Læs med, når gæsteskribent Lars Østerballe 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 fornøjelse!
- Forord af Rasmus Larsen, redaktør.

Indholdsfortegnelse:
Luma, gamma, kontrast, skyggedetaljer og farver
Synet, tolerance og adaptering
Udbrænding/WtW
HDR og udbrænding
Kalibrering til mørke og lyse omgivelser
Problemer introduceret ved kalibrering & afrunding


6. Problemer introduceret ved kalibrering

Når man kalibrerer et TV, er der flere muligheder for at introducere nye fejl - og som nævnt tidligere kan gode og nøjagtige måledata maskere problemer, som kun kan opdages ved at undersøge noget materiale, som man ved, hvordan skal opføre sige - altså noget referencemateriale.

Jeg bruger ikke ordet “reference” i betydningen “bedst” her: Jeg anvender ordet i betydningen “det, som jeg bruger, som mit faste holdepunkt, det som jeg kender”. I denne betydning behøver referencematerialet eller reference-TV’et ikke at være perfekte - men de skal naturligvis opføre sig temmeligt pænt.

I det følgende viser jeg et par eksempler på, hvordan man kan introducere billede-artefakter i forbindelse med kalibreringen.


6.1. Problemer efter kalibrering af gamut/farvestyring

Jeg har tidligere nævnt, at LG’s OLED-TV, der refereres til i denne tråd, er følsomt over for kalibrering af gamut’en via FARVESTYRING-indstillingerne (“CMS”, Colour Management System). Mit første forsøg på at udføre denne operation gav rigtig gode måledata efter kalibreringen - men allerede ved første gennemsyn af testmateriale kunne man se, at noget var grueligt galt:

 Øverst: Kalibreret gamut (CMS, FARVESTYRING)

Nederst: Ukalibreret gamut

Prøv at kigge lige midt i billederne: Der er fyldt med artefakter stammende fra kalibreringen - og de kommer til udtryk i farveovergange - og tilsyneladende specielt, hvis der er filmgrain, som der skal arbejdes med af TV’et. Ovenstående billeder viser et blot nogenlunde alvorligt tilfælde - undervej fik jeg fremstillet noget meget værre, men det har jeg desværre ikke noget billede af - men tænk på noget, der næsten (næsten) lignede en flok fluer eller fugle-silhuetter på himmelen…

De andre (bølgende) artefakter i billedet stammer fra moirè-/interferens-effekter pga. forskellig opløsning i kamera og TV anvendt til at fange disse fotos.

Øverst: Kalibreret gamut (CMS, FARVESTYRING)

Nederst: Ukalibreret gamut

Ovenfor ser vi samme problem lidt tættere på. Dette TV er følsomt over for ikke specielt store ændringer i CMS’ens parametre - og det virker som om ændring af specielt lysstyrken i CMS’en er problematiske.

Problemet kan stamme fra afrundingsfejl i signalvejen - ikke noget som er specielt underligt, da der skal laves millionvis af regneoperationer pr. frame, som derfor skal optimeres i forhold til hastighed.

Disse problemer skal naturligvis ikke afholde os fra at kalibrere via CMS'en - men det skal gøres med forsigtighed, og der skal anvendes referencemateriale til at kontrollere resultatet.


6.2. Problemer med farvemætning og klipning af shadow-details pga. forkert indstillet sortniveau

En af de grundlæggende parametre, som man skal have styr på ved kalibrering, er sortniveauet og/eller video-levels. Dette handler om, at et stimulus på 16 for SD og HD (eller 64 for HDR) skal levere det sorteste, som TV’et kan præstere, og at det næste stimulus skal være lige netop synligt.

LG OLED-TV’et har som så mange andre TV en indstilling, der hedder SORT NIVEAU(*), som bestemmer, om sort ligger på stimulus 16 (64 for HDR) eller 0. Computere kan typisk arbejde med sort som “0” (nul), og hvid som 255 i stedet for 235 (940 for HDR), som vi ved ellers tillader WtW.

Hvis signalkilde/afspiller/tuner/set top-boks etc. er forkert indstillet i forhold til TV’ets forventning til sortniveauet (altså 0 vs. 16(64)), kan billedet enten blive for lyst eller for mørkt, selvom gamma’en er urørt som i illustrationerne herunder.

Her ses en korrekt kalibreret luma-kurve:

Korrekt indstillet sortniveau

Hvis TV’et tror, at sort skal ligge højere, bliver luma-kurven løftet, og alt sort bliver gråt. Dette giver en lavere farvemætning (svarer lidt til en for lav gamma), og billedet bliver mælket:

 For højt indstillet sortniveau:
Billedet er mælket, gråt og har undermættet farvegengivelse

Hvis der er klippet i sort,  vil det virke som en for høj gamma, hvorved farvemætningen bliver markant for stor. Derudover klippes der naturligvis i shadow-details, da de nederste 16(64) niveauer/stimuli alle bliver til samme farve (sort):

 For lavt indstillet sortniveau: 
Der klippes i shadow-details og farvemætningen er for høj

I de to følgende eksempler kan man se forskellen på korrekt indstillet video-levels eller sortniveau/black-level. Lad mig på forhånd advare om den tvivlsomme kvalitet af mit køkken-LCD-TV, som ved korrekt indstillede video-levels/sortniveau leverer et noget mælket udtryk pga. sit ringe absolutte sortniveau (og der måske netop derfor burde skrues lidt op for FARVE). Dette forhindrer dog ikke illustration af pointen omkring effekten på farvemætning og shadow-details:

 Øverst: Klippet sortniveau/video-levels
Nederst: Korrekt sortniveau/video-levels

Det er tydeligt, at farvemætningen er større i det øverste billede, hvor shadow-details også er klippet væk. Til gengæld er signalvejen for det nederste billede indstillet korrekt, hvorved tøj- og hudfarver bliver mere troværdige, og detaljerne er tilbage i f.eks. mørkt hår og tøj.

