Kalibrering af LG OLED - 1. del - FlatpanelsDK
LG OLED kalibrering

Kalibrering af LG OLED - 1. del

25 Dec 2016 | Lars sterballe |

Ls med, nr gsteskribent Lars sterballe kaster sig over en omfattende kalibrering af et LG OLED-tv i en artikelserie i 6 dele. Lars giver dig undervejs indblik i nogle af de fundamentale elementer i billedgengivelse og kalibrering samt billedstandarder, herunder HDR. Alt sammen illustreret i grafer og med billedeksempler. God fornjelse!
- Forord af Rasmus Larsen, redaktr.


Indholdsfortegnelse:

  1. Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver
  2. Synet, tolerance og adaptering
  3. Udbrnding/WtW
  4. HDR og udbrnding
  5. Kalibrering til mrke og lyse omgivelser
  6. Problemer introduceret ved kalibrering & afrunding


Indledning


Artikelserien her, som jeg p opfordring fra Rasmus Larsen/flatpanels.dk, bringer her, er oprindeligt udgivet som en rkke indlg skrevet i en diskussionstrd om kalibrering af LGs 2016-model af deres OLED-TV-serie. Trden blev oprindeligt startet af brugeren TV Kalibrering p recordere.dk, men udviklede sig i mine indlg til at blive en case-baseret indfring i bde simple og avancerede kalibreringsprincipper af bde TV og omgivelser. Der blev inddraget erfaringer fra og resultater af eksperimenter med bde LGs OLED-TV og andre TV-modeller for at indfre lseren i anvendelsen af de grundlggende teorier for farvegengivelse og farveopfattelse.

Dermed hber jeg at bne op for indsigt i bde den teoretiske og hndvrksmssige kompleksitet i en godt udfrt kalibrering af hjemmebiografen - men samtidigt give en forstelse af, at der ikke er tale om en magisk operation - blot et grundigt hndvrk og forstelse af billedgengivelse.

Jeg valgte oprindeligt at opdele det samlede indlg i et antal kapitler fordelt over en lille uges tid, da jeg vurderede, at det ellers kunne blive en alt for stor mundfuld at favne p n gang - men jeg hber under alle omstndigheder, at der er noget at hente omkring kalibrering for de interesserede i de flgende delartikler. Selv forbeholder jeg mig altid retten til at blive klogere, for det som jeg doserer i det flgende er blot det, som jeg har samlet op gennem praktiske erfaringer, eksperimenter, lsning og refleksioner over det hele gennem nogle r - og dermed er det ikke ndvendigvis sandheden, men det er det mest sande, som jeg ved om farvegengivelsen indtil videre. Der er meget mere at sige om f.eks. de-interlacing o.l., men det er ikke en del af denne artikelserie.

Artikelserien tager i praksis udgangspunkt i luma-kurven, som beskriver rigtig mange aspekter ved farvegengivelsen gennem afbildning af lysstyrken som funktion af signalet, der sendes ind til TVet.


1. Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver


Lad os komme i gang: For en god ordens skyld m vi hellere lige f luma-kurven p skrmen (for Rec.709(HD/SD, ikke HDR) p LG OLED-TVet):

LG OLED kalibreringLuma-kurve for LG OLED-TV
(kun lysstyrke som funktion af stimuli)


Luma-kurven beskriver, hvor meget lys der kommer ud af TVet (op ad Y-aksen) i forhold til, hvad der kommer ind (stimulus). Hvis vi f.eks. sender et 50% stimulus ind (IRE50 ~ 50% gr), sendes der i dette tilflde lys ud med lysstyrken 22.24 nits. Enheden nits kaldes ogs cd/m^2 og ofte benvnes outputet/lysstyrken Y.

Nu er tricket, at lyset, der mles p, er hvidt lys (eller grt, afh. af lysstyrken, gr = svagere hvid), men husk her p, at hvidt lys bestr af rdt, grnt og blt lys. Vi kan derfor splitte luma-kurven op i disse tre primrfarver (som s hedder R, G og B):

LG OLED kalibreringLuma-kurve for LG OLED-TV opsplittet i RGB


Der er alts tale om den samme kurve (mens den stiplede linje er mlet/referencen, der sigtes efter).

Det ser ikke helt tosset ud, for luma-kurverne for de tre primrfarver (R, B og G) flges ad. Vi skal senere se, hvad der kan ske, hvis dette ikke er tilfldet, og man kan blive snydt af det, som man kan se i mling af hvidbalancen.

