Waarom tv-kalibratie belangrijk is

Uit de doos kunnen televisies er ietwat zwak uitzien (dankzij energiezuinige voorinstellingen) of wild uitgeblazen en opzichtig (in de Store- of Vivid-modi). Een paar minuten door de menu's van uw tv bladeren, kunnen deze problemen oplossen en u een veel mooier beeld geven dat zowel gemakkelijker is voor de ogen als meer getrouw aan de film of het programma dat u bekijkt.

Als u een perfect beeld wilt, of zo dichtbij als u kunt krijgen, moet u uw tv kalibreren. Je kunt het zelf doen: iedereen met een Blu-ray-speler kan een basiskalibratie uitvoeren met behulp van een testschijf zoals de Spears & Munsil HD Benchmark 2.0 om een ​​veel beter beeld te krijgen. De schijf is een standaard Blu-ray, dus ondersteunt alleen 1080p video en biedt geen kalibratie voor 4K HDR-inhoud (hoewel Spears & Munsil werkt op een 4K HDR Ultra HD Blu-ray kalibratieschijf).

Om echt diep in de vele instellingen te duiken die nodig zijn om de best mogelijke kleurnauwkeurigheid te krijgen, wordt echter professionele kalibratie door een ISF-gecertificeerde technicus aanbevolen. Professionele kalibratie is een dure service die meestal gereserveerd is voor aangepaste thuisbioscoopopstellingen en vereist zowel technische expertise als gespecialiseerde apparatuur. Hier bij PCMag, in ons laboratorium, gebruiken we dezelfde ISF-evaluatietechnieken en meetapparatuur om televisies te testen en te beoordelen.

Wat is de ISF?

Joel Silver is de vader van televisiekalibratie. Dat is niet overdreven; de oprichter van Imaging Science Foundation, Inc. heeft de hele branche beïnvloed in het perfectioneren van televisiebeelden en wat gebruikers kunnen aanpassen om problemen op te lossen. Uw tv heeft misschien zelfs een ISF gekalibreerde beeldmodus begraven in de menu's, en die modus is waarschijnlijk de beste manier om een ​​nauwkeurige, gedetailleerde kijkervaring te krijgen.

Zilver en ISF zijn de grootste namen in tv-kalibratie in decennia geweest, en ISF-certificering is een van de belangrijkste indicatoren dat een kalibrator weet wat ze doen. ISF werkt samen met televisieproducenten en industriële allianties om beeldkwaliteitsnormen en zowel meet- als kalibratieprocessen te definiëren. ISF houdt ook een seminar voor certificering op halfjaarlijkse basis over de hele wereld.

Instrumenten van de handel

Kalibrators gebruiken niet veel tools, maar de weinige daarvan zijn duur, zeldzaam en essentieel voor het proces. De belangrijkste hulpmiddelen zijn de meters. Apparaten zoals de SpectraCal C6 en Klein K-10A colorimeters meten precies hoeveel en wat voor soort licht wordt uitgezonden door een televisie. Deze meters kunnen zowel de luminantie (de hoeveelheid licht) als de kleur bepalen, wat de twee fundamentele aspecten van elk televisiebeeld zijn.

Je kunt echter niet nauwkeurig meten wat een televisie uitzendt als je niet absoluut zeker weet welk signaal het ontvangt. Verschillende settopboxen, mediahubs en Blu-ray-spelers kunnen video op iets verschillende manieren verwerken, en de kleinste verandering in dat signaal kan het kalibratieproces volledig weggooien.

Dat is waar het andere vitale kalibratietool, de signaalgenerator, binnenkomt. Deze apparaten voeren zeer nauwkeurige videosignalen uit naar een televisie voor kalibratie. Dit is meer dan alleen wit, rood, groen en blauw voor meters te meten; signaalgeneratoren worden geleverd met tientallen testpatronen en grafieken voor zowel visueel aanpassen als automatisch meten van tv-beelden.

Deze apparatuur kost over het algemeen meer dan elke televisie waar u voor winkelt. De DVDO AVLab en Murideo Fresco 6-G signaalgeneratoren zijn te vinden voor respectievelijk $ 1.400 en $ 2.500. De SpectraCal C6-kleurmeter is beschikbaar voor $ 700, terwijl de veel preciezere Klein K-10A bijna tien keer zoveel is (en zelfs meer geavanceerde meters kunnen ongeveer evenveel kosten als een luxeauto). Deze apparaten zijn gekoppeld aan de CalMAN-software van SpectraCal, een kalibratie- en meetsuite die ook honderden of duizenden dollars kost, afhankelijk van de benodigde functionaliteit.

