بهینه سازی ویدئو پروژکتور برای HDR

نگاشت تن در ویدئو پروژکتور به تنظیم روشنایی و کنتراست تصویر برای نمایش صحیح آن بر روی پروژکتور اشاره دارد. نگاشت تن هنگام نمایش تصاویر HDR (محدوده دینامیکی بالا) بسیار مهم است، زیرا طیف گسترده ای از سطوح روشنایی و رنگ تصاویر HDR می تواند برای نمایشگرهای سنتی برای بازتولید صحیح چالش برانگیز باشد.

توجه به این نکته مهم است که نگاشت تون یک فرآیند با اتلاف است که شامل کاهش دامنه دینامیکی یک تصویر می شود، به این معنی که ممکن است برخی از جزئیات در این فرآیند از بین بروند، بنابراین داشتن یک الگوریتم نگاشت تن خوب برای به حداقل رساندن از دست دادن اطلاعات بیشتر ضروری است.

تصاویر HDR نسبت به تصاویر SDR سنتی (محدوده دینامیکی استاندارد) دارای طیف وسیع تری از روشنایی و رنگ هستند، بنابراین ممکن است تصویر برای نمایش صحیح پروژکتور خیلی روشن یا تیره باشد. نگاشت تن برای تنظیم روشنایی و کنتراست تصویر استفاده می شود تا بتوان آن را به درستی روی پروژکتور نمایش داد.  تن مپینگ به پروژکتور اجازه می‌دهد تا طیف کاملی از روشنایی و رنگ را در تصویر HDR نمایش دهد و آن را واقعی‌تر نشان دهد.

نگاشت تن معمولاً روی خود پروژکتور و معمولاً به صورت خودکار انجام می شود. برخی از پروژکتورها به کاربر این امکان را می دهند که تنظیمات نگاشت تن را تنظیم کند، که می تواند هنگام تنظیم دقیق یا تنظیم پروژکتور در محیط های مختلف مفید باشد.

محدوده دینامیکی بالا (HDR)

محدوده دینامیکی بالا (HDR) بزرگترین پیشرفت در کیفیت تصویر ویدیویی است، زیرا وضوح بالا جایگزین وضوح استاندارد در اوایل هزاره شد. این بسیار مهمتر از افزایش تعداد پیکسل از 1920×1080 (HD) به 3840×2160 (UHD 4K) یا حتی 7680×4320 (UHD 8K) است. در فواصل معمولی صندلی، تفاوت بین این وضوح ها در بهترین حالت ظریف است، اما بهبود ارائه شده توسط HDR در محدوده دینامیکی استاندارد (SDR) تقریباً از هر فاصله ای آشکار است.

حداقل در تلویزیون‌های صفحه تخت مدرن که محدوده وسیعی بین حداکثر روشنایی و سطح مشکی ارائه می‌دهند، وجود دارد. پروژکتورها حداکثر روشنایی بسیار کمتری دارند و تنها بهترین پروژکتورها سطح مشکی را در هر نقطه ای نزدیک به یک صفحه تخت خوب دارند. و با این حال، امروزه بسیاری از پروژکتورها توانایی خود را در پذیرش و نمایش محتوای HDR تبلیغ می کنند.

با توجه به این واقعیت، آیا واقعاً می توان یک تصویر HDR خوب از یک پروژکتور دریافت کرد؟ من می گویم بله، اگرچه برخی از کارشناسان آن را HDR واقعی نمی نامند، بلکه آن را “محدوده دینامیکی گسترده” (EDR) می نامند، که جایی بین SDR و HDR قرار دارد. آیا به اندازه یک صفحه تخت روشن خواهد شد؟ قطعا نه. آیا از همان پروژکتور بهتر از SDR به نظر می رسد؟ البته تا زمانی که تنظیمات اتاق، صفحه و پروژکتور را بهینه کنید.

این بهینه سازی مستلزم چه چیزی است؟ از سه کالیبراتور برجسته در مورد چگونگی دستیابی به بهترین کیفیت تصویر HDR از یک پروژکتور پرسیدم: دیوید آبرامز از Avical، کریس دیرینگ از Deep Dive AV و کوین میلر از ISFTV.