Luma-kurven er hjertet i farvegengivelse svel som i grtoneskalaen, og den meget omtalte gamma for billedet kan findes som den afledte af luma-kurven - eller udtrykt simplere: Gammaen er et udtryk for kurvens krumning i et givent punkt. Luma-kurven for LG OLED-TVet med reference i BT.1886, som faktisk har en eksponent (gamma) p 2.4, ligger lidt for hjt (og det kan der vre mange grunde til), nr der mles grtoneskala p APL-testbilleder med en skrmbelastning i omegnen af 15%, jf. APL (average picture level):

LG OLED kalibreringGamma-kurve for LG OLED-TV


Her ser vi, hvordan OLED-teknologien i dette LG-TV virkelig kan levere en pn/flad gamma-kurve. Man kan diskutere om en flad gamma-kurve faktisk er mlet altid, men med OLED-teknologien, som kan levere helt sort i praksis, reduceres BT-1886-gammaen til en meget simpel overfringsfunktion, fordi der ikke er noget offset i forhold til sort. Dette offset (alts at sort ikke er helt sort i praksis for de felste TV) er netop en af de ting, som endelig blev specificeret med BT.1886, hvor Rec.709 kun omtaler kamera-gamma-funktionen og implicit den mde, som en CRT-skrm fungerede p, hvoraf myten om et gamma-ml p 2.2 stammer. Nr offsetet er nul, er en flad gamma et godt ml i mrke omgivelser. Dette er som nvnt ikke ndvendigvis mlet for en skrm, som ikke prsterer fuldstndigt sort, heller ikke Pioneers 9G plasma-TV, hvor der vil vre et lille offset.

Som man kan se, prsteres i praksis en gamma p 2.15 for dette TV (og her skal retfrdigvis siges, at luma-kurven ikke er blevet kalibreret vha. gamma-equalizeren endnu). En lidt lav gamma gr dog, at TVet kan performe bedre i et lysere rum (evt. sammen med en svagt hvet LYS-indstilling og/eller manipulation af shadow-details).

For lige at vende tilbage til gammaens betydning for farvegengivelsen, har jeg for nogle r siden lavet et par simple animationer ud fra et kalibreret Pioneer 9G, der viser forskellen p en lavere gamma (flat gamma) og en Rec.709-gamma (Rec.709) med en luma-kurve, som er lidt mere udbjet/mere krum i mellemtonerne (lokalt hjere gamma), og hvor der tages hjde for shadow-details i den lave del af luma-kurven (lokalt lavere gamma), som beskrevet i Rec.709, hvilket giver en resulterende/gennemsnitlig gamma p ca. 2.3+ for Rec.709 mod ca. 2.2 for den flade gamma:

LG OLED kalibreringFotografi af forskel i farvemtning for to forskellige gamma-forlb


Lg mrke til, at den simple gamma, som overordnet set er mindre end Rec.709-gammaen, giver en mere mlket/undermttet farvegengivelse. Det er alts af betydning for farvegengivelsen, at luma-kurven har den korrekte form, da man p denne mde kan bringe bde farver og detaljer frem i billedet. Dermed er det ogs klart, at LYS- og etv. FARVE-indstillingerne efterflgende skal justeres i samspil med kalibrering af luma-kurven (og dermed grtoneskala/gamma).

Billedet herover viser ikke korrekt, at shadow-details (nuancer meget tt p sort) ikke kun er bevarede men ogs er forbedrede. Det ser man lettere p nste billede, som illustrerer forskellene i netop shadow-details:

LG OLED kalibreringFotografi af forskel i farvemtning for to forskellige gamma-forlb


Lg specielt mrke til skyerne og detaljer p bygningerne. Dette er helt den samme kalibrering, som der er anvendt p billedet ovenfor, som demonstrerer farvegengivelsen.

For dem, der sidder og tnker p, hvordan det kan vre, at farvegengivelsen pvirkes af lysstyrken, giver det mske mening at minde om, at luma-kurven bestr af rde, grnne og bl kurver, og summen af disse giver lyset. Mske giver det mening at eksemplificere:

Hvis man vil have en 100% mttet rd farve, kan dette udtrykkes som et tristimulus (R;G;B) = (100%;0%;0%), alts kun stimulus (x-aksen p luma-kurven) p den rde farve, som giver maksimal lysudsendelse(* her ses bort fra whiter-than-white, WtW) for den rde farve alene (y-aksen p luma-kurven). Lg mrke til, at et tristimulus (R;G;B) = (10%;0%;0%) ogs er 100% mttet rd - men med en meget lavere lysstyrke. Dette kan nogle gange vre noget, man skal tnke over et par gange for at f ind p rygraden. Det fr betydning for den oplevede farve (vi kan kalde det farvestyrken), hvis luma-kurven klippes ved hje stimuli (input-vrdier). Dette kommer vi tilbage til i forbindelse med diskussion af LG-TVets HDR-10-luma-kurve og dennes betydning for farvegengivelsen.

Hvis man vil have en lidt mindre mttet rd farve, skal den indeholde noget grnt og noget blt ogs (lige store dele), f.eks. (R;G;B) = (100%;50%;50%), og vi placerer dermed den resulterende farve et sted p den (vand-)rette linje mellem hvidpunktet (D65, i midten) og maksimal rd i gamutens rde hjrne.