Deze colorimeters moeten zelf worden onderhouden en gekalibreerd, meestal door hun metingen te meten en aan te passen in vergelijking met nog geavanceerdere en nauwkeurigere apparatuur. Een dergelijk apparaat is de Konica-Minolta CS-2000 spectroradiometer, een zeer omvangrijke meter die meer dan $ 28.000 kost.

Dit is trouwens wat we gebruiken om tv's te testen in PC Labs: een Klein K-10A colorimeter, een Murideo SIX-G signaalgenerator en CalMAN. Ze laten niet alleen kalibrators tv's aanpassen om er beter uit te zien, ze laten ons ook de televisieprestaties meten met een niveau van precisie dat thuisgebruikers niet kunnen bereiken. We hebben ook een Konica Minolta CS-200 spectroradiometer, het kleine broertje van de hierboven genoemde CS-2000, voor aanvullende tests indien nodig.

De HDR-vraag

Tv-kalibratie is van oudsher gericht op het afstemmen van tv's om contrast en kleur te matchen op basis van bepaalde videosignaalstandaarden, rekening houdend met de beperkingen van de weergavetechnologie van de thuisbioscoop. Die beperkingen zijn de afgelopen jaren verbrijzeld, met tv's die nu in staat zijn het contrast en de kleurlimieten van het verleden te overschrijden. Uitgebreide mogelijkheden vereisen uitgebreide videosignalen, en dat is waar een hoog dynamisch bereik (HDR) en breed kleurengamma binnenkomen.

HDR is een set videoformaten die veel meer informatie over elke pixel naar een scherm sturen dan standaard dynamisch bereik, of SDR, video. Het signaal vertelt elke pixel om helderder, donkerder of kleurrijker te worden. Terwijl de overgrote meerderheid van 1080p-inhoud en sommige 4K-inhoud nog steeds SDR is, is de meeste nieuwe 4K-inhoud (en veel moderne geremasterde versies van films) HDR. De enige vraag is in wat voor soort HDR deze inhoud komt.

In tegenstelling tot SDR-videosignalen, die zeer ingestelde niveaus voor contrast en kleur hebben, is HDR beschikbaar in verschillende versies. HDR10 gebruikt vaste niveaus, alleen met een groter bereik dan SDR. Dolby Vision maakt gebruik van dynamische metadata die waarden aanpast op basis van de specifieke tv waarop het wordt getoond. HDR10 + maakt ook gebruik van dynamische metadata, maar een ander type dan Dolby Vision. Dan is er Hybrid Log Gamma (HLG), die helemaal geen metadata gebruikt, maar in plaats daarvan een aangepaste gammacurve zodat het kan werken met uitzendsignalen en niet-HDR-tv's.

Dat zijn veel verschillende videoformaten om tv's voor te kalibreren, en standaardkalibratietechnieken zijn niet noodzakelijkerwijs van toepassing. De thuisbioscoopgemeenschap ontwikkelt nieuwe en betere manieren om HDR-tv's te kalibreren voor een verscheidenheid aan inhoud. Voor nu leggen de onderstaande methoden voornamelijk de basis uit van de processen voor SDR-kalibratie. Veel ervan is van toepassing op HDR-kalibratie, maar naarmate de formaten blijven evolueren, zullen deze technieken mee evolueren.

Het beste contrast verkrijgen

Kalibratie is echter meer dan alleen cijfers meten en vergelijken. Tv's moeten op de kamer worden gekalibreerd en een helder verlichte woonkamer heeft een heel andere beeldbehoefte dan een verduisterde aangepaste thuisbioscoop. Of je tv vecht met daglicht dat van witte muren weerkaatst of comfortabel in een goed ingerichte, donkergrijze grot ligt, is het verschil dat bepaalt wat voor soort licht en kleur het moet uitdoen. In lichte kamers kan gamma (hieronder uitgelegd) worden aangepast aan een lage curve en kleuren kunnen een beetje oververzadigd zijn om op te vallen tegen het omgevingslicht. In een donkere kamer kan een hogere gammacurve helpen schaduwdetails te behouden tegen het lagere lichtniveau.

