65-1, и матрица CAT_AW → D65 не требуется:

    Eq. (48)

    R_D65 = M_sRGB-1 T_D65 D_D65-1. Диагональная матрица баланса белого D_D65 содержит множители сырых каналов, подходящие для освещения D65:

    Eq. (49)

    D_D65 = [1R (WP) 0001G (WP) 0001B (WP)] D65 = [1R (D65) 0001G (D65) 0001B (D65)]. Общее преобразование из необработанного пространства камеры в линейную форму sRGB определяется

    Eq.(50)

    [RLGLBL] D65≈R_D65 D_ [RGB] сцена, которую можно более явно записать как

    Eq. (51)

    [RLGLBL] D65≈M_sRGB − 1 T_D65 [R (D65) R (AW) 000G (D65) G (AW) 000B (D65) B (AW)] [RGB] сцена. Следовательно, вся хроматическая адаптация выполняется выполняется с использованием множителей сырых каналов. Обратите внимание, что матрица WB D_, соответствующая оценке освещенности сцены, всегда применяется к необработанным данным в формуле. (50), поэтому WB всегда в принципе достигается правильно.

    Таблица 3

    Выбор соответствующих команд DCraw, доступных в версии 9.28. Обратите внимание, что параметры цветового пространства вывода RGB используют матрицы поворота цветов и поэтому должны использоваться только с правильными множителями сырых каналов из-за встроенного CAT.

    rgbr
    -v Распечатать подробные сообщения
    -w По возможности использовать камеру WB
    -A Средняя серая рамка для WB
    — > Установить индивидуальный WB
    + M / -M Использовать / не использовать встроенную цветовую матрицу
    -H [0-9] Режим выделения (0 = клип, 1 = отсоединить, 2 = смешивание, 3+ = перестроение)
    -o [0-6] Выходное цветовое пространство (raw, sRGB, Adobe, Wide, ProPhoto, XYZ, ACES)
    -d Режим документа ( без цвета, без интерполяции)
    -D Режим документа без масштабирования (полностью необработанный)
    -W Не повышать яркость изображения автоматически
    -b Регулировка яркости ( по умолчанию = 1.0)
    -g

    Установить пользовательскую кривую гаммы (по умолчанию = 2,222 4,5)
    -q [0-3] Установить качество интерполяции
    -h Half -размер цветного изображения (в два раза быстрее, чем «-q 0»)
    -f Интерполировать RGGB как четыре цвета
    -6 Записать 16-битное вместо 8-битного
    — 4 Линейный 16-битный, такой же, как «-6 -W -g 1 1»
    -T Записать TIFF вместо PPM

    Хотя матрица преобразования цвета T_D65 оптимизирована для освещения сцены D65, Применение матрицы поворота цвета R_D65 для преобразования из необработанного пространства камеры в sRGB допустимо для любого CCT освещения сцены, поскольку матрицы поворота цвета изменяются очень медленно в зависимости от CCT, как видно из рис.8. Однако R_D65 является оптимальным выбором для освещения сцены D65, поэтому недостатком этого упрощенного подхода является то, что общее преобразование цвета теряет некоторую точность, когда освещение сцены значительно отличается от D65.

    6.1.

    Пример: Olympus E-M1

    DCRaw использует матрицы поворота цвета, полученные с помощью уравнения. (48), поэтому для данной модели камеры требуется матрица характеристик T_D65. Для этой цели DCRaw использует матрицы Adobe «ColorMatrix2» из конвертера Adobe ® DNG. 32

    Из-за требований к логике восстановления, матрицы Adobe отображаются в противоположном направлении по сравнению с обычными матрицами характеризации, определенными в разд. 2.4, и, следовательно,

    Ур. (52)

    T_D65 = (1cColorMatrix2 _) — 1, где c — нормировочная константа. Для цифровой камеры Olympus E-M1 исходный код DCRaw хранит записи ColorMatrix2 следующим образом: 7687, −1984, −606, −4327, 11928, 2721, −1381, 2339, 6452. Деление на 10000 и преобразование в матричная форма дает

    Eq.(53)

    ColorMatrix2 _ = [0,7687-0,1984-0,0606-0,43271,19280.2721-0,13810,23390,6452]. Вызов из разд. 2.5 следует, что характеристические матрицы обычно нормализованы так, что WP характеристического источника света отображается на необработанные значения, так что максимальное значение (обычно зеленый канал) просто достигает насыщения, когда 100% нейтральный диффузный отражатель фотографируется под характеризующим источником света. Хотя матрицы ColorMatrix2 оптимизированы для освещения CIE D65, они по умолчанию нормализованы в соответствии с WP осветителя CIE D50, а не D65:

    Eq.(54)

    [R (WP) G (WP) B (WP)] D50 = ColorMatrix2_ [X (WP) = 0,9642Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 0,8249] D50, где max {R (WP) , G (WP), B (WP)} = 1. Соответственно, их необходимо масштабировать для использования с DCRaw:

    Eq. (55)

    [R (WP) G (WP) B (WP)] D65 = 1cColorMatrix2_ [X (WP) = 0.9504Y (WP) = 1.0000Z (WP) = 1.0888] D65, где max {R (WP) , G (WP), B (WP)} = 1. В данном примере найдено, что c = 1,0778, поэтому

    Eq. (56)

    T_D65-1 = [0,7133-0,1841-0,0562-0,40151,10680,2525-0,12810,21700,5987]. С учетом единичного вектора в цветовом пространстве sRGB указанная выше матрица может использоваться для получения необработанных значений трехцветного изображения для D65. освещение WP:

    Eq.(57)

    [R (WP) = 0,4325G (WP) = 1,0000B (WP) = 0,7471] D65 = T_D65−1 M_sRGB [RL = 1GL = 1BL = 1] D65, где M_sRGB преобразуется из линейной формы sRGB. в CIE XYZ. Теперь уравнение. (49) можно использовать для извлечения множителей сырых каналов для освещения сцены с D65 WP:

    Eq. (58)

    D_D65 = [2.311700010001.3385]. Наконец, матрица вращения цвета может быть рассчитана по формуле. (48):

    Ур. (59)

    R_D65 = [1,7901-0,6689-0,1212-0,21671,7521-0,53540,0543-0,55821,5039]. Сумма в каждой строке при необходимости сводится к единице. Форма матрицы аналогична встроенным в камеру матрицам Olympus, перечисленным в таблице 1.Для целей сравнения соответствующая приведенная матрица является той, которая действительна для CCT источников света сцены в диапазоне от 5800 до 6600 K. Ожидаются некоторые численные различия, поскольку освещение D65 имеет цветовой оттенок Duv = 0,0032. Другие численные различия, вероятно, связаны с разницей в методах характеризации Olympus и Adobe. Кроме того, Adobe использует таблицы HSV (оттенок, насыщенность и значение) для имитации окончательной цветопередачи встроенного в камеру механизма обработки JPEG.

    6.2.

    DCRaw и MATLAB

    Как показано в таблице 3, DCRaw включает множество команд, которые полезны для научных исследований.Однако важно отметить, что параметры цветового пространства вывода RGB используют матрицы поворота цвета, а не конкатенацию необработанных матриц с CIE XYZ и CIE XYZ с матрицами RGB. Поскольку матрицы поворота цвета включают встроенный CAT, эти параметры позволят достичь ожидаемого результата только в сочетании с правильными множителями необработанных каналов. Например, установка множителя каждого необработанного канала на единицу не предотвратит выполнение некоторой частичной хроматической адаптации, если выбран выход sRGB, поскольку матрица вращения цвета DCRaw включает в себя матрицу D_D65-1, которая является типом CAT_RW → D65.

    Надежным способом использования DCRaw для научных исследований является команда «dcraw -v -D -4 -T filename», которая обеспечивает линейный 16-битный вывод TIFF в необработанном цветовом пространстве без балансировки белого, демозаики или преобразования цвета. . Последующая обработка может быть выполнена после импорта файла TIFF в MATLAB ® с использованием обычной команды «imread». Ссылка 49 предоставляет учебное пособие по обработке. Цветные диаграммы фотографий в данной статье были получены с использованием этой методики.

    Например, после импорта файла в MATLAB с помощью приведенных выше команд видимое выходное изображение в цветовом пространстве sRGB без какой-либо балансировки белого может быть получено путем применения соответствующей матрицы характеристик T_ после цветовой демозаики с последующим прямым применением стандартная матрица CIE XYZ в sRGB, M_sRGB − 1.

    7.

    Adobe DNG

    Adobe ® DNG — это формат необработанных файлов с открытым исходным кодом, разработанный Adobe. 32 , 50 Бесплатная программа DNG Converter может быть использована для преобразования любого необработанного файла в формат DNG.

    Хотя преобразователь DNG не нацелен на создание видимого выходного изображения, он выполняет преобразование цвета из необработанного пространства камеры в пространство соединения профиля (PCS) на основе цветового пространства CIE XYZ с освещением D50 WP. 40 (Это не фактический эталонный белый цвет CIE XYZ, который является источником света CIE E.) Следовательно, модель обработки цвета, используемая конвертером DNG, должна обеспечивать соответствующие матрицы характеристик вместе со стратегией для достижения правильного баланса белого по отношению к Шт.При обработке файлов DNG необработанные преобразователи могут напрямую отображать из PCS в любое выбранное цветовое пространство, указанное на выходе, и связанный с ним эталонный белый цвет.

    Спецификация DNG предоставляет две разные модели обработки цвета, называемые здесь методом 1 и методом 2. Метод 1 использует ту же стратегию, что и смартфоны и коммерческие преобразователи необработанных данных, с той разницей, что данные остаются в PCS. Метод 2, использующий умножители необработанных каналов, использует ту же стратегию, что и традиционные цифровые камеры.Однако множители применяются вместе с так называемой прямой матрицей вместо матрицы вращения, поскольку отображение выполняется на PCS, а не на цветовое пространство RGB, относящееся к выходу.

    7.1.

    Метод 1: Цветовые матрицы

    Преобразование из необработанного пространства камеры в PCS определяется следующим образом:

    Ур. (60)

    [XYZ] D50 = CAT_AW → D50 C_ − 1 [RGB] сцена. Здесь C_ — это цветовая матрица Adobe, оптимизированная для сцены AW. Из-за требований логики восстановления выделения, цветовые матрицы Adobe отображаются в направлении от цветового пространства CIE XYZ до необработанного пространства камеры:

    Eq.(61)

    [RGB] scene = C_ [XYZ] scene. Это направление противоположно традиционной матрице характеристик T_, поэтому после обратного преобразования C_ из необработанного пространства камеры в CIE XYZ для адаптации применяется линейная Брэдфордская CAT AW к WP PCS.