محیط

یک اتاق کاملاً کنترل شده با نور برای بهترین عملکرد HDR حیاتی است. همانطور که کریس می گوید، “شرایط اتاق تا حد زیادی برای HDR مانند SDR است. شما می خواهید بتوانید شرایط را تا حد امکان کنترل کنید تا بهترین نمایش را داشته باشید. نور محیط می تواند تأثیر زیادی بر کنتراست نمایشگر داشته باشد و می تواند هنگام مشاهده تصاویر تیره تر، تصویر را بشویید، بنابراین قرار دادن اتاق در شرایط مناسب برای مشاهده بسیار کمک می کند.”

کوین اشاره می کند که رنگ اتاق به همان اندازه مهم است. سطوح با رنگ روشن نور را از پروژکتور به صفحه منعکس می‌کنند. دیوار صفحه سیاه ایده‌آل است، زیرا هر نور سرگردانی را که بازتاب می‌شود جذب می‌کند. سقف‌ها نیز مشکل‌ساز هستند. ترکیبی از سیاه و خاکستری متوسط تا تیره در سراسر اتاق. ایده آل برای بهترین تجربه و عملکرد .”

دیوید موافق است و می افزاید: “صفحه نمایش تخت یک سیستم بسته است که در آن عوامل خارجی بر عملکرد نمایشگر تاثیر نمی گذارد، بلکه بر درک ما از نمایشگر تاثیر می گذارد. بنابراین، اتاق بخش بزرگی از اجرا است کنتراست را به حداقل برسانید، و اگر تاریک باشد، کنتراست را به حداکثر می رساند.”

صفحه نمایش

به همین ترتیب، صفحه نمایش بسیار مهم است. من شنیده ام که برخی می گویند صفحه نمایش ردکننده نور محیطی با کنتراست بالا (ALR) برای HDR بهترین است، اما کوین مخالف است. “به نظر من، تنها برنامه خوب برای این نوع صفحه نمایش زمانی است که کاربر برنامه ریزی می کند که در بیشتر مواقع با نور محیط در اتاق مشاهده کند. این برای HDR یا SDR ایده آل نیست. صفحه نمایش های ALR معمولا باعث تغییر رنگ می شوند.  و گاهی اوقات بر گاما تأثیر منفی می گذارند.

او ادامه می دهد: «همچنین استفاده از مواد با بهره بالا توصیه نمی شود. “من به طور کلی افزایشی را بیشتر از 1.3 توصیه می کنم. در بهترین حالت ممکن، بهره واحد (1.0) بهترین عملکرد را به شما می دهد اگر پروژکتور دارای خروجی نور کافی برای HDR باشد. توصیه می کنم سعی کنید به 30 fL (تقریبا 100) برسید. nits) اوج نور خروجی برای HDR در یک سیستم پروجکشن جلو.”

دیوید معتقد است که بهترین صفحه نمایش به عوامل مختلفی بستگی دارد. پروژکتور، اتاق، سیستم صوتی و عادات تماشای ترجیحی مشتری بر انتخاب متریال صفحه‌نمایش تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، اگر قرار است بلندگوها در پشت صفحه نمایش قرار گیرند، باید افت بالقوه نور صفحه‌نمایش سوراخ‌دار را در نظر بگیرید. قابلیت انعکاس یک صفحه نمایش بافته شده در مورد رزولوشن چگونه است؟

روشنایی

“هنگام کار با HDR، من حداقل 100 نیت را توصیه می‌کنم که بعد از کالیبراسیون از صفحه نمایش اندازه‌گیری شود. آیا این یک قانون است؟ نه، اما متوجه شدم که هدف عالی برای شلیک در هنگام اجرای HDR در سیستم‌های پروجکشن جلو است.  من 100 نیت دارم، بعد از کالیبراسیون اندازه‌گیری شده، می‌توانم بیشتر برای فاکتورهای دیگر بهینه‌سازی کنم، به عنوان مثال، اگر نتوانم 100 نیت را در استودیو تک 100 دریافت کنم، ممکن است به سراغ StudioTek 130 بروم، اما شما چقدر جلو می‌روید. شما نمی خواهید وضوح زیادی را قربانی کنید تا روشنایی را به حداکثر برسانید، زیرا روشنایی همه چیز نیست.