Et eksempel mere:

 Øverst: Klippet sortniveau/video-levels
Nederst: Korrekt sortniveau/video-levels

Her gælder samme kommentarer som for eksemplet ovenfor. Man kan nemt blive forført af det farvemættede og meget kontrastfyldte billede - men man bliver træt af at se på det i det lange løb - og i spil vil man sikkert blive irriteret over, at man ikke kan se vigtige detaljer.

Hvordan kan man sikre sig, at video-levels/sortniveauet står korrekt for en kilde, hvor man ikke kan vise et testbillede (f.eks. en tuner eller en set-top boks)? Jeg har et par tips, som måske kan hjælpe:

Først indstiller man LYS med et passende testbillede, der viser om shadow-details vises korrekt ned til omkring niveau 16 på en indgang, hvor man kan koble en afspiller/signalkilde til, der kan vise sådan et prøvebillede (f.eks. en blu-ray-afspiller, en USB-stick eller lign.). Undervejs kan det være nødvendigt at eksperimentere med indstillingen af SORT NIVEAU-indstillingen, for at opnå den bedste kalibrering af shadow-details.

Derefter kopierer man sin kalibrering af shadow-details/sortniveau (LYS + SORT NIVEAU) til den kilde, som skal indstilles. Husk at alle andre indstillinger i princippet også skal med over. Når dette er på plads, skal man eksperimentere med SORT NIVEAU: Den indstilling af SORT NIVEAU, hvor sort stadig er helt sort, og billedet er “lysest”, og viser flest shadow-details er den korrekte indstilling. Man kan måske bruge et billede med sorte bjælker foroven og forneden som en slags guide til at identificere det sorteste TV’et kan levere.

Husk i øvrigt at være opmærksom på, at afspilleren, der bruges til at lave den første kalibrering af shadow-details, også kan have en indstilling af sortniveau/video-levels - så her skal man holde tungen lige i munden og systematisk prøve mulighederne af for at få en pålidelig kalibrering at arbejde videre med.

(*) Kan hedde noget andet på andre TV - eller f.eks. være omfattet af indstillingerne, der kan hedde noget med “begrænset”, “fuld”, “RGB” etc.


7. Afrunding

Det kan være lidt af en kunst (og tålmodighedstest) at kalibrere et TV - og som sagt ikke mindst til brug i dagslys. For at komplicere sagen yderligere, vil et TV i praksis næsten altid blive udsat for refleksioner fra omgivende lys, så man kan argumentere for, at kalibrering iflg. BT.1886 bør suppleres med hensyntagen til end-to-end-gamma - og især hvis skærmen ikke leverer noget nær absolut sort, som LG’s OLED-TV kan. Selv et ældre Pioneer plasma-TV kan kan som vist have nytte af denne modifikation for at give en bedre allround- eller dagslys-performance.

Alt dette kan lyde (og er langt hen ad vejen) meget akademisk - men i virkeligheden synes jeg, at kalibreringen skal udføres med en pragmatisk tilgang, hvor der ikke er så meget fokus på måledata som på billedgengivelsen. Man kan måle nok så nøjagtigt og bruge avanceret matematik til at finde det bedste mål, men hvis TV’ets kontroller alligevel ikke tillader lige så nøjagtig justering, kan man spilde megen tid.

Matematikken og teorierne er primært fundamentet for forståelsen af mekanismerne i billedgengivelsen og billedopfattelsen. Mit mål har været at vise, hvordan der er sammenhæng mellem teori og praksis, og jeg mener faktisk, at der kan findes en pragmatisk tilgang til kalibrering, der kan udføres med simple metoder, som giver et godt resultat, uden at det bliver rocket-science. Ofte er det dog sådan, at vi ved mere og bør vide mere om teknikken, end vi lige har brug for i en konkret kalibreringssituation for at komme hurtigt i mål - og derfor er teoretisk viden alligevel nyttig.

Til de, der vil vide mere om teorien bag farvereproduktion på TV etc., vil jeg foreslå at læse nogle af de artikler på nettet som Charles Poynton har skrevet, og derudover giver hans bog “Digital Video and HDTV - Algorithms and Interfaces” en god baggrundsviden:



På nettet findes desuden Bruce Lindblooms ressourcer (også nævnt tidligere i denne tråd) omkring matematikken, til de der vil vide og eksperimentere (meget) mere.

---

THE END
(indtil vi for alvor skal i gang med HDR)


×Om Lars Østerballe:
Jeg har de sidste godt 10 år beskæftiget mig med emnet "kalibrering af TV" - med udspring i en oplevelse, hvor jeg en dag kom til at indstille mit gode, gamle Philips billedrørs-TV på en måde, som gjorde, at jeg ikke vidste, hvordan jeg skulle indstille det tilbage til en lige så god indstilling som jeg mente det havde før jeg pillede ved det…

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

Min baggrund er uddannelser som programmør, svagstrømsingeniør og erhvervspædagog - 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 påkrævede for at kunne kalibrere et TV: Dertil kræves faktisk kun en brændende interesse for emnet.

Jeg håber at kunne videreformidle noget af denne entusiasme til dig som læser.