    Аналогично проблеме, описанной в гл. 4 для смартфонов, реализация уравнения. (60) усложняется тем, что C_ следует оптимизировать для сцены AW. Оптимизированная матрица C_ определяется путем интерполяции между двумя цветными матрицами, обозначенными ColorMatrix1 и ColorMatrix2, где ColorMatrix1 должен быть получен из характеристики, выполненной с использованием источника света с низким CCT, такого как источник света CIE A, и ColorMatrix2 должен быть получен из характеристики, выполненной с использованием высокого разрешения. Источник света CCT, такой как осветительный прибор CIE D65. 32

    Оптимизированная матрица C_ вычисляется путем интерполяции между ColorMatrix1 и ColorMatrix2 на основе оценки CCT освещения сцены, обозначенной CCT (AW), вместе с CCT, связанными с каждым из двух характеризующих источников света, обозначенных CCT1 и CCT2, соответственно. , с CCT1

    7.2.

    Нормализация цветовой матрицы

    Вспомните из разд. 2.5, что характеристические матрицы обычно нормализованы так, что характеризующий источник света WP в цветовом пространстве CIE XYZ просто насыщает необработанные данные в необработанном пространстве камеры и что зеленый необработанный канал обычно насыщается первым.Однако в данном контексте матрицы Adobe ColorMatrix1 и ColorMatrix2 требуют общей нормализации, которая удобна для выполнения интерполяции. Аналогично разд. 4.1 AW неизвестен в терминах цветового пространства CIE XYZ до интерполяции. Вместо этого ColorMatrix1 и ColorMatrix2 по умолчанию нормализованы, так что WP PCS просто насыщает необработанные данные:

    Eq. (63)

    [R (WP) G (WP) B (WP)] D50 = ColorMatrix1_ [X (WP) = 0,9642Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 0,8249] D50, [R (WP) G ( WP) B (WP)] D50 = ColorMatrix2_ [X (WP) = 0.9642Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 0,8249] D50, где max {R (WP), G (WP), B (WP)} = 1. Например, значения по умолчанию ColorMatrix1 и ColorMatrix2 для камеры Olympus E-M1, соответственно, нормализованы следующим образом:

    Eq. (64)

    [R (WP) = 0,5471G (WP) = 1,0000B (WP) = 0,6560] D50 = [1,1528-0,57420,0118-0,24531,02050,2619-0,07510,1890,6539] [X (WP) = 0,9642Y ( WP) = 1,0000Z (WP) = 0,8249] D50, [R (WP) = 0,4928G (WP) = 1,0000B (WP) = 0,6330] D50 = [0,7687-0,1984-0,0606-0,43271,19280,2721-0,13810,23390,6452] [X (WP) = 0,9642Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 0,8249] D50.

    Интерполированный C_ изначально наследует эту нормализацию.Однако после определения C_ значения CIE XYZ для AW будут известны. Следовательно, исходный код Adobe DNG SDK позже повторно нормализует Eq. (60), так что AW в необработанном пространстве камеры отображается на WP PCS, когда необработанные данные просто насыщаются:

    Eq. (65)

    [X (WP) = 0.9641Y (WP) = 1.0000Z (WP) = 0.8249] D50 = CAT_AW → D50 C_ − 1 [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена, где макс. {R (WP), G (WP), B (WP)} = 1. Это эквивалентно перенормировке C_ следующим образом:

    Eq. (66)

    [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена = C_ [X (AW) Y (AW) Z (AW)] сцена, где Y (AW) = 1 и max {R (WP ), G (WP), B (WP)} = 1.

    7.3.

    Линейная интерполяция на основе обратной CCT

    Алгоритм интерполяции метода 1 такой же, как описанный в разд. 4.1, за исключением того, что ColorMatrix1, ColorMatrix2 и C_ заменяют T1_, T2_ и T_ соответственно. Кроме того, спецификация Adobe DNG требует, чтобы метод интерполяции был линейной интерполяцией на основе обратной CCT. 32

    Опять же, сама интерполяция усложняется тем фактом, что AW обычно рассчитывается камерой в терминах необработанных значений R (AW), G (AW) и B (AW), но соответствующие CCT ( AW) требует знания координат цветности (x, y).Это означает преобразование в CIE XYZ с помощью матричного преобразования C_, которое само зависит от неизвестного CCT (AW), которое может быть решено с помощью процедуры самосогласования итераций.

    • 1. Сделайте предположение для координат цветности AW, (x (AW), y (AW)). Например, могут использоваться координаты цветности, соответствующие одному из характеризующих осветительных приборов.

    • 2. Найдите значение CCT CCT (AW), которое соответствует координатам цветности (x (AW), y (AW)), используя один из методов, перечисленных в шаге 2 разд.4.1.

    • 3. Выполните линейную интерполяцию:

      Eq. (67)

      C_ = α ColorMatrix1 _ + (1 − α) ColorMatrix2_, где α — зависимое от CCT взвешивание, которое зависит от обратного CCT:

      Eq. (68)

      α = (CCT (AW)) — 1− (CCT2) −1 (CCT1) −1− (CCT2) −1. Эти веса (обозначены g и 1 − g в исходном коде Adobe DNG SDK) проиллюстрированы на рис. 11 для пары примерных значений CCT1 и CCT2. Интерполяция действительна для CCT (1) ≤CCT (AW) ≤CCT (2). Если CCT (AW) CCT2, то C_ должно быть установите равным ColorMatrix2.
    • 4. Используйте C_ для преобразования AW из необработанного пространства камеры в CIE XYZ:

      Eq. (69)

      [X (AW) Y (AW) Z (AW)] сцена = C_ − 1 [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена. Это дает новое предположение для (x (AW) , y (AW)).
    • 5. Повторяйте процедуру, начиная с шага 2, пока (x (AW), y (AW)), CCT (AW) и C_ все не сойдутся к стабильному решению.

    • 6. Нормализуйте преобразование цвета в соответствии с формулой. (65).

    На рисунке 12 показаны результаты линейной интерполяции на основе обратной CCT с использованием цветовых матриц Adobe, определенных формулой.(64) для камеры Olympus E-M1. Обратите внимание, что ColorMatrix2 такая же, как определенная формулой. (53), который был извлечен из исходного кода DCRaw.

    Рис. 11

    Весовые коэффициенты линейной интерполяции α и 1 − α на основе обратной CCT с CCT1 = 2855 K и CCT2 = 6504 K.

    Рис. 12

    Оптимизированная цветовая матрица C_, построенная как функция CCT и полученные с помощью линейной интерполяции на основе обратной CCT матриц преобразования цвета Adobe ColorMatrix1 (источник света A, CCT2 = 2855 K) и ColorMatrix2 (источник света D65, CCT2 = 6504 K) для камеры Olympus E-M1.

    Поскольку C_ отображается в направлении от цветового пространства CIE XYZ к необработанному пространству камеры, инверсию интерполированного C_ можно сравнить с традиционной характеристической матрицей T_ при заданном CCT источника света. На рисунке 13 показан график, обратный интерполированному C_ как функция CCT, и этот рисунок можно сравнить с рисунком 5, на котором показаны стандартные матрицы характеристик для той же камеры, оптимизированные для выбора CCT. Хотя на этих двух графиках используются разные нормализации, поскольку матрицы характеристик нормализованы в соответствии с их характеристическим источником света WP, а не WP PCS, вариации относительно CCT аналогичны.Однако очевидно, что интерполированный C_ теряет точность для CCT ниже CCT1.

    Рис. 13

    Инверсия интерполированной цветовой матрицы C_, представленной на рис. 12.

    7.4.

    Метод 2: Прямые матрицы

    Рассмотрим преобразование из необработанного пространства камеры в PCS, определенное уравнением. (60):

    [XYZ] D50 = CAT_AW → D50 C_ − 1 [RGB] сцена, где C_ — цветовая матрица Adobe, оптимизированная для сцены AW. Метод 2 переформулирует вышеуказанное преобразование следующим образом:

    Eq.(70)

    [XYZ] D50 = F_D_ [RGB] сцена. Преобразование цвета можно разделить на два этапа.
    • 1. Аналогично стратегии преобразования цвета традиционных цифровых фотоаппаратов, описанной в разд. 5 диагональная матрица D_, определенная формулой. (38) содержит множители необработанных каналов, подходящие для AW, т. Е. Оценочную оценку WP освещения сцены:

      D _ = [1R (AW) 0001G (AW) 0001B (AW)] сцена. В частности, множители необработанных каналов служат для хроматической адаптировать AW к эталонному белому цвету необработанного пространства камеры:

      Eq.(71)

      [R = 1G = 1B = 1] = D_ [R (AW) G (AW) B (AW)] сцена. Обратите внимание, что спецификация Adobe DNG также учитывает множители необработанных каналов, применяемые в аналоговой области. 32 Однако в последних цифровых камерах используются АЦП с относительно высокой битовой глубиной порядка 12 или 14, и, следовательно, в цифровой области используются умножители необработанных каналов.
    • 2. Прямая матрица F_ — это тип характеристической матрицы, которая отображает необработанное пространство камеры в PCS и оптимизирована для освещения сцены.Поскольку PCS основана на цветовом пространстве CIE XYZ с WP освещенности D50, передняя матрица F_ включает в себя встроенный CAT, поскольку она также должна адаптировать эталонный белый необработанного пространства камеры к WP освещения D50:

      Eq . (72)

      [X (WP) = 0,9642Y (WP) = 1,0000Z (WP) = 0,8249] D50 = F_ [R = 1G = 1B = 1].

    Поскольку прямая матрица F_ должна быть оптимизирована для сцены AW, на практике она определяется интерполяцией между двумя прямыми матрицами аналогично подходу интерполяции, используемому в методе 1.Спецификация Adobe DNG предоставляет теги для двух прямых матриц, обозначенных ForwardMatrix1 и ForwardMatrix2, которые должны снова быть получены из характеристик, выполненных с использованием источника света с низким CCT и источника света с высоким CCT, соответственно. Следует использовать тот же метод интерполяции, который описан в предыдущем разделе, с ForwardMatrix1, ForwardMatrix2 и F_ вместо ColorMatrix1, ColorMatrix2 и C_, соответственно,

    Eq. (73)

    F_ = α ForwardMatrix1 _ + (1 − α) ForwardMatrix2_. На рисунке 14 показана оптимизированная прямая матрица, интерполированная из ForwardMatrix1 и ForwardMatrix2 и выраженная как функция CCT для камеры Olympus E-M1.