P illustrationen herunder har jeg forsgt at illustrere farvemtningsbegrebet (samt hue/tint) i forhold til CIE-diagrammet:

LG OLED kalibreringGamut med illustration af betydningen af farvemtning og hue/tint


Hvis der ikke er samme mngde grnt og blt i farvesammenstningen, bevger farven sig vk fra linjen i en retning bestemt af forholdet mellem grnt og blt indhold. Den rde farve fr en hue eller tint. Samme logik glder for alle andre farver.

Hvis vi kort vender tilbage til den rde mtning netop beskrevet, er den alts udtrykt en strrelse, der er i familie med forholdet mellem strrelsen af R og strrelsen af G (eller B, som er det samme som B): Jo strre forskel udtrykt ved d = R/G, jo strre mtning og vice versa (AKA tone-alteration).

Dette forhold pvirkes direkte af krumningen p luma-kurven (se eksemplet herunder...), p en mde som giver os, at d = R/G er strre for en hjere gamma (strre krumning) end for en lavere gamma. Dette stemmer overens med billedet med de to unge damer ovenfor, hvor den hjere lokale gamma i mellemtoneomrdet giver mere gld i hudfarverne og dybere farver i tjet.

For de matematisk indstillede: Hvis vi forestiller os to forskellige luma-responsfunktioner med gamma p hhv. 1.7 og 2.35, vil de se sledes ud (som simple potensfunktioner):

LG OLED kalibreringTone-alteration som funktion af ndret gamma


Jeg har p grafen aflst lysstyrkerne for 30% og 60% stimuli for begge luma-kurver, og vi fr kontrastforholdet mellem 60% gr og 30% gr for de to responser til at vre:




Vi kan alts se, at vi har get oplevelsen af kontrast ca. 4 gange internt i billedet uden at skrue p hverken den maksimale lysstyrke (vha. KONTRAST) eller sortniveauet (vha. LYS). Dette har ogs pvirket farvemtningen. Shadow-details kan lide under denne operation (fordi luma-kurven er fladere i bunden), hvis man ikke gre noget aktivt for at lse det problem.

P mit eget Pioneer 9G, har jeg lst denne opgave (sammen med nsket om at lave en fungerende all-round profil til stuen) ved at sigte efter denne gamma-kurve, som er funderet i Rec.709 (pre. BT.1886) + teori for end-to-end-gamma for et lettere oplyst rum:

LG OLED kalibreringTarget gamma-kurve til let oplyst rum


I praksis kom kalibreringen til at se sledes ud:

LG OLED kalibreringFaktisk kalibrering (gul kurve)


Denne form for kalibrering er ikke dkket af standarder som f.eks. BT.1886 o.l. men kan have relevans for rum med belysning (faktisk helt ned til meget lav belysning).

---

2. del af artikelserien bringes den 26. december. Den handler om "Synet, tolerance og adaptering"

Om Lars sterballe:
Jeg har de sidste godt 10 r beskftiget mig med emnet kalibrering af TV - med udspring i en oplevelse, hvor jeg en dag kom til at indstille mit gode, gamle Philips billedrrs-TV p en mde, som gjorde, at jeg ikke vidste, hvordan jeg skulle indstille det tilbage til en lige s god indstilling som jeg mente det havde fr jeg pillede ved det

Denne oplevelse affdte hundredvis (hvis ikke tusindvis) af timers studier og eksperimenter med kalibrering af forskellige TV, hvor folk ville lgge udstyr og tid til. Mange tak for det - disse folk har ogs aktiver i denne artikelserie.

Min baggrund er uddannelser som programmr, svagstrmsingenir og erhvervspdagog - og jeg oplever, at alle disse kompetencer kommer i spil i arbejdet med og formidlingen af TV-kalibrering i et eller andet omfang - men det er absolut ikke kompetencer, som er pkrvede for at kunne kalibrere et TV: Dertil krves faktisk kun en brndende interesse for emnet.

Jeg hber at kunne videreformidle noget af denne entusiasme til dig som lser.



Del p:


Flere nyheder

Apple TV 4K

Apple TV 4K modtaget - hvad vil du vide?

22 Sep 2017 | Torben R, Rasmus L |
Daredevil

Netflix bner for HDR (& Dolby Vision) p nyeste iPhones og iPads

22 Sep 2017 | Rasmus Larsen |
Nvidia Shield

Nvidia snker pris p Shield TV som modsvar til Apple TV 4K

22 Sep 2017 | Rasmus Larsen |
Dolby Atmos

Dolby Atmos er angiveligt p vej til Apple TV

21 Sep 2017 | Rasmus Larsen |

Viaplay hver prisen for 3. gang p 2 r

21 Sep 2017 | Rasmus Larsen |
Xbox One X

Microsoft starter forsalg af Xbox One X til 3999 kr.

20 Sep 2017 | Rasmus Larsen |
tvOS 11

Opdateret: tvOS 11 er frigivet - uden dansktalende Siri

13 Sep 2017 | Rasmus Larsen |
DVD

Blankmedie-udvalg anbefaler hj afgift p TV, bokse, smartphones mm.

19 Sep 2017 | Rasmus Larsen |