کریس مقداری ریاضی را به بحث می آورد. “حفظ نور مهم است، زیرا برای درست کار کردن نگاشت تون HDR به فضای اضافی نیاز دارید. بنابراین، بسته به اندازه صفحه نمایش و خروجی پروژکتور، باید میزان نور کلی را در نظر بگیرید. بسیار بزرگ است. صفحه‌نمایش سطح جامد با بهره 1.3 بیش از 50 درصد نور بیشتری نسبت به صفحه‌نمایش هم‌اندازه با مواد بافته‌شده ارائه می‌کند، اگر شرایط اتاق کاملاً ایده‌آل نباشد، صفحه‌نمایش ALR ممکن است مهم باشد، جایی که می‌تواند به کنتراست درک شده کمک کند. همچنین باید در مورد مصنوعات نامطلوب مانند نقاط داغ، درخشش و بافت که می‌توانند حواس‌تان را پرت کرده و وضوح و درک جزئیات را کاهش دهند، مراقب باشید.»

من همچنین شنیده‌ام که از صفحه نمایش کوچک‌تر برای افزایش حداکثر روشنایی استفاده می‌کنند. اما همانطور که دیوید اشاره می کند، “اندازه های صفحه نمایش کوچکتر اجازه می دهد تا روشنایی بالاتری داشته باشد، اما در اکثر سیستم های پروجکشن جلو، هر چه روشنایی بیشتر باشد، سطح سیاهی بالاتر است. آیا می توانید یک تصویر HDR با 140 نیت به دست آورید؟ بله. آیا سطح سیاه خواهد شد. شاید خیلی بالا باشد؟”

کنترل های کاربر اصلی

هنگامی که اتاق را بهینه کردید و صفحه مناسب را انتخاب کردید، گام بعدی تنظیم کنترل های اصلی کاربر (روشنایی، کنتراست، رنگ) برای HDR است. تمام کالیبراتورهایی که من با آنها صحبت کردم استفاده از دیسک تست Blu-ray UHD UHD Spears & Munsil UHD HDR را برای تنظیم این پارامترها به شدت توصیه می کنند .

به گفته کوین، “شما نباید هیچ پارامتری را بدون مواد آزمایشی تنظیم کنید. تنظیمات کنتراست می تواند ردیابی EOTF را تغییر دهد. افزایش کنتراست می تواند منحنی را کمی به مرجع نزدیک تر نشان دهد، اما من آن را توصیه نمی کنم. در برخی مواقع این باعث می‌شود که رنگ‌های سفید ناپدید و فاقد جزئیات به نظر برسند .

معیار UHD HDR الگوهای آزمایشی خود را ارائه می دهد که در سطوح مختلف اوج روشنایی، از 600 نیت تا 10000 نیت تسلط یافته و کدگذاری شده اند . برای تنظیم کنترل های کاربر پروژکتور از کدام یک باید استفاده کنید؟ کوین استفاده از پایین‌ترین سطح (600 نیت) را توصیه می‌کند، در حالی که کریس رویکرد جامع‌تری را پیشنهاد می‌کند که کار بیشتری نیز دارد. “شاید بخواهید به چندین رمزگذاری مختلف نگاه کنید تا احساس کنید پروژکتور چگونه محتوا را در سطوح مختلف اوج روشنایی مدیریت می کند. گذشته از همه، محتوای تجاری وجود دارد که با حداکثر روشنایی 1000، 2000 و 4000 نیت تسلط یافته است. برای مثال، ممکن است متوجه شوید که برای جلوگیری از بریده شدن، به تنظیمات مختلف کنتراست برای سطوح مختلف مسترینگ نیاز دارید.”