    Рис. 14

    Оптимизированная прямая матрица F_, построенная как функция CCT и полученная с помощью линейной интерполяции на основе обратной CCT для Adobe ForwardMatrix1 (источник света A, CCT2 = 2855 K) и Forward Matrix2 (источник света D65, CCT2 = 6504 K ) матрицы для фотоаппарата Olympus E-M1. Очевидно, что элементы оптимизированной прямой матрицы F_ изменяются очень медленно и стабильно как функция CCT, аналогично элементам матрицы поворота цвета, показанным на рис. 8.

    7.5.

    Спецификация прямой матрицы

    Путем сравнения формул.(60) и (70), F_ алгебраически связана с цветовой матрицей C_ следующим образом:

    Ур. (74)

    F_ = CAT_AW → D50 C_ − 1 D_ − 1. Поскольку на практике F_ интерполируется из ForwardMatrix1 и ForwardMatrix2, они определяются как

    Eq. (75)

    ForwardMatrix1_ = CAT_AW → D50 ColorMatrix1_ − 1 D_ − 1ForwardMatrix2_ = CAT_AW → D50 ColorMatrix2_ − 1 D_ − 1 Согласно уравнению. (72) оптимизированная прямая матрица F_ по определению нормализована так, что единичный вектор в необработанном пространстве камеры отображается на WP D50 PCS. 32 Это означает, что ForwardMatrix1 и ForwardMatrix2 также должны быть нормализованы таким образом. Например, значения по умолчанию ForwardMatrix1 и ForwardMatrix2 для камеры Olympus E-M1, соответственно, нормализованы следующим образом:

    Eq. (76)

    [X (WP) = 0.9643Y (WP) = 0.9999Z (WP) = 0.8251] D50 = [0.47340.36180.12910.27650.68270.04070.21160.00060.6129] [R = 1G = 1B = 1], [X ( WP) = 0.9643Y (WP) = 1.0000Z (WP) = 0.8252] D50 = [0.46330.32440.17660.27790.66610.05600.17220.00330.6497] [R = 1G = 1B = 1]. Официальный WP D50 PCS на самом деле X = 0.9642, Y = 1,0000 и Z = 0,8249, 40 , что является 16-битным дробным приближением истинного D50 WP, определяемого как X = 0,9642, Y = 1,0000 и Z = 0,8251.

    8.

    Выводы

    В первом разделе этого документа показано, как конвертер RAW с открытым исходным кодом DCRaw можно использовать для непосредственного определения характеристик камеры без необходимости определять и инвертировать OECF, а также показано, как матрицы характеристик нормализуются на практике. Как следствие метамерной ошибки камеры, необработанное пространство камеры для типичной камеры оказалось искаженным от треугольной формы, доступной для аддитивных линейных комбинаций трех фиксированных основных цветов на диаграмме цветности xy, а доступная гамма оказалась зависимой. по характеристике осветительного прибора.Также было показано, что эталонный белый цвет типичного необработанного пространства камеры имеет сильный пурпурный оттенок.

    Впоследствии в этой статье исследовались и сравнивались типы стратегий преобразования цвета, используемые камерами смартфонов и коммерческими преобразователями RAW, механизмами обработки изображений традиционных цифровых камер, DCRaw и преобразователем Adobe DNG.

    Смартфоны и программное обеспечение для преобразования необработанных данных обычно используют стратегию преобразования цвета, знакомую в науке о цвете.Это включает в себя применение характеристической матрицы T_ для преобразования из необработанного пространства камеры в цветовое пространство CIE XYZ, CAT для хроматической адаптации оцененного WP освещения сцены к эталонному белому цветового пространства, упомянутого на выходе (например, D65 для sRGB), и, наконец, преобразование из CIE XYZ в линейную форму выбранного цветового пространства, ориентированного на вывод. Поскольку оптимизированная матрица характеристик зависит от CCT, если не выполняется условие Лютера-Айвза, оптимизированная матрица может быть определена путем интерполяции между двумя предварительно установленными характеристическими матрицами, одна оптимизирована для источника света с низкой CCT, а другая оптимизирована для источника света с высокой CCT. .Более простые решения включают использование фиксированной матрицы характеристик, оптимизированной для репрезентативного освещения сцены.

    Для традиционных цифровых фотоаппаратов в этом документе показано, как общее преобразование цвета обычно переформулируется в терминах множителей сырых каналов D_ вместе с набором матриц поворота цветов R_. Множители необработанных каналов действуют как тип CAT, хроматически адаптируя оценку WP освещения сцены к эталонному белому необработанного пространства камеры. Поскольку каждая строка матрицы поворота цвета равна единице, матрица поворота впоследствии преобразуется из необработанного пространства камеры непосредственно в выбранное цветовое пространство RGB, относящееся к выходу, и в то же время хроматически адаптирует исходный белый цвет исходного пространства камеры к эталонному белому пространству камеры. цветовое пространство, указанное на выходе.Было показано, что вариация элементов матрицы поворота цвета относительно CCT очень мала, поэтому требуется лишь небольшой выбор предварительно заданных матриц поворота, каждая из которых оптимизирована для заданного предварительно заданного источника света. Это позволяет применять необработанные множители каналов, подходящие для оценки WP освещения сцены, в сочетании с предварительно установленной матрицей поворота, связанной с наиболее подходящим WP. Основное преимущество переформулировки состоит в том, что интерполяция не требуется, и метод может быть эффективно реализован в архитектуре с фиксированной точкой.Кроме того, качество изображения может быть улучшено путем применения умножителей необработанных каналов до цветовой демозаики.

    Было показано, что DCRaw использует модель, аналогичную традиционным цифровым камерам, за исключением того, что для каждой камеры используется только одна матрица поворота цветов, в частности матрица R_D65, оптимизированная для освещения D65. Хотя общее преобразование цвета теряет некоторую точность, когда освещение сцены значительно отличается от D65, преимущество отделения множителей необработанного канала от характеристической информации, представленной матрицей поворота цвета, заключается в том, что WB может быть правильно достигнут для любого типа освещения сцены при условии необработанного применяются канальные множители, подходящие для освещения сцены.Было показано, что матрицы вращения, используемые DCRaw, могут быть получены из инверсий матриц цветовых характеристик ColorMatrix2, используемых конвертером Adobe DNG.

    Преобразователь Adobe DNG отображает необработанное пространство камеры и оценку WP освещения сцены на промежуточный этап в общем преобразовании цвета, а именно на PCS на основе цветового пространства CIE XYZ с WP D50. Метод 1 определяет подход, который также используется в коммерческих конвертерах необработанных данных и современных смартфонах. Цветовая матрица C_, оптимизированная для освещения сцены, получается посредством интерполяции между предварительно заданными матрицами «ColorMatrix1» с низким CCT и «ColorMatrix2» с высоким CCT.Из-за требований логики восстановления выделения эти цветовые матрицы отображаются в противоположном направлении по сравнению с обычными характеристическими матрицами. Кроме того, матрицы ColorMatrix1 и ColorMatrix2 изначально нормализованы в соответствии с WP PCS, а не их соответствующими характеристическими осветительными приборами. Поскольку цветовые матрицы Adobe находятся в свободном доступе, их соответствующим образом нормализованные инверсии могут служить полезными высококачественными характеристическими матрицами, когда оборудование для определения характеристик камеры недоступно.

    Метод 2, предлагаемый конвертером Adobe DNG, использует множители необработанных каналов аналогично традиционным цифровым камерам. Однако они применяются в сочетании с так называемой прямой матрицей, а не с матрицей поворота, поскольку конвертер Adobe DNG напрямую не сопоставляется с цветовым пространством RGB, указанным на выходе, поэтому каждая строка прямой матрицы не суммируется до единицы. Хотя оптимизированная прямая матрица определяется путем интерполяции предварительно установленных матриц «ForwardMatrix1» и «ForwardMatrix2», изменение оптимизированной прямой матрицы относительно CCT очень мало, аналогично матрице вращения.

    9.

    Приложение: Модель необработанных данных

    Рассмотрим необработанные значения, выраженные как интегрирование по спектральной полосе пропускания камеры в соответствии с формулой. (5):

    R = k∫λ1λ2R1 (λ) E˜e, λdλ, G = k∫λ1λ2R2 (λ) E˜e, λdλ, B = k∫λ1λ2R3 (λ) E˜e, λdλ. Хотя E˜ e, λ можно рассматривать как среднюю спектральную энергетическую освещенность на фотосъёмке, это более точно описывается как спектральная энергетическая освещённость, свёрнутая с функцией рассеяния точки (PSF) системы камеры (x, y, λ) и измеренная в позиционных координатах ( x, y) на плоскости датчика:

    Eq.(77)

    E˜e, λ (x, y) = [Ee, λ, ideal (x, y) * h (x, y, λ)] comb [xpx, ypy], где px и py — пиксель смолы в горизонтальном и вертикальном направлениях. Также может быть включена модель шума. 28 , 51 Величина, обозначенная Ee, λ, ideal (x, y), представляет собой идеальную спектральную освещенность на плоскости датчика, которая теоретически может быть получена в отсутствие системы PSF:

    Eq. (78)

    Eλ, ideal (x, y) = π4Le, λ (xm, ym) 1Nw2T cos4 {φ (xm, ym)}, где Le, λ — соответствующая спектральная яркость сцены, m — увеличение системы, Nw — рабочее f-число объектива, T — коэффициент пропускания линзы, а φ — угол между оптической осью и указанными координатами сцены.Если известен профиль виньетирования объектива, четвертый член косинуса можно заменить коэффициентом относительной освещенности, который представляет собой функцию пространства изображения, описывающую реальный профиль виньетирования. 52

    Константа k, которая появляется в уравнении. (5) устанавливает верхнюю границу величины необработанных значений. Можно показать 28 , что k задается как