Professionele kalibratie is een vrij lang proces dat begint met de breedste, meest universele wijzigingen die u kunt aanbrengen op de beeldinstellingen van een televisie en deze geleidelijk beperkt. Dit zorgt ervoor dat de wijzigingen die u later aanbrengt, de aanpassingen die u eerder hebt aangebracht niet ongedaan maken, waardoor het proces geen eindeloze lus van aanpassen en controleren wordt. Daar is echter nog steeds een behoorlijk deel van; grondig zijn vereist ervoor zorgen dat de getallen die je krijgt consistent zijn tussen aanpassingen.

Voordat u het beeld van de tv aanpast, moet u ervoor zorgen dat de tv dat beeld correct verwerkt. Dit vereist het controleren van de schermgeometrie of hoe een tv een signaal weergeeft dat het ontvangt. Als het signaal niet overeenkomt met de oorspronkelijke resolutie van de tv, moet het worden uitgerekt of bijgesneden om te passen, en dat betekent dat de tv het beeld vervormt. Dit kan enorm veranderen hoe de testpatronen en grafieken worden gebruikt om de tv te kalibreren, daarom is het van vitaal belang om ervoor te zorgen dat de geometrie correct is voordat u andere aanpassingen maakt. Voor signaalgeneratoren betekent dit dat de output overeenkomt met de tv. Voor de tv zelf betekent dit dat u ervoor moet zorgen dat de modus Zoom (of Aspect of Grootte) is ingesteld op native 1: 1-beeldreproductie en dat het beeld niet wordt bijgesneden (een algemeen effect dat bekend staat als overscan) of uitgerekt manier. Zodra dat is ingesteld, kunt u doorgaan met de kalibratie.

Net als het televisiebeeld zelf kan het kalibratieproces in twee helften worden gescheiden: licht en kleur. Eerst moet u de algehele hoeveelheid licht aanpassen die de tv uitstraalt, en vervolgens kunt u elke afzonderlijke kleur aanpassen op basis van het licht dat deze moet produceren.

Lichtopbrengst begint met de lichtbron van de tv. Voor LCD's is dit meestal een LED-achtergrondverlichtingssysteem. Voor projectoren is dit een lamp. Voor OLED-televisies zijn dit de OLED's zelf. In alle gevallen wordt dit gedefinieerd door de instelling Backlight of OLED Light. Het is effectief de volumeknop van hoeveel licht je tv uitdoet. Deze instelling is van invloed op alles wat de tv laat zien.

Na het aanpassen van het volume van het licht, moeten kalibrators de grenzen van dat licht instellen. Dat zijn de instellingen voor helderheid en contrast. Helderheid bepaalt het zwartniveau van het beeld, terwijl Contrast de piekhelderheid van wit bepaalt (de labels zijn wel contra-intuïtief). Helderheid en contrastkalibratie zorgen ervoor dat zwart en wit zijn ingesteld waar ze zouden moeten zijn. Met andere woorden, ze stellen de uitersten van licht en donker in het lichtvolume dat de achtergrondverlichting biedt.

Digitale signalen met standaard dynamisch bereik hebben de waarde 16 ingesteld als zwart en 255 als wit, en alles onder de 15 en boven 256 is bewegingsruimte. Deze waarde verandert met een hoog dynamisch bereik, waardoor het bereik wordt uitgebreid tot 64 tot 970 (10-bits) en 256 tot 3.760 (12-bits). Er zijn meer waarden tussen wit en zwart, samen met meer waarden voor bewegingsruimte onder zwart en boven wit.

Met achtergrondverlichting, helderheid en contrast ingesteld, is de volgende stap het controleren van het gamma van de tv. Als achtergrondverlichting het algehele volume van het licht is en helderheid en contrast de ingestelde uitersten van het licht zijn, is gamma de manier waarop een tv van zwart naar wit stapt als het signaal verandert. Gamma is een belangrijke aanpassing voor elk digitaal display.

Het menselijk oog ziet het licht niet in lineaire stappen. We nemen veranderingen in licht anders waar dan alleen het feit dat twee keer zoveel licht twee keer zo helder is. Gamma-aanpassingen veranderen de voortgang van het licht op een scherm om er natuurlijker uit te zien dan wanneer het lichtniveau zou toenemen in gelijkmatige, consistente stappen.

