簡介HDTV播放標準2012/01/16

最近影像校正的風氣稍微有點提升,但對於一個校正後的影像的概念卻還是很薄弱,以致於亂象叢生、眾說紛云,想要轉貼這篇舊文簡介一下,才發現原來從來都沒在精研發表,。讓網兄了解整個大綱,接下來再去看Kal的HCFR終極灰階及色彩校正手冊,才能有完整的概念。

前提先說明一下,在影音的世界堙A基本上是不太可能原影音重現,這個只是一個理想跟口號,除非重臨現場或是將來虛擬實境成熟後才有可能,唯一能夠確定可以獲得的是製作者利用各種手段製造出類似的感覺。

舉例來說,大家看一些DVD或BD片堙A堶惘釩雃h花絮,都會拍到現場打光的情況,大家可以看到某個場景是如何拍出來的,像我印象最深刻的海灘這部片堙A夜晚的場景實際上是在白天拍的。像大炳講過他去好來塢拍片時,人家搭棚是在街上整個搭起要拍的場景,規模真得會嚇死人的。唯一可以確定的是,導演是用各種手段在最終的媒材上表達出他所要營造或表達的感覺。聲音其實也是有類似的現象,在錄音室堶掠答漱漈}是相當多的,但無非都是想讓聽者有重臨現場的感覺,但基本上都是要加入相當的做工進去,無耐聆聽空間也是一個很重要卻難搞的因素,再加上喇叭算是機械裝置,有慣性的問題,所以變因較多,想要重現製作者想給的感覺更困難。幸運的是視訊這點方便多了,只要環境無光害就能達到了,才變得容易追求。

也許有人會說,從拍攝到最後製作媒體中間那麼多步驟,總會有人不照規範來,那我們最末端照規範做有什麼用呢?這樣的講法邏輯上是有問題的。如果你是導演,會讓你的成品在你沒看過結果前就出去嗎?我想是不會的,不管中間的步驟怎麼做,導演或製作者一定會驗收成品最後的結果才出去,所以他們都會在業務用機上監看整部作品後才決定發行。想想如果一個場景原本要表現陰暗的感覺,結果後製的人黑位準沒調好,整個畫面變亮了,導演會看不出來讓它發行嗎?答案應該是很明確。所以基本上好來塢的影片製作品質都還算一致,都會照標準流程做,不會有工作人員找自已麻煩,讓後面過不了關,被幹譙後重做。

那電視台的節目呢?我只能說電視台比較有即時性跟實務上的考量,有效率的問題,不一定能做好,加上台數那麼多,品質參次不其,就不列如討論了。不信的話可以看一下在空檔時電視台送出來的color bar,每台都需要調才能正確。即然那麼亂沒個準,就不要管它了。

那製作者監看的畫面到底長什麼樣呢?這個才是我們能追求到的目標。正確的畫面簡單的定義就是要再現影片製作者的意圖,也就是在一般沒有特殊光線的場景下,人要像人,樹要像樹,花要像花,鬼要像鬼。這不是一句廢話嗎?其實這是一個很嚴格的標準,大部份機器都達不到。那這時你可能要問,在看影片時我怎麼知道影片堶鴠貌漱H、樹、花是長什麼樣?我怎麼知道我看到的跟原來是一樣或不一樣?所以單從這些看的順不順眼來調整機器,基本上是不對的,視訊的播放標準非常明確,不像音訊那樣容易受空間的影響而造成播放標較難達到,視訊對空間的要求簡單來說就是要暗,投影機則進一步要求要房間無光、布幕周邊還要防反光、以及布幕邊要做遮幅才能得到最佳的效果,剩下的部份才是器材的因素。
所以這時我們來談一下何謂好的系統,至於實際操作步驟,在Kal的HCFR終極灰階及色彩校正手冊堻ㄕ部A看完本文對照著做,相信會有很大的收穫的。


1. 亮度控制的調整:我特別強調我是用亮度控制而不是用亮度,它就是指機器上那個亮度(Brightness)控制選項。因為事實上它是用來調多少大小的訊號才要在機器上顯示,也就是它是在調整一個輸入訊號過濾器的閥值,超過閥值則顯示,低於閥值則不顯示,所以理想上要把它設定在0IRE(0%)以上的訊號都看很到,0IRE(0%)以下就不顯示了(這個部份通常是雜訊)。亮度控制調太高,閥值會降低而讓所有輸入訊號都墊高一個值,雖然全部的暗部都看得到,但畫面會整個泛灰而讓顏色的顯示沒有那麼鮮明通透;反之,調太低的話,閥值會變高而讓部份訊號落於閥值以下不顯示,則畫面的暗部細節會被吃掉,畫面看起來會有少掉很多細節。原則上要在能看到暗部細節的情況下儘量調低,因為這樣才可以把畫面最深沈的黑調出來又不失細節。黑色為什麼那麼重要呢?因為底色不黑就相當於在有噪音的環境下聽音樂,辨識率會降低,然後同樣的顏色看起來也較不鮮艷,這就是為何一堆機器都在比黑底有多黑的主要原因。下圖是亮度控制調整的示意圖,依序分別為過高、正確、過低:




2.2.對比控制的調整:一樣我特別強調是用對比控制而不是用對比,它就是指機器上那個對比(Contrast)控制選項,事實上把它定義成調整個畫面的峰值亮度會比較合適,雖然調高它也會拉高對比。它的調整以100%的白訊號不產生任一顏色的色偏為最大值,然後可以根據自已的喜好及環境因素調到合適的範圍,當然標準還有有建議值,以液晶電視來說是40~60 ft-L,電漿電視及CRT電視是30~40 ft-L,投影機來說是12~16 ft-L。下圖是對比控制調整的示意圖:

3.顏色解碼的調整:這個部份是以Color Bar加上三色的濾色片來檢查,然後調整機器上的Color和Tint的調整選項,但用濾片有時會有些小問題,如果有儀器的話,可以用儀器調會比較好些。因為這個部份跟訊源端也有很大的關係,所以有時也要調整訊源端。這個部份是要確定RGB三色的強度,以及有依播放標準的比例合成三個副色CMY,這樣可以確定看到由三原色合成的各種顏色是對的。會有這個東西是因為電視標準當年為了相容黑白電視及節省頻寬,傳送訊號定為YPbPr色差訊號,Y就是亮度,就是灰色訊號,然後在這個亮度訊號上疊加上色彩,如果color調的不正確,疊加上去的原色強度就不對,色彩就不對。tint則是調整主色合成副色的比例,如果錯的話看到的顏色也是不正確。現在的訊源端,除非亂搞的訊源,一般來說不太需要太大的調整。


4.銳利度控制的調整:銳利度控制的調整這一項實際上是早期電視訊號傳送時為了補償傳輸時的高頻訊號的損失而在電視端增加的的調整項目,這項調整如果加太多的話會造成影邊緣出現描邊的現像稱為ring effect(環邊效應),讓畫面看起來有顆粒感,同時立體感、層次感變差;太少的話會造成影像模糊不清。其實這項調整在現代的播放機器根本就不需要有了,結果變成有些播放器解碼完後還再加料處理,反而變成一種失真,然後在後端電視還要把它拿掉,真是麻煩。

5.色溫控制(白平衡、灰階)的調整: 這個部份不是用機器的色溫控制調整選項調調6500K、9300K、5500K就好了。這個部份需要用色度計或光譜儀來量,色度計跟光譜儀從3000元到500000都有,業餘玩家我建議先從3000元的色度計加上hcfr這套免費軟體玩起,雖然這個價位的色度計準確度堪慮,但拿來了解概念是夠用的,同時便宜流通性佳,學玩再賣不會損失多少。確定方向後,覺得想要追求這方面的精準值後,建議就直上i1pro了,省掉中間過程多花錢繳學費,它同時還能進行電腦色管,並具備校正印表機的功能。

這個部份需要做的理想值是所有強度從10ire~100ire(10%至100%,如果有儀器能量到1%,並且從1%到100%都平,那真得很了不起)亮度訊號量出來的值都能維持在D65附近,當然這只有很好的機器才能做得到,如果做不到時要以中段為主30~70ire,其次是暗部20ire以下,再來才是高亮度80ire以上的區域。D65是在CIE 1931色域圖上定義的一個點,為什麼不講6500K或6504K呢?單講色溫不太合適,因為有很大一個範圍帶的顏色組合都能組成6500K,舉個例來說日光燈也有6500K的,但跟陽光的6500K的光譜就是不一樣,整個演色性也不一樣。但這些D65以外6500K的點在視訊的播放上都是錯的,必須要達到標準上所定義的D65的顏色組成才能有正確的演譯軟體堛漱漁e。也就是說D65的色溫量起來是6504K,但不是所有6504K的點都是D65。D65是定義在CIE 1931圖上的座標(0.313,0.329)。至於CIE 1931圖的說明可參考色彩管理基礎--簡介CIE 1931圖

那為什麼這個點那麼重要呢?如前述色解碼部份所提,電視的色彩是由白色訊號再疊加上去的,如果這個基礎不準,再疊上去的顏色也就不對了,所以在整個訊號範圍都要把它調到D65才是最理想的。通常在量測軟體上會在圖中央標一條目標線,理想上rgb三條線要重合在中央,請參考光大愛機的實際量測圖,可以看到光大的愛機在Correlated Color Temperature 或是 RGB Balance圖中,20ire以後機乎是躺平的,算是非常理想的:

6. 色域的調整:這個部份也是要用儀器才能量。在視訊的標準堿O有明確定義RGB三原色的的色域座標,機器在播放三原色測試訊號時必須位於這三個角點附近才能顯示全部該有的顏色。當然有些機器色域不足,這時就會用一些手法來騙肉眼。色域過大造成三個角點 沒有對到規格定義的三個角點也是不正確的,目前所謂廣色域的機器都有這問題。通常這個部份的調整要進機器的工模才能調。色域的座標跟在CIE 1931圖的樣子,光大有貼圖請請各位移駕看一下了。
大部份軟體都會在想要調整的標準的座標值上標出三個角點並連成三角形,理想上rgb三點的色域座標要不偏不倚地重合在這三個角點。感謝光大賜圖,大家可以看到光大的三個主色點以及三個副色點全部都乖乖地躺在REC. 709標準所定義的6點,這是非常難得的。

這個部份的重要性就是它是合成所有色彩的原色,如果這個原色不準的話,以它去合成的各種顏色都不準。以前沒人提這項是因為CRT磷粉配方已固定,大家都非常接近標準,不能調整也不需要調整,所以不會有人注意這個問題。現在的顯示器,早期的LCD是色域不足,現在的顯示器是色域過廣造成顏色太濃艷而失真。色域通常是一台顯示器的物理特性所決定,像CRT是磷粉,電漿是磷粉(或其它名詞),LCD是光源及彩色濾光片,投影機是光源及濾光片,更動上較為困難,只能利用內部軟體縮小不能調大,所以色域不足的機器在這項是一定死。這個部份要的是準,過廣或不足都是不對的,只是過廣的比較有機會調成正確的值。



7. Gamma的調整: 這個部份也需要用儀器量,大部份搭配的軟體會幫你算出量測後的gamma值,所以數學的部份就不用花太多心思了。
Gamma 簡單來說就是訊號跟輸出亮度的對應曲線,它是一個冪次函數就是像平方函數如1對應到1,2對應到4,3對應到9。NTSC有定義攝影器材端是0.45而在暗的環境下播放端是2.5,不是2.2。雖然0.45x2.2=1理論上是可以還原當初攝影時所接受的光量的感覺,但因為NTSC建議是在暗的環境下觀看影像,為了補償感官上在暗的環境上感受的對比會降低的效應,所以建議播放端用2.5。如果你的觀賞環較明亮,是可以考慮降低一點Gamma來提高暗部的亮度,例如2.2,但原則上Gamma值大致上要落在2.2~2.5之間才是合理的範圍。至於Gamma為何要定這個怪數字呢?因為整個電視工業的發展是以CRT為主,CRT原生的Gamma就是接近2.5,為了補償這個部份同時考量觀賞環境的因素,所以在攝影機端定下0.45這個值。現在的攝影器材和顯示器材如CCD及LCD,它們的原生Gamma比較接近1但為了相容現行的工業標準,同時能夠正確播放現存的影片,必須加上額外的處理來模擬光電管和CRT的特性,這個動作稱為Gamma Correction。
Gamma值的調整就是在調整整個影像的對比感,值愈高對比愈強,畫面愈有衝擊性。但並不是愈高愈好,太高的話,亮部看起來很亮,而暗部看起來很暗,中間調也會偏暗。Gamma值調的太小,整個畫面平均亮度高但看起來會很平淡。
這跟灰階是用同一張圖,只是重點是在亮度的部份,而不是三色平衡,可以看到Luminance圖中,平順的拉出一條弧線,視情觀賞環境訂出合適的數值,數值是2.2~2.5,這樣就非常合乎標準了:

 

基本上只要你利用訊源端和顯示器綜合調整能夠達到上述的標準,然後播放製作水準不差的影片,你就可以重現製作者想要表達的感覺,看到人像人,樹像樹,花像花,鬼像鬼的畫面。看到這塈琱ˇ撅o大家有沒注意到一件事,就是我完全沒有提到解析度,肉眼最敏感是亮度(灰階),再來是色彩,最後才是解析度。解析度當然有一定的重要性,但每樣因素還是要平衡發展,以前是解析度居於最弱的一環,所以大家努力朝這個方向,但到了一定水準後,就開始追求色彩的正確性了。想想看一個高解析度顏色完全走調的畫面(用商務機放片)和解析度較低一級但顏色正確的畫面(劇院機放片),你會選那一種呢?解析度可以增加看到的細節、增加顏色演釋的平順的感覺,但並沒有辦法增加顏色的正確性,也就是你看同一部片的BD版和DVD,在校正過的機器上看,除了極亮部和極暗部、以及雜訊有些差別外,中間調的顏色是不應該有明顯的差異。

所以當你在選購一台顯示器時,該找的是它經過校正後的報告,看它的能耐到什麼程度,而不是光在現場比各家出廠的預設值以及店家喜好的調整值,或是在網路上聽網兄們討論那台好那台不好,或是那台的調性怎樣。現場比有光線跟佈置還有訊源等的差異而會造成誤判而誤殺忠良。再次強調視訊是有播放標準的,比的應該是能多接近標準,大部份說機器調性不同通常是因為色域不足或過廣而為了騙肉眼而做一些手段。