    , где t — продолжительность воздействия, а gi — коэффициент преобразования между счетчиками электронов и исходными значениями для мозаики i, выраженный в единицах e− / DN. 53 , 54 Коэффициент преобразования обратно пропорционален усилению ISO GISO, которое является аналоговой настройкой усиления усилителя с программируемым усилением, расположенного перед АЦП:

    Eq. (80)

    gi = UGISO, i, U = ne, i, FWCnDN, i, clip. Здесь U — единичный коэффициент усиления, который представляет собой настройку усиления, при которой gi = 1. Полнолуночная емкость обозначается символами ne, i, FWC и nDN, i, clip — это точка отсечения необработанного сигнала, которая является максимально доступным необработанным уровнем. Это значение не обязательно равно максимальному необработанному уровню, обеспечиваемому АЦП с учетом его битовой глубины M, которая составляет 2M-1 DN, особенно если камера включает смещение смещения, которое вычитается перед записью необработанных данных. 28 , 53

    Наименьшее аналоговое усиление определяется GISO = 1, что соответствует базовому усилению ISO. 28 , 51 Числовые значения соответствующих настроек ISO камеры S определяются с использованием выходных данных JPEG, а не необработанных данных. 55 , 56 Эти пользовательские значения также учитывают цифровое усиление, применяемое через градационную кривую JPEG. При сравнении необработанного вывода с камер, основанных на различных форматах датчиков, по возможности следует использовать эквивалентные, а не одинаковые настройки экспозиции. 57

    Как указано в п. 2.2, фактические необработанные значения, полученные на практике, представляют собой квантованные значения, смоделированные путем взятия целой части уравнения. (5), и полезно впоследствии нормализовать их до диапазона [0,1], разделив уравнение. (5) по необработанной точке отсечения.

    Новое телешоу «Wrench’d» с матрицей «Maverick of Color» Джастин Николс

    В Ватсеке, штат Иллинойс, в последнее время было много ажиотажа. Весь город говорит о его самом известном жителе, Джастине Николсе.

    Ватсека (Watseka) — небольшой городок в графстве Ирокез, штат Иллинойс. Он находится в 15 милях к западу от линии штата Иллинойс-Индиана на американском шоссе 24. Согласно переписи 2010 года, население Ватсека в то время составляло 5255 человек.

    Николс вырос в Ватсеке и учился в средней школе общины Ватсека. Он всегда интересовался автомобилями, грузовиками и мотоциклами, а также ремонтировал их и работал над ними. Этот интерес побудил его открыть свой собственный магазин, Nichols Paint and Fab, на 110 S.2-я улица в Ватсеке.


    «Wrench’d» — это новое шоу на канале Velocity , которое покажет повседневную работу команды Nichols Paint и Fab . В состав экипажа входят Николс, Мэйган Эшлайн, Грег Хьюзенга, Дэйв Вебстер, Кайл Бертч и Ник Робертс. Выставка рассказывает о работе, которую они проводят над кастомными автомобилями для клиентов. Премьера телешоу состоится в 22:00. ET 15 мая. Эпизод озаглавлен «Злая зеленая машина».«


    «Средняя зеленая машина» относится к грузовику Green 1960 C10, построенному компаниями Nichols Paint и Fab . Двигатель мощностью 1000 л.с. был построен на Nickey’s Performance с нагнетателем Magnuson . В интерьере используется C-образная рама Glide engineering с усилением и обивкой Vos Upholstery . Нестандартное шасси было построено Nichols Paint и Fab . Wilwood поставил тормоза, а колеса — единичные экземпляры, изготовленные специально для этого грузовика компанией Billet Specialties.

    Николс стал хорошо известен в автомобильном мире как трижды создатель Spike TV «Search and Restore» и дважды был показан на Powernation . Его работы были представлены в журналах Classic Truck, Street Rodder, Raw Bike, Hot Rod, Bagger, American Bagger и Built Not Bought .

    Один из этих журналов был замечен агентством Magilla Entertainment в Нью-Йорке.Это привело Николса к интервью с продюсерами шоу на Velocity. Николс подписал контракт на «Гаечный ключ», и начались съемки.

    Съемочные группы были свидетелями того, как Николс и команда работали над его зеленым грузовиком C10 1960 года выпуска, который был представлен на выставке SEMA 2017. Этот грузовик был показан на стенде Valspar Automotive . Николс был выбран в качестве одного из трех Valspar Automotive Matrix System «Mavericks of Color» за 2018 год на выставке SEMA 2017.Двумя другими «Mavericks of Color» были Джо Винсент и Гэри «Boogie Man» Заборовски.


    «Джастин, Гэри и Джо — именно те художники, которых мы любим отмечать как пользователей Matrix », — сказал Пит Уиллман , старший директор по продажам в Северной Америке, Valspar Automotive . «Эти ребята демонстрируют неослабевающую преданность своему делу и тому, что мы делаем, поскольку мы продолжаем вводить новшества в дизайн продукта, чтобы дать им то, что им нужно для продолжения создания.Для них это не просто стать известным художником; речь идет о постоянном развитии их навыков и превосходстве над их работой над следующей сборкой ».


    Autobody News
    связался с Николсом по поводу телешоу и его работы с Valspar Automotive.

    «Что касается Matrix , я был цветным индивидуалистом с SEMA 2017 и счастлив быть частью такой великой компании, которая предлагает такой хороший продукт», — сказал он.«Они были со мной еще до телевизионных съемок, и я считаю их семьей».

    Николс пригласил весь город Вацека на бесплатную вечеринку «Wrench’d» в театре Watseka, , 218 E Walnut St, Watseka, штат Иллинойс. Вечеринка будет проходить с 19:00 до 22:00. 15 мая.


    Предстоящие выпуски «Wrench’d» на Velocity и MotorTrend.com:


    Mean Green Machine
    Премьера на Velocity, вторник, 15 мая в 10 p.м. ET
    Джастин Николс и команда Nichols Paint and Fab известны на Среднем Западе своей кропотливой фантастической работой и великолепной индивидуальной покраской. Теперь они готовы поставить на карту свою репутацию и свой магазин на национальной карте, выпустив свою первую сборку SEMA — C10 1960 года с кастомным двигателем 6,0 л. С. Пока они заняты работой над C10, приходит клиент с запросом на изготовление нестандартного металлического интерьера для его Buick Special 1938 года, посвященного гангстерской тематике.


    Bustin ‘на SEMA
    Премьера в Motor Trend вторник, 15 мая
    Премьера на Velocity, вторник, 22 мая в 10 p.м. ET
    Джастин Николс готов продемонстрировать свои потрясающие работы и конечный продукт на своей сборке SEMA: C10 1960 года. У давнего клиента наконец-то есть деньги, чтобы закончить кастомный спортивный мотоцикл с турбонаддувом.


    Swagger DeVille
    Премьера на Motor Trend во вторник, 22 мая
    Премьера на Velocity, вторник, 29 мая в 22:00. ET
    Когда клиент приходит с Deville 1960 года для доработки, Николс ухватывается за возможность создать классический дизайн бесконечных линий. Другой клиент пришел с Харли Бэггером 1998 года, нуждающимся в ремонте.


    Badass Big Wheel
    Премьера в Motor Trend Вторник, 29 мая
    Премьера в Velocity, вторник, 5 июня в 22:00 по восточному времени
    Клиент приходит в Nichols Paint and Fab и хочет проверить двигатель и трансмиссию VW 1963 года. ошибка в кастомном голометаллическом трайке. Николсу наконец нужно время, чтобы закончить Jeep Вилли 1962 года, который его покойный отец оставил им для совместной работы.


    Farm Fresh Ford
    Премьера в Motor Trend вторник, 5 июня
    Премьера в Velocity, вторник, 12 июня в 10 p.м. ET
    Клиент приходит в Nichols Paint and Fab со свежим грузовиком Ford 1941 года выпуска, готовым к капитальному ремонту. Николс выводит Chevy 1500 2014 года на новый уровень с помощью специальной окраски капота.


    Saab Story
    Премьера в Motor Trend во вторник, 12 июня
    Премьера в Velocity, вторник, 19 июня в 22:00. ET
    Крупный клиент выполняет одну из самых больших работ Nichols Paint and Fab на сегодняшний день: превращение Saab 99 1969 года в полностью кастомизированный гоночный автомобиль. Николс полностью переделал C10 1963 года.

    Для получения дополнительной информации посетите веб-сайты velocity.com, nicholspaintandfab.com и valsparauto.com.

    Функция согласования цветов — обзор

    6.3 Первые стандартные цветовые пространства

    Повторяя, цветовое ощущение можно описать с помощью трех параметров; учитывая тестовый цвет, мы называем его трехцветное изображение значениями количества трех цветов (основных цветов в некоторой аддитивной цветовой модели), которые необходимы для соответствия этому тестовому цвету. Если два одиночных изолированных цветных источника света имеют разное спектральное распределение, но одинаковые значения цветности, то они будут восприниматься как имеющие один и тот же цвет.

    Цветовое пространство — это метод, который связывает цвета со значениями цветов. Следовательно, он описывается тремя основными цветами и соответствующими им функциями сопоставления цветов. Учитывая их отношение к трехцветным значениям, цветовые пространства трехмерны: каждый цвет может быть представлен как точка на трехмерном графике.

    В 1931 году Международная комиссия по освещению (или CIE, по-французски) объединила данные Райта и Гилда [9] и предложила два набора функций согласования цветов для стандартного наблюдателя, известных как CIE RGB и CIE XYZ; этот стандарт колориметрии до сих пор остается одним из наиболее часто используемых методов определения цвета в промышленности.Функции согласования цветов CIE RGB — это функции r¯ (λ), g¯ (λ), b¯ (λ), упомянутые ранее. Трехцветные значения (R, G, B) для источника света E (λ) вычисляются из этих функций, как указано в формуле. (6.1).

    Для каждой длины волны λ одна из трех функций отрицательна. Это создало проблему, поскольку калькуляторы времени управлялись вручную, и, следовательно, ошибки были довольно обычными при вычислении значений трехцветных импульсов [10]. Вот почему функции согласования цветов CIE XYZ x¯ (λ), y¯ (λ), z¯ (λ) также были введены вместе с функциями CIE RGB.Используя функции CIE XYZ, трехцветные значения (X, Y, Z) для источника света со спектральным распределением E (λ) можно вычислить как:

    (6.3) X = ∫380740x¯ (λ) E (λ) dλY = ∫380740y¯ (λ) E (λ) dλZ = ∫380740z¯ (λ) E (λ) dλ.