Het aanpassen van gamma-curven is erg belangrijk voor het kalibreren van uw tv zodat deze in de kamer past. Hogere rondingen zien er donker uit, maar in theateromgevingen die opzettelijk licht blokkeren om de meest meeslepende ervaring te bieden, laten ze schaduwdetails veel duidelijker naar voren komen, terwijl hoogtepunten gemakkelijk waarneembaar en niet uitgeblazen blijven. In een helder verlichte kamer verdwijnen de schaduwdetails in al het omgevingslicht met behulp van die curve. Er is een lagere gammacurve nodig, waardoor het beeld lichter lijkt om die details door te laten. Schaduwen komen tevoorschijn voor kijkers, en hoogtepunten zijn helder genoeg om gemakkelijk te zien te zijn, wanneer dezelfde hoogtepunten met die lagere curve eruitgeblazen en homogeen helder lijken in een verduisterde thuisbioscoop.

Kleurkalibratie en professioneel werk

Achtergrondverlichting, helderheid en contrast kunnen eenvoudig worden aangepast door gebruikers met een Blu-ray-testschijf van $ 30. De Spears & Munsil kalibratieschijf heeft alles wat u nodig hebt om deze basiscontroles uit te voeren. Na deze stappen zijn echter apparatuur en expertise nodig om kleuren te kalibreren zodat ze er zo nauwkeurig mogelijk uitzien.

Met de hoeveelheid licht die een tv goed gekalibreerd uitzendt, kunnen individuele kleuren worden aangepast. Dit deel van het proces begint niet met het rood, groen of blauw, maar met het wit. Wit kan enorm variëren op basis van de kleurtemperatuur en wat op zichzelf wit kan lijken, kan enigszins roze, blauw of groen zijn als het nauwkeurig wordt gemeten met een meter. Kalibrators meten het witte punt en passen dit aan volgens de meter. Dit kan gepaard gaan met individuele aanpassing van rode, groene en blauwe kanalen voor wit op meerdere helderheidspunten.

Witbalans is niet alleen nodig zodat wit er wit uitziet, maar omdat elke kleur die de tv uitbrengt wordt beïnvloed door die witten; het is een startpunt dat tv's in een wiel in verschillende richtingen naar het uiterste van rood, groen en blauw reiken en ze mengen om de miljoenen kleuren te produceren die een tv kan. Tijdens dit proces worden verschillende niveaus van luminantie gemeten voor kalibratie. Bij minder dan piekluminantie worden wit grijs, waardoor de procedure een grijswaardenkalibratie wordt. De kalibrator wordt donkerder en donkerder grijs, met behulp van alle beschikbare stappen die de tv biedt. Dit kan zo eenvoudig zijn als tweestaps kalibratie, die lichtgrijs en donkergrijs aanpast (ongeveer 30 procent en 70 procent grijsniveaus) of zo korrelig als 10- of 20-staps kalibratie, die evenveel metingen en tweaks afzonderlijke kleurkanalen neemt elke stap van de weg.

Nadat wit en grijstinten zijn aangepast om ze zo nauwkeurig mogelijk te maken, kan de daadwerkelijke kleurkalibratie beginnen. Op dit moment heeft het voetenwerk in de vorige stappen de tv zo perfect mogelijk gemaakt, hopelijk resulterend in een minimale hoeveelheid tweaken voor de kleuren. Bij deze stap worden de primaire kleuren (rood, groen en blauw) en de secundaire kleuren (cyaan, magenta en geel) afzonderlijk aangepast.

Het afstemmen van zes kleuren klinkt misschien eenvoudiger dan het aanpassen van 10 of 20 grijstinten, maar elke kleur heeft meerdere variabelen die moeten worden bekeken. Elke kleur heeft een tint (het type kleur), verzadiging (de hoeveelheid kleur) en luminantie (de hoeveelheid licht die samen met de kleur wordt gedoofd). Kalibrators controleren elk van deze waarden terwijl ze de tv constant meten, en zorgen ervoor dat niet alleen elk rood de juiste roodtint heeft, maar dat er net genoeg van dat rood is en net helder genoeg om een ​​gebalanceerd beeld te geven.

Met al deze instellingen aangepast en het tv-beeld zowel visueel als met een meter gecontroleerd en opnieuw gecontroleerd, is de kalibratie eindelijk voltooid. Het proces kan enkele uren duren, maar als het klaar is, weet je zeker dat je tv de best mogelijke foto weergeeft. Lichtniveaus zijn evenwichtig, wit en grijs zijn neutraal en kleuren zijn zo levensecht als uw LCD, OLED of projector ze kan maken.