بسیاری از پروژکتورها یک کنترل اضافی برای کاربر در حالت HDR ارائه می دهند که بر EOTF (عملکرد انتقال الکترواپتیکال) تأثیر می گذارد، که تعیین می کند پروژکتور در پاسخ به مقادیر مختلف روشنایی در سیگنال، چه مقدار نور خروجی می دهد. اپسون این کنترل را HDR10 Setting یا HLG Setting (بسته به فرمت سیگنال) می نامد، در حالی که JVC آن را HDR Level و سونی آن را Contrast HDR می نامد.

بنابراین، کاربران نهایی چگونه باید کنترل EOTF را تنظیم کنند؟ همانطور که کریس توضیح می دهد، “این پارامتر به طور معمول میزان فشرده سازی اعمال شده بر روی تصویر را کنترل می کند. سیگنال HDR با اوج روشنایی بالاتری نسبت به پروژکتور که می تواند بازتولید کند رمزگذاری شده است، بنابراین باید فشرده شود تا در نور خروجی کمتر پروژکتور قرار گیرد. فرآیندی به نام نگاشت تن . بین اوج و پایین‌ها کوچک‌تر است، هر چه از فشرده‌سازی کمتری استفاده کنید، محدوده دینامیکی بیشتری حفظ می‌شود، اما میانگین کلی تصویر تیره‌تر است.

کریس در ادامه می‌گوید: «بسیاری از مردم فکر می‌کنند که وقتی واقعاً می‌خواهند تصویر روشن‌تر باشد، محدوده دینامیکی بالاتری می‌خواهند؛ آن‌ها HDR را با تصویر روشن‌تر مرتبط می‌کنند. بنابراین، آنها تمایل دارند که کنترل EOTF را برای فشرده‌سازی بیشتر تنظیم کنند تا تصویر را افزایش دهد. تصویر کلی پاپ تر است، که آن را بیشتر از تصاویر SDR متمایز می کند.

کوین توصیه های خاصی ارائه می دهد: “اپسون حدود 15 تنظیمات مختلف دارد که من فکر می کنم برای هر کسی بسیار سخت است. من متوجه شده ام که تنظیمات 5 تا 8 به طور کلی بهترین نتایج را ارائه می دهند. هر چه این عدد بیشتر باشد، میانه تیره تر است. -توصیه من این است که به یک قسمت نسبتاً تاریک از محتوا نگاه کنید، مانند صحنه ابتدایی The Revenant، و کنترل را طوری تنظیم کنید که تاریک‌ترین قسمت‌های تصویر له نشود و جزئیات آن کم نباشد با این کار، قسمت‌های روشن‌تر تصویر شروع به تمیز شدن می‌کنند.”

کالیبراسیون

البته، برای به دست آوردن بهترین عملکرد مطلق از هر نمایشگری، به یک کالیبراسیون حرفه ای نیاز دارید. از کارشناسان پرسیدم که چگونه به کالیبراسیون HDR روی پروژکتورها نزدیک می شوند.

به گفته کریس، “کالیبره کردن یک پروژکتور برای HDR مانند یک صفحه تخت HDR نیست. همانطور که قبلاً اشاره کردم، پروژکتورها یک نگاشت تون مشخص شده توسط سازنده را اعمال می کنند که قابل دستکاری نیست؛ مانند تنظیمات از پیش تنظیم شده، که معمولاً فقط سطوح مختلف فشرده سازی هستند.

بنابراین، من اطراف نگاشت تن را کالیبره می کنم همانطور که شما حول یک سیستم کنتراست پویا کالیبره می کنید. هر دوی این فرآیندها گاما را دستکاری می کنند، بنابراین می خواهید مطمئن شوید که بقیه متغیرها بهینه شده اند. من معمولاً در حالت SDR کالیبره می کنم. BT.709 یا P3 داخل کانتینر BT.2020  و همچنین یک نقطه سفید D65 و خطی مقیاس خاکستری RGB با گامای 2.2 سپس، من آن تنظیمات را در حالت HDR اعمال می کنم که نگاشت تن را درگیر می کند .

منبع:  projectorreviews و  projectorcentral