    Функции согласования цветов x¯ (λ), y¯ (λ), z¯ (λ) получаются как линейная комбинация r¯ (λ), g¯ (λ), b¯ (λ) путем наложения определенных критерии, главным образом среди них:

    x¯ (λ), y¯ (λ), z¯ (λ) всегда должны быть положительными;

    y¯ (λ) идентична стандартной функции светимости V (λ), которая представляет собой безразмерную функцию, описывающую чувствительность к свету как функцию длины волны; следовательно, Y = ∫y¯ (λ) E (λ) dλ будет соответствовать яркости цветового стимула;

    x¯ (λ), y¯ (λ), z¯ (λ) нормализованы так, что они дают равные трехцветные значения X = Y = Z для белого света, т.е.е. свет с однородным (плоским) спектром.

    Поскольку CMF CIE XYZ являются линейным преобразованием CMF CIE RGB, это означает, что мы можем перейти от одного цветового пространства к другому с помощью линейного обратимого преобразования:

    (6.4) [XYZ] = M [RGB]

    (6.5) [RGB] = M − 1 [XYZ]

    , где M — матрица 3 × 3.

    Важный момент, который мы должны подчеркнуть, заключается в следующем. Можно показать, что для любого набора физически реализуемых основных цветов существуют длины волн λ , для которых значения согласования цветов отрицательны.Поскольку x¯ (λ), y¯ (λ), z¯ (λ) всегда положительны, это означает, что их основные цвета никогда не могут быть физически реализованы. Вот почему первичные цвета для CIE XYZ называются виртуальными первичными цветами .

    Теперь мы определяем значения x , y , z :

    (6,6) x = XX + Y + Zy = YX + Y + Zz = ZX + Y + Z.

    Легко видеть, что для огней E1 и E2 = αE1 эти значения идентичны: x1 = x2, y1 = y2, z1 = z2. Вот почему x , y , z называются координатами цветности , потому что они не меняются, если световой стимул только меняет свою интенсивность.Теперь мы увидим, что для x , y , z у нас есть те же свойства, которые мы упоминали для r , g , b в предыдущем разделе.

    По построению x + y + z = 1, поэтому z = 1 − x − y и вся информация о координатах цветности содержится в паре (x, y). Следовательно, все возможные цветности могут быть представлены в двухмерной плоскости, плоскости с осями x и y , и это называется диаграммой цветности CIE xy ; см. рис.6.5.

    Рисунок 6.5. CIE xy диаграмма цветности

    CIE xy диаграмма цветности. Рисунок из [7].

    Эта язычковая область представляет все различные цветности, которые могут быть восприняты стандартным наблюдателем; это можно увидеть как результат выполнения этой операции: нарезание объема XYZ плоскостью X + Y + Z = 1, затем проецирование полученной плоскости на плоскость XY . См. Рис. 6.6.

    Рисунок 6.6. Объем XYZ и диаграмма xy

    Слева: объем XYZ . Вверху справа: после нарезки объема плоскостью X + Y + Z = 1. Внизу справа: после проецирования плоскости на плоскость XY .

    Стоит отметить, что тройка значений, образованная цветностью (x, y) и яркостью Y , прекрасно описывает цвет, и из (x, y, Y) мы можем получить (X, Y, Z).

    Верхняя граница диаграммы цветности представляет собой кривую в форме подковы, соответствующую монохроматическим цветам: эта кривая называется геометрическим местом спектра [10].Нижняя граница — пурпурная линия, она соответствует смесям огней из экстремумов спектра.

    Если монохроматические источники света E1 и E2 имеют координаты (x1, y1) и (x2, y2) (которые будут лежать в геометрическом месте спектра, потому что источники света монохроматические), смесь E3 = E1 + E2 будет иметь координаты (x3, y3 ), расположенный на отрезке, соединяющем (x1, y1) и (x2, y2). Следовательно, язычковая область, ограниченная геометрическим местом спектра и пурпурной линией, представляет все возможные цветности, которые мы можем воспринимать, как упоминалось выше.

    Гельмгольц показал, что каждый монохроматический свет имеет комплементарный элемент, то есть смесь обоих источников света дает белый цвет [4]. Монохроматические огни с длинами волн в диапазоне от красного до желто-зеленого имеют монохроматические дополнения с длинами волн в диапазоне от сине-зеленого до фиолетового. Дополнительным зеленым является не монохроматический свет, а пурпурный, смесь синего и красного света с двух концов видимого спектра.

    Идеальный белый (то есть свет с полностью однородным спектром мощности) имеет координаты x = y = 13, поэтому, когда мы смешиваем монохроматический свет с белым, его координаты цветности перемещаются внутрь, и насыщенность цветов уменьшается.Чистый монохроматический свет имеет 100% насыщенность, а белый — 0%. Но на практике у белого света никогда не бывает полностью плоского спектра. CIE определил набор стандартных источников света: A для лампы накаливания, B для солнечного света, C для среднего дневного света, D для фаз дневного света, E — источник равной энергии, а источники F представляют собой люминесцентные лампы различного состава [11] . Источники света в серии D определяются просто путем обозначения температуры в градусах Кельвина излучателя черного тела, спектр мощности которого ближе к спектру мощности источника света.Излучатель черного тела — это объект, который не отражает свет и излучает излучение, и спектр мощности этого излучения однозначно описывается температурой объекта. Вот почему в фотографии принято выражать тональность источника света с помощью его цветовой температуры : голубовато-белый цвет будет иметь высокую цветовую температуру, а красновато-белый — более низкую цветовую температуру. Например, источник света CIE D65 соответствует фазе дневного света со спектром мощности, близким к спектру мощности излучателя черного тела при 6500∘K, а D60 — 6000∘K.Эти два источника света обычно используются в кино и телевидении.

    Еще одно очень важное следствие свойства линейности, заявленное ранее, состоит в том, что любая система, которая использует три основных цвета для представления цветов, будет способна представлять только цветности, лежащие внутри треугольника, определяемые цветностями основных цветов. Кроме того, из-за выпуклой формы диаграммы цветности любой такой треугольник будет полностью содержаться в диаграмме, за исключением точек цветности.Следовательно, для любой трехцветной системы всегда будут цвета, которые система не может представить.

    Например, на рис. 6.7 показана диаграмма цветности для дисплея, где вершины соответствуют цветностям красного (средний серый в версии для печати), зеленого (светло-серый в версии для печати) и синего (темно-серого в версии для печати). ) светоизлучающие элементы устройства. Дисплей с более насыщенными основными цветами будет связан с большим треугольником на диаграмме цветности и, следовательно, сможет воспроизводить больше цветов.В Разделе 6.6 мы вернемся к вопросу о характеристике диапазона цветов, достижимого устройством, который называется его цветовой гаммой.

    Рисунок 6.7. Цветности дисплея

    Цветности дисплея. Изображение из [12].

    Что такое матричная диаграмма или диаграмма? Анализ взаимосвязи данных

    Глоссарий качества Определение: Матрица

    Также называется: матрица, матричная диаграмма

    Матричная диаграмма определяется как новый инструмент планирования управления, используемый для анализа и отображения взаимосвязи между наборами данных.Матричная диаграмма показывает взаимосвязь между двумя, тремя или четырьмя группами информации. Он также может дать информацию о взаимосвязи, например, о ее силе, о ролях, которые играют разные люди или измерения.

    Возможны шесть матриц различной формы: L, T, Y, X, C и в форме крыши, в зависимости от того, сколько групп необходимо сравнить.

    Когда использовать каждую форму матричной диаграммы

    Таблица 1 показывает, когда использовать каждый тип матрицы. Щелкните ссылки ниже, чтобы увидеть примеры каждого типа.В примерах оси матрицы заштрихованы, чтобы выделить букву, дающую имя каждой матрице.

    • L-образная матрица связывает две группы элементов друг с другом (или одну группу с собой).
    • Т-образная матрица связывает три группы элементов: каждая из групп B и C связана с A; группы B и C не связаны друг с другом.
    • Y-образная матрица связывает три группы элементов: каждая группа связана с двумя другими по кругу.
    • C-образная матрица связывает три группы элементов одновременно в 3D.
    • X-образная матрица связывает четыре группы элементов: каждая группа связана с двумя другими по кругу.
    • Матрица в форме крыши связывает одну группу предметов с собой; обычно используется вместе с L- или T-образной матрицей.

    Таблица 1: Когда использовать матрицы другой формы

    Г-образная

    2 группы

    A B (или A A)

    Т-образный

    3 группы

    B A C, но не B C

    Y-образная

    3 группы

    A B C A

    C-образная

    3 группы

    Все три одновременно (3D)

    Х-образная

    4 группы

    A B C D A, но не A C или B D

    Крыша

    1 группа

    A A, если также A B в L или T

    Эта L-образная матрица суммирует требования клиентов.Команда поместила числа в поля, чтобы показать числовые характеристики, и использовала галочки, чтобы обозначить выбор упаковки. L-образная матрица на самом деле образует перевернутую L. Это самый основной и наиболее распространенный формат матрицы.

    L-образная матричная диаграмма: требования клиентов

    Заказчик
    D

    Заказчик
    M

    Заказчик
    R

    Заказчик
    T

    Чистота%

    > 99.2

    > 99,2

    > 99,4

    > 99,0

    Следы металлов (ppm)

    <5

    <10

    <25

    Вода (частей на миллион)

    <10

    <5

    <10

    Вязкость (сП)

    20-35

    20-30

    10-50

    15-35

    Цвет

    <10

    <10

    <15

    <10

    Барабан

    Грузовик

    Вагон

    Вернуться к началу

    Эта Т-образная матрица связывает модели продуктов (группа A) с их производственными площадками (группа B) и их клиентами (группа C).

    Изучение матрицы (ниже) разными способами дает разную информацию. Например, если сосредоточиться на модели A, видно, что она производится в больших объемах на заводе в Техасе и в небольших объемах на заводе в Алабаме. Time Inc. является основным покупателем модели A, в то время как Arlo Co. покупает небольшую сумму. Сосредоточение внимания на рядах покупателей показывает, что только один покупатель, Arlo Co., покупает все четыре модели. Zig Corp. покупает только одну. Time Inc. делает крупные покупки A и D, в то время как Lyle Co. является относительно незначительным клиентом.

    Т-образная матричная диаграмма: продукты — производственные предприятия Клиенты

    Вернуться к началу

    Эта Y-образная матрица показывает отношения между требованиями клиентов, метриками внутренних процессов и задействованными отделами. Символы показывают силу взаимоотношений: основные взаимоотношения, такие как ответственность производственного отдела за производственные мощности; вторичные отношения, такие как связь между доступностью продукта и уровнями запасов; второстепенные отношения, такие как ответственность отдела сбыта за время выполнения заказа; и никаких отношений, например, между отделом закупок и своевременной доставкой.

    Y-образная матричная диаграмма: ответственность за выполнение требований клиентов

    Вернуться к началу

    Поскольку эта матрица трехмерна, ее трудно рисовать и она используется нечасто. Если важно сравнить три группы одновременно, рассмотрите возможность использования трехмерной модели или компьютерного программного обеспечения, которое может обеспечить четкое визуальное изображение.

    C-образная матричная диаграмма

    Вернуться к началу

    На этом рисунке пример Т-образной матрицы расширен до X-образной матрицы, включая отношения грузовых линий с производственными площадками, которые они обслуживают, и клиентами, которые их используют.Каждая ось матрицы связана с двумя соседними, но не с одной поперечной. Таким образом, модели продуктов связаны с производственными площадками и клиентами, но не с грузовыми линиями.

    X-образная матричная диаграмма: производственные площадки — продукты — клиенты — грузовые линии

    Вернуться к началу

    Матрица в форме крыши используется с L- или T-образной матрицей для отображения одной группы элементов, относящихся к самой себе. Чаще всего он используется с Домом качества, где образует «крышу» дома.«На рисунке ниже требования клиентов связаны друг с другом. Например, сильная взаимосвязь связывает цвет и следы металлов, в то время как вязкость не связана ни с одним из других требований.

    Матричная диаграмма в форме крыши

    Часто используемые символы матричных диаграмм

    Вернуться к началу

    Адаптировано из The Quality Toolbox, Second Edition , ASQ Quality Press.

    Цифровая цветовая матрица для цифрового телевизионного приемника

    Это изобретение относится к цифровой цветовой матрице для системы обработки цифрового сигнала в телевизионном приемнике.

    В цифровых телевизионных приемниках производится дискретизация аналогового видеосигнала в основной полосе частот, и эти выборки преобразуются в репрезентативные цифровые выборки с помощью аналого-цифрового преобразователя. Цифровые выборки обрабатываются в цифровом гребенчатом фильтре для создания цифровых сигналов, представляющих разделенную информацию о яркости и цветности. Цифровая информация о яркости и цветности, содержащая сигналы, затем обрабатывается в соответствующих каналах процессора цифровых сигналов для создания цифровых сигналов смешения цветов, таких как сигналы I и Q, а также цифровые сигналы яркости или Y.Цифровая матрица может использоваться для объединения сигналов I, Q и Y для создания цифровых отсчетов основного цвета R, G и B. Затем цифровые отсчеты прикладываются к соответствующим управляющим напряжениям R, G и B для возбуждения катодов цветного кинескопа.

    Для проявления цифровых выборок R, G и B, цветоразностные сигналы R-Y, G-Y и B-Y цифровые цветоразностные сигналы генерируются из сигналов смешения цветов I и Q. Затем сигнал яркости Y добавляется к каждому из трех цветоразностных сигналов для проявления трех цифровых выборок основного цвета.

    Три цветоразностных сигнала связаны с двумя сигналами цветовой смеси набором коэффициентов a i , b i , i = 1, 2, 3, в соответствии со следующими уравнениями: RY = a 1 I + b 1 Q GY = a 2 I + b 2 Q BY = a 3 I + b 3 Q

    где a i , b i хорошо известны , установленные ценности.

    В заявке на патент США H. G. Lewis, Jr., Ser.№ 444,521, теперь патент США. №4,503,454, поданной 26 ноября 1982 г., озаглавленный ЦВЕТНЫЙ ТЕЛЕВИЗОР С СИСТЕМОЙ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ, РАЗРАБОТЫВАЮЩЕЙ ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЫ ДРАЙВЕРА ДЛЯ ТРУБКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ, произведение выборок I и Q, умноженное на соответствующие коэффициенты a i , b получены с использованием постоянного запоминающего устройства, ПЗУ, построенного как умножитель справочной таблицы. Цифровые образцы I и Q адресуют ячейки в ПЗУ, в которых хранится информация о продукте.Если значения коэффициентов a i , b i не фиксированы, а динамически изменяются, тогда может использоваться оперативная память, RAM или программируемая постоянная память. Использование этих устройств представляет собой относительно дорогое решение, позволяющее умножать отсчеты I и Q на коэффициенты с переменными значениями.

    Особенностью изобретения является цифровая матрица для получения цветоразностных сигналов из сигналов смешения цветов, в которой не используются умножители ROM. Система обработки цифровых сигналов генерирует выборки двоично-кодированных сигналов смеси цветов, которые представляют информацию о цветном изображении.Микропроцессор или другое цифровое оборудование генерирует значения двоично-кодированных коэффициентов, которые преобразуют представление информации цветного изображения из сигналов смешения цветов в двоично-кодированные цветоразностные сигналы. Устройство умножения принимает выборки двоично-кодированных сигналов цветовой смеси в качестве первых входов для умножения их выборок на соответствующие двоично-кодированные коэффициенты, которые предоставляются в качестве вторых входов. Цифровое хранилище принимает двоично-кодированные коэффициенты. Выходы цифрового хранилища подаются как вторые входы устройства умножения.Генератор тактовых импульсов генерирует тактовый сигнал выбора, который последовательно синхронизирует из цифрового хранилища выбранные из сохраненных двоично-кодированных коэффициентов, чтобы дать возможность устройству умножителя формировать последовательность продуктов, соответствующих компонентам цветовой смеси двоично-кодированных цветоразностных сигналов. Сформированные таким образом продукты объединяются, например, сумматором для формирования выборок двоично-кодированных цветоразностных сигналов.

    Преимущественный аспект вышеизложенной цифровой матрицы, помимо возможности умножать I и Q отсчетов на переменные коэффициенты, заключается в том, что в устройстве умножения можно использовать обычное дерево сумматора или матричные умножители.Поскольку для изготовления умножителей с сумматорной матрицей может потребоваться выделение относительно большой площади на микросхеме интегральной схемы, последовательная синхронизация коэффициентов умножителя позволяет только одному или двум умножителям разработать шесть продуктов, которые образуют компоненты трех цветоразностные сигналы RY, GY и BY.

    РИС. 1 иллюстрирует систему цифровой обработки сигналов для телевизионного приемника, которая включает в себя цифровую матрицу с переменными коэффициентами, воплощающую изобретение;

    РИС.2 иллюстрирует часть системы, показанной на фиг. 1, включая конкретные варианты осуществления входного цифрового хранилища, которое предоставляет модифицированные коэффициенты для умножителей I и Q, и выходного цифрового хранилища, которое принимает оттуда продукты; и

    ФИГ. 3 иллюстрирует временную диаграмму, полезную для объяснения работы схематических блоков фиг. 1 и 2.

    В системе обработки цифрового сигнала для цифрового телевизионного приемника, показанной на фиг. 1 аналоговый композитный видеосигнал формируется на выводе 21 посредством предшествующей традиционной аналоговой схемы, не изображенной.Аналого-цифровой преобразователь, ADC 22, дискретизирует композитный видеосигнал для получения дискретных дискретных значений с двоичным кодированием. Цифровой гребенчатый фильтр 23 обрабатывает цифровые составные видеосэмплы для получения двоично-кодированного цифрового сигнала яркости Y ‘и двоично-кодированного цифрового сигнала цветности C.

    Аналоговый композитный видеосигнал на выводе 21 также подается на разделитель 19 синхроимпульсов для проявления горизонтальные и вертикальные синхроимпульсы вдоль сигнальных линий H и V для цепей горизонтального и вертикального отклонения, не показанных на рисунке.Разделитель 19 синхроимпульсов также подает по сигнальной линии CB опорный сигнал цветовой синхронизации с частотой f sc , частотой цветовой поднесущей. Этот сигнал подается на системный тактовый генератор 25 системы цифровой обработки сигналов.

    Системный тактовый генератор 25 формирует сигналы I-clock и Q-clock с частотой f sc , которые синхронизируются с фазовыми точками оси I и Q опорного сигнала цветовой синхронизации. Генератор 25 системных тактовых импульсов также генерирует системные тактовые импульсы 4f sc с частотой, в четыре раза превышающей частоту цветовой поднесущей, и синхронизируется с I и Q-тактами.

    Часы I и Q, а также системные часы 4f sc подаются на процессор 26 цветности. Процессор 26 цветности принимает цифровой сигнал цветности C и демодулирует его по осям I и Q опорного сигнала цветовой синхронизации. для получения двоично-кодированных цифровых образцов цветовой смеси I и Q. Фильтр нижних частот в процессоре 26 сигнала цветности формирует на шине данных Vd информацию о деталях по вертикали, содержащуюся в сигнале цветности C. Информация о деталях по вертикали и объединенная информация о яркости Y ‘принимаются процессором 24 яркости для формирования обработанного сигнала яркости Y.

    Двоично-кодированные цифровые отсчеты цветового различия R-Y, G-Y и B-Y выводятся по соответствующим шинам данных 16, 17 и 18 из цифровых отсчетов I и Q способом, который будет описан ниже. Цифровые отсчеты R-Y, G-Y и B-Y подаются в качестве соответствующих входов на сумматоры 35r, 35g и 35b. Цифровые выборки яркости Y подаются в качестве другого входа в сумматоры. Таким образом, на выходах сумматоров 35r, 35g и 35b формируются двоично-кодированные цифровые отсчеты красного, зеленого и синего цветов. Эти образцы применяются соответственно к цифро-аналоговым преобразователям 36r, 36g и 36b для преобразования в аналоговую область.После фильтрации фильтрами 37r, 37g и 37b нижних частот создаются аналоговые управляющие напряжения R, G и B для возбуждения катодов цветного кинескопа, не изображенного.

    Цифровые образцы разности цветов R-Y, G-Y и B-Y разрабатываются из цифровых образцов смешения цветов I и Q с помощью цифровой матрицы 10, воплощающей изобретение. Цифровая матрица 10 включает в себя умножитель 20I для умножения I цифровых отсчетов на коэффициенты a 1 , a 2 и 3 , последовательно, один за другим.Эти коэффициенты появляются мультиплексированными на шине данных 15. Произведения a 1 I, a 2 I, a 3 I появляются последовательно в порту P умножителя 20I и мультиплексируются на шину данных 13.

    Цифровая матрица 10 также включает в себя умножитель 20Q для умножения цифровых отсчетов Q на коэффициенты b 1 , b 2 и b 3 , которые последовательно появляются на шине данных 14. Произведения b 1 Q, b 2 Q и b 3 Q появляются последовательно на порте P умножителя 20Q и мультиплексируются на шине 12 данных.

    Шесть продуктов a 1 I, b i Q, представляющие компоненты цветовой смеси цифровых цветоразностных сигналов, считываются в цифровое хранилище 32. Продукты a 1 I, a 2 I и a 3 I применяются последовательно к входным портам N1, N2 и N3 соответственно, в то время как продукты b 1 Q, b 2 Q и b 3 Q применяются последовательно к входным портам N4, N5 и N6 соответственно. Продукты шести компонентов смеси цветов считываются из цифрового накопителя 32 на соответствующих выходных портах с U1 по U6.

    Произведения a 1 I и b 1 Q подаются в качестве входных сигналов в сумматор 33r для выработки на выходе сумматора цифровой выборки цветовой разности с двоичным кодированием R-Y. Затем образец R-Y сохраняется в защелке 34r. Произведения a 2 I и b 2 Q подаются в качестве входных данных в сумматор 33g для выработки на выходе сумматора выборки G-Y. Затем образец G-Y хранится в защелке 34g. Произведения a 3 I и b 3 Q подаются в качестве входных данных в сумматор 33b для выработки на выходе сумматора выборки B-Y.Затем образец B-Y хранится в защелке 34b. После того, как три образца цветового различия были сохранены в их соответствующих защелках, сигнал синхронизации применяется к каждой защелке по линии синхронизации CKL, чтобы синхронизировать образцы цветового различия R-Y, G-Y и B-Y.

    В соответствии с аспектом изобретения цифровая матрица 10 имеет возможность умножать цифровые выборки I и Q на коэффициенты с переменным значением a i и b i . Такая компоновка позволяет включать в цифровую матрицу различные функции управления оттенком и цветом.Неизмененные значения коэффициентов a i и b i сохраняются в постоянном запоминающем устройстве, ROM 29. Микропроцессор 28 обращается к ROM 29 для получения немодифицированных значений матричных коэффициентов. Микропроцессор 28 также принимает информацию от различных элементов управления регулировкой, таких как регулируемые зрителем оттенок, цвет, яркость и контраст, все вместе обозначенные на фиг. 1 в виде прямоугольника 27.

    На основе информации, полученной от элементов управления 27, микропроцессор 28 изменяет значения шести коэффициентов a i и b i и передает их в цифровое хранилище 30, последовательно, по шина данных CF.Каждый из шести модифицированных коэффициентов направляется в соответствующий один из входных портов с I1 по I6 посредством трехбитового адресного кода, вырабатываемого микропроцессором 28 по адресной строке ADR. Модифицированные коэффициенты вводятся в цифровое запоминающее устройство 30 после подачи синхронизирующего импульса, вырабатываемого микропроцессором 28 по линии синхронизации PCL.

    Для каждой I выборки, подаваемой в порт ввода X-операнда умножителя 20I, цифровое хранилище 30 мультиплексирует на шину данных коэффициентов 15 из порта вывода 01, 02 и 03, коэффициенты модифицированной матрицы a 1 , a 2 и a 3 для умножения на множитель 20I.Аналогично, для каждой Q выборки цифровое хранилище 30 мультиплексирует на шину данных 14 из порта вывода 04, 05 и 06, модифицированные коэффициенты b 1 , b 2 и b 3 для умножения на множитель 20Q.

    Обработка данных через входное цифровое хранилище 30, умножители 20I и 20Q, выходное цифровое хранилище 32 и защелки 34r, g, b управляется соответствующими синхронизирующими сигналами, создаваемыми тактовым генератором 31 по синхронизирующим шинам TB1, TB2, TB3 и линия времени CKL.Генератор 31 тактовых импульсов принимает системные часы 4f sc , показанные на фиг. 3а, I-часы, показанные на фиг. 3c и Q-часы, показанные на фиг. 3н. Из этих тактовых импульсов генератор 31 тактовых импульсов, используя прямую комбинаторную логику, о которой нет необходимости говорить, генерирует обычным способом другие формы тактовых сигналов, показанные на фиг. 3. Для упрощения предполагается, что передние или положительные фронты каждой из форм сигналов на фиг. 3, обозначенные направленными вверх стрелками, инициируют этапы цифровой обработки, связанные с соответствующей формой сигнала.Каждый из моментов с T 1 по T 13 на фиг. 3 одинаково разнесены во времени. Для частоты цветовой поднесущей f sc , равной 3,58 МГц, полупериод системных часов 4f sc на фиг. 3а — это интервал приблизительно 35 наносекунд.

    РИС. 2 иллюстрирует подробный вариант осуществления цифровой матрицы 10 по фиг. 1, в соответствии с изобретением, способный обеспечить умножение матрицы переменных коэффициентов. Элементы на двух рисунках, обозначенные одинаково, выполняют аналогичные функции или представляют собой аналогичные количества.

    Матричные коэффициенты a i и b i не имеют фиксированного значения, но могут изменяться в соответствии с настройками, обеспечиваемыми средством 27 управления зрителем на фиг. 1. Множители 20I и 20Q на фиг. 2, следовательно, должен иметь возможность умножать выборки I и Q на матричные коэффициенты с переменным значением a i и b i , которые подаются входным цифровым хранилищем 30 в качестве входных операндов Y в умножители. Умножитель, подходящий для использования в качестве любого из умножителей на фиг.2 — это метод, который использует умножение массива сумматора с операцией конвейера, так что новые операнды могут быть синхронизированы в регистры X и Y, связанные с входными портами X и Y, в то время как предыдущий продукт считывается в выходном порте P. Конструкция такого умножителя может быть аналогична MPY112K, параллельному умножителю, разработанному для работы с частотой видеосигнала 30 МГц и производящемуся TRW Corporation, Ла-Холла, Калифорния

    . В варианте осуществления цифровой матрицы 10, показанном на фиг. 2, шина CF данных матричных коэффициентов от микропроцессора 28 по фиг.1 соединен с входными портами I1 — I6 защелок La1 — La3 и Lb1 — Lb3 входного цифрового хранилища 30. Микропроцессор 28 вводит на шину данных CF новые значения модифицированных коэффициентов a i , b i , как они есть генерируется в ответ на изменение работы телевизионного приемника, например, в ответ на настройку элемента управления в блоке 27 управления телезрителем на фиг. 1.

    Чтобы направить новое значение определенного коэффициента, которое появляется на шине данных CF, на соответствующую одну из защелок с La1 по La3 и с Lb1 по Lb3, микропроцессор 28 генерирует трехбитовый двоичный адресный код на шине адресов 1 из 6. ADR одновременно с генерацией нового значения коэффициента на шине данных CF.

    Трехбитовый адресный код применяется к обычному декодеру 38 типа 1 из 8, где используются только первые шесть выходных клемм. Декодер 38 декодирует значение трехбитового адресного кода и активирует соответствующий выходной терминал, например, переводя этот терминал в высокий уровень. Каждая из выходных клемм с 1 по 6 декодера 38 через логический элемент И 41 связана с входной клеммой тактового сигнала соответствующей одной из защелок с La1 по La3 и с Lb1 по Lb3. Вентили 41 активируются микропроцессором 28 после подачи микропроцессором тактового импульса по сигнальной линии PCL.Когда выходной вывод декодера 38 становится высоким, новое значение ассоциированного матричного коэффициента, которое в настоящее время находится на шине CF данных, синхронизируется с соответствующей одной из защелок с La1 по La3 и с Lb1 по Lb3.

    Порты вывода 01–03 защелок с La1 по La3 подключены к шине 15 мультиплексирования данных, которая, в свою очередь, подключена к входному порту операнда Y умножителя 20I. Порты вывода 04-6 защелок Lb1-Lb3 подключены к шине 14 мультиплексирования данных, которая, в свою очередь, подключена к входному порту операнда Y умножителя 20Q.Выходные порты защелки цифрового хранилища 30 каждый спроектирован как выход с тремя состояниями, который демонстрирует выходное состояние с высоким импедансом, когда сигнал на выводе выбора микросхемы CS имеет высокий уровень, и переключается в активное состояние, когда сигнал на выводе выбора микросхемы CS идет низко.

    Временные линии SIR, SIG и SIB временной шины TB1 по фиг. 1, через инверторы связаны с выводами CS выбора кристалла защелок La1-La3 соответственно. Линии синхронизации SQR, SQG и SQB шины TB1 данных соединены через инверторы с выводами CS выбора микросхемы защелок Lb1-Lb3.Эти шесть линий синхронизации управляют состояниями клемм выбора микросхемы защелки.

    Каждую двоично-кодированную цифровую выборку I или Q, подаваемую на входной порт операнда X умножителя 20I или 20Q, необходимо умножить три раза в течение одного цикла I или Q-часов, чтобы получить три компонента смеси цветов I и три цвета Q компоненты смеси цветоразностных сигналов RY, GY и BY. В соответствии с аспектом изобретения предусмотрена схема мультиплексирования, позволяющая умножителю лестничной матрицы, например умножителю 20I или 20Q, последовательно умножать выборку I или Q на каждый из коэффициентов матрицы a i или b i для получения последовательно на выходном порте P умножителя 20I произведений a 1 I, a 2 I и 3 I и на выходном порте P умножителя 20Q произведений b 1 Q, b 2 Q и b 3 Q.Теперь будет предоставлено описание процесса умножения для обработки I-данных. Аналогичное описание справедливо для обработки Q-данных.

    Сплошные кривые на фиг. 3e-3g иллюстрируют временные отношения тактовых сигналов выбора кристалла, формируемых на линиях синхронизации SIR, SIG и SIB. Передний фронт тактового сигнала SIR появляется в момент времени T 1 , совпадающий с передним фронтом I-тактового сигнала на фиг. 3c. Передний фронт тактового сигнала SIG задерживается по фазе от переднего фронта тактового сигнала SIR на одну четверть периода от переднего фронта I-тактового сигнала 1 / f sc и появляется в момент времени T 3 .Передний фронт тактового сигнала SIB имеет фазовую задержку на половину периода и появляется в момент времени T 5 . Относительная фазовая задержка передних фронтов сигналов выбора микросхемы SIR, SIG и SIB обеспечивает возможность мультиплексирования коэффициентов I a 1 , 2 и 3 на мультиплексную шину 15 данных.

    . T 1 и сигнал I-такта и тактовая частота SIR переходят на высокий уровень, помещая выборку I 1 потока данных I на входной порт операнда X умножителя 20I и помещая матричный коэффициент a 1 на вход операнда Y порт.Чтобы зафиксировать данные в регистрах X и Y, связанных с входными портами X и Y, соответственно, тактовые выводы CKX и CKM умножителя 20I переходят в высокий уровень, как проиллюстрировано на фиг. 3b и 3d. Эти терминалы переходят на высокий уровень в момент времени T 2 , когда синхронизирующие сигналы на линиях синхронизации CKXI и CKM шины синхронизации TB2 на фиг. Я иду высоко. Синхронизирующие сигналы CKXI и CKM переходят в высокий уровень в момент времени T 2 , задержанный с момента времени T 1 , чтобы позволить истекать задержкам обработки, которые могут возникнуть при подаче данных на порты X и Y.Таким образом, в момент времени T 2 и T 1 выборка фиксируется в регистре операнда X, как показано на фиг. 3h, а матричный коэффициент a 1 фиксируется в регистре операнда Y, как показано на фиг. 3i.

    Передний фронт тактового сигнала CKM в момент времени T 2 начинает процесс умножения текущих значений операндов X и Y и фиксирует в P-регистре значение произведения предыдущего умножения. Умножение выполняется массивом не синхронизированных стробированных сумматоров в конвейерной операции, так что по истечении заданного времени, например, 100 наносекунд, произведение a 1 I 1 появляется в регистре продукта, связанном с выходным портом P множитель 20I.

    Выходные контакты выходного порта P спроектированы в трехуровневой конфигурации, управляемой состоянием сигнала на управляющем контакте OE. Когда управляющий контакт OE находится в высоком состоянии, выходные контакты порта P демонстрируют высокий импеданс, а когда он находится в низком состоянии, находятся в активном состоянии.

    Как упоминалось ранее, около момента времени T 5 продукт a 1 I 1 был сформирован в выходном регистре, связанном с портом P. Таким образом, чтобы считывать данные о продукте из порта P на шину 13 данных по фиг.2 передний фронт синхросигнала OE по фиг. 3а идет высоко. Тактовый сигнал OE инвертируется и подается на контакт OE. Как показано на фиг. 3j, данные продукта a 1 I 1 появляются на порте P через время T 5 .

    Шина 13 данных подключена к входным портам N1, N2 и N3 выходного цифрового хранилища 32. Выходное цифровое хранилище 32 включает защелки IL1, IL2 и IL3, имеющие входные порты, которые включают порты N1, N2 и N3, и включает защелки QL1, QL2. и QL3, имеющий входные порты, которые включают порты N4, N5 и N6.Порты N4, N5 и N6 подключены к шине 12 данных, которая принимает данные продукта от порта P умножителя 20Q.

    Выходные порты защелок с IL1 по IL3 и с QL1 по QL3 включают порты с U1 по U6, соответственно, цифрового хранилища 32. Каждая из защелок цифрового хранилища 32 передает на свой выходной порт данные, которые синхронизируются с его входом. порт после приема считываемого тактового сигнала, который подается на тактовый терминал CK. Считываемые тактовые сигналы, CIR, CIG и CIB для защелок IL1, IL2 и IL3 показаны кривыми сплошной линией на фиг.3к, 3л и 3м соответственно. Как упоминалось ранее, произведение a 1 I 1 появляется на порте вывода P умножителя 20I, начиная с момента времени T 5 на фиг. 3j. Принимая во внимание задержку цифровой обработки, эти данные о продукте считываются в защелку IL1 в момент времени T 6 по переднему фронту тактового сигнала CIR и после этого появляются в выходном порте U1.

    Умножение выборки I 1 на коэффициент a 2 в умножителе 20I начинается в момент времени T 4 на переднем фронте синхросигнала CKM.Умножение на коэффициент a 2 начинается в момент времени T 4 , хотя предыдущее умножение выборки I 1 на коэффициент a 1 не было завершено и не было считано из порта P. Этот тип операции возможен из-за конвейерной конфигурации умножителя 20I. К моменту времени T 7 продукт a 2 I 1 появился на порте P, как показано на фиг. 3j. Этот продукт считывается тактовым сигналом CIG в защелке IL2 в момент времени T 8 , как показано на фиг.3л.

    Когда передний фронт сигнала выбора микросхемы SIB формируется в момент времени T 5 на фиг. 3g, третий коэффициент a 3 синхронизируется из защелки La3 на мультиплексной линии 15. На переднем фронте тактового сигнала CKM, в момент времени T 6 , коэффициент a 3 фиксируется в регистре Y Y порт операнда, чтобы начать его умножение с выборкой I 1 . В момент времени T 9 , когда выходной сигнал разрешения OE становится высоким, продукт a 3 I 1 появляется на порте P, а в момент времени T 10 , когда тактовый сигнал CIB применяется для фиксации IL3, продукт a 3 I 1 считывается из порта P в защелку IL3, чтобы вскоре после этого появиться на выходном порте U3.

    Из вышеизложенного следует отметить, что к моменту времени T 10 три компонента смеси цветов I a 1 I 1 , a 2 I 1 , a 3 I 1 Цветоразностные сигналы RY, GY BY разработаны на выходных портах U1, U2 и U3. Тактовые сигналы CIR, CIG и CIB возникают с достаточно короткими интервалами друг от друга, чтобы обеспечить конвейерную обработку процесса умножения.

    Во время каждого цикла Q-такта, показанного на фиг.3n, выборка Q 1 фиксируется в регистре X Q умножителя 20Q с помощью синхросигнала CKXQ, показанного на фиг. 3d. Сигналы выбора микросхемы SQR, SQG и SQB, проиллюстрированные кривыми пунктирной линией на фиг. 3a, 3f и 3g, последовательно синхронизируются с защелками Lb1, Lb2 и Lb3, коэффициенты Q b 1 , b 2 и b 3 . Эти коэффициенты помещаются во входной порт Y умножителя 20Q для последовательного умножения на выборку Q 1 , умножение начинается с передних фронтов тактовых импульсов CKM в моменты времени T 4 , T 6 и T 8 .Продукты b 1 Q 1 , b 2 Q 1 и b 3 Q 1 появляются на порте P множителя 20Q, начиная с момента времени T 7 , T 9 и T 11 , соответственно, как показано на ФИГ. 3o. Эти продукты считываются в соответствующие защелки QL1, QL2 и QL3 передними фронтами тактовых сигналов CQR, CQG и CGB, показанных на фиг. 3п, 3к и 3р.

    Из приведенного выше обсуждения можно заметить, что к моменту времени T 12 шесть продуктов, соответствующих шести компонентам цветовой смеси трех цветоразностных сигналов, проявились в соответствующих выходных портах с U1 по U6.

    Выходные порты U1 и U4 подключены к сумматору 33r. Таким образом, цифровой образец R-Y формируется на выходах сумматора 33r после того, как продукты a 1 I и b 1 Q были разработаны на портах U1 и U4. Выходные порты U2 и U5 соединены с входными портами сумматора 33g. Цифровой образец G-Y формируется на выходе сумматора 33g после того, как на портах U2 и U5 были разработаны продукты a 2 I и b 2 Q. Выходные порты U3 и U6 соединены с входными портами сумматора 33b.Цифровой образец B-Y формируется на выходе сумматора 33b после того, как на портах U3 и U6 были разработаны продукты a 3 I и b 3 Q. Таким образом, к моменту времени T 12 на фиг. 3 цифровые отсчеты R-Y, G-Y и B-Y, соответствующие данной паре отсчетов I и Q, появляются на выходах сумматоров 33r, 33g и 33b соответственно.

    Выходы трех сумматоров считываются в соответствующие защелки 34r, 34g и 34b по переднему фронту тактового импульса, формируемого на линии синхронизации CKL и прикладываемого к тактовому выводу защелок.Вскоре после этого цифровые выборки R-Y, G-Y и B-Y проявляются на выходных портах соответствующих защелок на шинах данных 16, 17 и 18 по фиг. 1. Тактовый импульс CKL показан на фиг. 3s и содержит логическую инверсию тактового импульса CQB по фиг. 3р. Таким образом, передний фронт тактового импульса CKL, который считывает данные в защелки 34r, 34g и 34b, возникает в момент времени T 13 после того, как выходные данные сумматоров 33r, 33g и 33b становятся действительными.

    Цифровые отсчеты R-Y, G-Y, B-Y появляются на шинах данных 16, 17 и 18 на фиг.1 со скоростью, которая в 4 раза медленнее, чем у цифровых отсчетов Y, поступающих от процессора яркости 24. Чтобы избежать появления чрезмерно видимых артефактов в информации о цветном изображении, может быть желательно удвоить или учетверить скорость, с которой отсчеты цветового различия поступают на сумматоры 35r, 35g и 35b. Для увеличения скорости передачи данных может использоваться схема интерполяции, которая по подходу и аппаратным средствам аналогична описанной в вышеупомянутой заявке на патент Льюиса, включенной сюда посредством ссылки.

    Цифровая матрица 10 коэффициентов на фиг. 2, воплощающий изобретение, включает в себя умножители, которые могут принимать коэффициенты с переменным значением в качестве входных операндов, тем самым обеспечивая настраиваемое зрителем управление оттенком и цветом и позволяя насыщенности цвета отслеживать настройки яркости и контрастности. Схема мультиплексирования последовательного умножения выборок данных I и Q на их соответствующие коэффициенты сохраняет объем недвижимости, необходимый для схемы умножителя на корабле интегральной схемы.Выбранная конфигурация умножителя должна быть способна выполнять операцию умножения достаточно быстро, чтобы выполнять множественное умножение в пределах заданного тактового цикла I или Q.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *