„Mozis” DCI-P3 színtartomány a PC-monitorokon

Egyre több PC-monitoron találkozunk a DCI-P3 nevű színtérrel. Vagy úgy, hogy a mozgókép szerkesztésére (is) szánt készülékek menüjében bukkanunk rá a szokásos Rec.709-es (HDTV színtér) opció mellett, vagy pedig a monitor natív színtere nagyjából fedi a DCI-P3-at, és kalibráció/profilírozás után a gyakorlatilag pontosan beállított DCI-P3 színtérben dolgozhatunk. De mi is ez a korábban csak a digitális mozi világában ismert színtér, és miért került ennyire előtérbe?

A PC-monitorokkal kapcsolatban évtizedek óta két megszokott referencia-színtérről beszélhetünk: az sRGB-ről és a jóval nagyobb Adobe RGB-ről. Az előbbi a monitorok többségének színtere, amelyet lényegében az AV-szférából (nagyfelbontás digitális televízió, Rec.709-es szabvány) emelt át az IT szektor a számítástechnika világába még 1995 körül, kisebb módosításokkal. Az utóbbit pedig a fotósok, a nyomdai előkészítők (prepress), továbbá olykor a grafikusok, tervezők használják (amikor olyan színekre van szükségük, amelyek kívül esnek az sRGB színtartományán). Az Adobe RGB vörös és kék alapszínpontja egybeesik az sRGB vörös és kék alapszíneivel, különbség csak a zöld pozíciójában van,  de az viszonylag nagy. Az Adobe RGB tartomány a zöld-cián-kék színárnyalatokból jóval többet tartalmaz, mint az sRGB.

Az sRGB és az Adobe RGB közötti különbséget a színdiagramon (horseshoe, színpatkó) szokás szemléltetni. Ebből is többféle van, de most maradjunk a „klasszikus” CIE 1931-es diagramnál:

Az sRGB és az Adobe RGB színkészlet a színdiagramon, a teljes valós színtartományon belül

A DCI-P3 eredete

A ’90-es évek vége felé viharos gyorsasággal elkezdődött az átállás a hagyományos celluloid filmről a digitális filmre, bár a változás korábban, a még filmszalagra forgatott és előhívott negatív kép feldolgozási munkálataiba robbant be (első lépés: a filmkockák digitalizálása). Csakhamar azonban a filmforgalmazók is felismerték, hogy a terjesztés is jóval hatékonyabb és olcsóbb digitális formában, nem pedig pozitív filmkópiákon. A kiváló minőségű, professzionális digitális „filmkamerákkal” pedig a felvételi oldalon tehető olcsóbbá a „nyersanyag” felhasználás. A következmény: elvétve ugyan még néhány rendező és operatőr celluloidra forgatja a filmet, de lényegében ez a munkafázis is, és minden más legnagyobbrészt digitálissá vált.

Szükség volt ezért egy olyan szabályozó, szabványalkotó és döntéshozó szervezetre, amely a helyszíni forgatástól a mozikra vonatkozó előírásokig összefogja ezt a területet. Mérlegeli a produkció, az utómunkálatok, a szabványos végtermék, a szétosztás és a vetítés szempontjait. Így született meg 2002-ben a Digital Cinema Iniciatives (DCI) nevű szervezet, amelyet joint venture formában hozott létre hét vezető filmstúdió. Akit a részletek érdekelnek, angol nyelven megtalálja a https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Cinema_Initiatives webhelyen. Szerteágazó tevékenységét itt nem kívánjuk bemutatni. A DCI honlapján megtalálható az a (később javításokkal kiegészített) 1.2-es specifikáció, ahol minden részletet elolvashat az érdeklődő olvasó: http://www.dcimovies.com/archives/spec_v1_2_No_Errata_Incorporated/index.html

Természetesen a DCI folyamatosan igyekszik követni a digitális filmtechnika fejlődését. Pl. a 4K terjedésével a DCI is új kihívásokkal néz szembe.

A filmterjesztésben használt digitális mesterkópiát (Digital Cinema Distribution Master) tekintve, az előírt kodeken (JPEG2000), az MXF (Material eXchange Format) fájlrendszeren, a tartalomvédelmi (titkosítási) módszeren stb. túlmenően a színrendszer szempontjából a legfontosabb, hogy a digitális képanyag az eszközfüggetlen CIE XYZ abszolút színtérbe (mint konténerbe) kódolva érkezik a mozikba, ahol viszont valós RGB színmodell szerint működő DLP projektorokkal történik a vetítés (ezeknek a profilját hívják P3-nak). És most érkeztünk el mondanivalónk egyik fontos pontjához: a digitális mozivetítés szabványosított (referencia) színtere az ún. DCI-P3. Ennek alapszínei (sőt némileg a fehérpontja is, amelyből többfélét is használnak) eltérőek mind az sRGB-től, mind az Adobe RGB-től. Hozzátehetjük, hogy a DCI-P3 alapvető paramétereit a digitális moziprojektorokban (és a hagyományos filmvetítőkben is) használt xenonlámpa jellemzői határozzák meg. A xenonlámpa igen kiváló fényforrás, hátránya, hogy az élettartama elég rövid (néhány száz óra). A jövő minden bizonnyaé a lézer fényforrásé, de ennek általános elterjedésétől a mozikban még messze vagyunk.

A „mozis” DCI-P3 színszabvány megalkotásakor persze az is fontos szempont volt, hogy amennyire lehet, megközelítsék a hagyományos filmnek az idők során igencsak fejlett szintre hozott színvilágát. Érthető módon ez csak részben sikerülhetett, hiszen nemcsak a film eléggé szabálytalan színtartományát nehéz egy háromszög alakú területtel lefedni, hanem pl. a filmnek a fehértartományban kivételes árnyalat-megkülönböztető képességét, a filmes kép „analóg” jellegét stb. visszaadni.

Érdekes megmutatni, hogy a DCI-P3 színtartomány hol helyezkedik el a színinger-diagramon az sRGB-hez, illetve az Adobe RGB-hez képest:

Az sRGB, a DCI-P3 és az Adobe RGB színterekhez tartozó színgamutok (gamut = tartomány) a színdiagramon

A DCI-P3 lehetősége és szükségessége a PC-monitorokban

Ún. „széles” (wide) színteret sokfélét ismerünk, lényegében ez az sRGB-nél nagyobb színterek gyűjtőneve. Természetesen az Adobe RGB is ezek közé tartozik, így nem meglepő, hogy készíthetők széles színterű – így DCI-P3 színterű – LCD monitorok, különösen a LED-es háttérvilágítás, és manapság a kvantumszemcse (Quantum Dot) technológia bevezetése óta. (Az OLED kijelzők szintén alkalmasak széles színtér előállítására, de a PC-monitorok világában egyelőre csak mutatóban jelent meg ez a technológia.) A kérdés az, hogy mire kell(het) egy PC-monitorban a DCI-P3 színtér?

Digitális filmek szerkesztése, fényelése PC-monitorral

Megfigyelhető, hogy a speciálisan stúdióhasználatra készült AV (nem PC) utómunkálati és master monitorok mellett – amelyek mellesleg aranyárban kaphatók – egyre több PC-monitor gyártó kínál nagyon pontosan beállítható/bekalibrálható DCI-P3 monitorokat a 2K/4K mozifilmek „megmunkálásához”. Nemrégiben mutattunk be pl. egy erre a célra készült DCI-4K monitort. Sok Adobe RGB monitor is alkalmas a DCI-P3 szimulációra, bár a két színrendszer mindhárom alapszíne eltérő pozíciójú (lásd a fenti ábrát).

Van azonban még egy – talán a most leírtaknál nyomósabb – oka is annak, hogy ennyire előtérbe került a DCI-P3. Olvasóink biztosan kitalálták, hogy a HDR (High Dynamic Range) radikális behatolására gondolunk a mozgókép, elsődlegesen a 4K-UHD videokép területén. De mi köze lehet a mozis DCI-P3 színtérnek a HDR-hez?

A HDR és a DCI-P3

A HDR-ről lassan köteteket vagy legalábbis hosszú tanulmányokat lehetne írni, pedig igazából csak a 4K felbontás terjedésével kezdődött az eddigieknél jóval nagyobb dinamikatartomány szükségességének emlegetése a mozgókép készítésében és megjelenítésében (bár mint mindennek, ennek is voltak előzményei). A 4K-ról (valójában UHD-ről) ugyanis – főleg a televíziótechnikában – hamar kiderült, hogy a Full HD-t követően nem hoz annyi pluszt, amennyit reméltek tőle (főleg, ha a TV-készülékgyártók profitját nézzük). Megjelent a „nemcsak több pixel, hanem jobb pixelek” szlogenje is, ami magyarán annyit tesz, hogy a 4K-t „fel kellett dobni” egyéb képjavító módszerekkel.

A 4K felbontás és a max. 12 bit színmélység mellett a képminőség további javításának eszköze a minél nagyobb színtartomány (WCG), a nagy dinamikatartomány (HDR) és a képfrekvencia növelése (HFR)

Mint a fenti ábra mutatja, ekkor került igazán előtérbe a dinamikatartomány növelése (HDR – high dinamic range), a színtartomány szélesítése (WCG – wide color gamut) és a képfrekvencia növelése (HFR – high frame rate). Az utóbbi igazából forrásoldali feladat, és egy-két kivételtől eltekintve nem történt előrelépés. A filmet/műsort nem 24 kép/s, hanem nagyobb képfrekvenciával kell leforgatni/közvetíteni, de természetesen ehhez a kijelzőnek is igazodnia kell.

Ami eredményesebbnek bizonyult, az a HDR és WCG együttes alkalmazása, bár a kettő nem szükségszerűen feltétele egymásnak. Új szabványok és ajánlások születtek, nemkülönben a meglévő és újabb szabványalkotó szervezetek is munkába lendültek (elsődlegesen a televíziótechnika területén, bár az egész a már korábban kidolgozott Dolby Vision nevű rendszer ajánlásaiból indult, ami enyhén szólva magasra tette a lécet). Többféle HDR formátum született, közülük négy van még életben, de számunkra talán kettő a fontos: a HDR10 és a HLG (ez utóbbi a műsorszórásban találta meg a helyét).

Vegyük a HDR10-est, amely pl. a 4K HDR Blu-ray lemezek és a 4K HDR streaming kötelező formátuma (a többi opcionális). Csak néhány követelmény, amit a HDR10 támaszt (magába olvasztva a WCG-t is): 1000 cd/m2 vagy efölötti legnagyobb fénysűrűség (az OLED kivételével, ahol ez 540 cd/m2), max. 0,05 cd/m2 feketeszint, azaz 20.000:1-nél nagyobb egyidejű kontrasztátfogás, PQ (perceptual quantizer) gradációs függvény, amely a hagyományos gammától nagyon eltérő, min. 10 bit színmélység, és az ún. Rec.2020-as színtér, amelynek RGB alapszínei spektrálisan tiszta monokromatikus színek, azaz a színpatkó határoló vonalán helyezkednek el:

A Rec.2020 szerinti színtartomány – amely része a HDR10 szabványnak – mind az sRGB, mind a DCI-P3 színgamutnál lényegesen nagyobb

A Rec.2020 választása a jövő kijelzőinek színtereként egyébként indokolt, és alapos mérlegelés után történt, ugyanis az így kifeszített háromszögbe a színdiagramon csaknem teljesen „belefér” a szabálytalan alakú ún. Pointer-gamut. A Pointer-gamut nagyon fontos kiindulópont a színhű reprodukció szempontjából, mivel több mint 4000, bennünket körülvevő színes objektum színkoordinátáinak megmérésével készült: ezeket tartalmazza az ábrán látható szabálytalan vonalon belüli terület (nevét a méréseket elvégző kutatóról kapta).

A Rec.2020, a Pointer-féle és a DCI-P3 színtartomány. El kell ismernünk, hogy a Pointer-gamut színeinek csaknem tökéletes rereprodukálásához szükség van a Rec.2020 RGB színtérre

Mondhatnánk, hogy akkor minden szép és jó, de a valóság (egyelőre) némileg ellenáll az elvárásoknak. A “gyenge láncszem” éppenséggel a kijelző, hiszen a Rec.2020 színtér monokromatikus (vagy ahhoz nagyon közeli) alapszíneinek előállítása pillanatnyilag csak R, G, B lézerekkel lehetséges. A HDR10 ezért „megengedi”, hogy a kijelzők (televíziók, monitorok, projektorok stb.) színtartománya “csak” a DCI-P3 követelményeit teljesítse, pontosabban még ennél is engedékenyebb, mert ennek csak a 90%-os lefedettségét várja el. Az persze jó dolog, hogy lehetetlen teljesítményt nem írnak elő a kijelzőkre, de ha a forrás színtere valóban Rec.2020-as, akkor a kalibrációval, illetve a színhelyességgel akadnak gondjaink.

Visszatérve a monitorokra, a DCI-P3 színtér emlegetésének fő oka, hogy a PC-monitorgyártók – csipkerózsika-álmunkból fölébredve – szintén lépést akarnak tartani a HDR trenddel, bár a VESA becsületére mondva, nem írja elő, hogy a nagy dinamikatartományt feltétlenül össze kell házasítani a nagy színtérrel vagy a 4K-val. Azaz egy Full HD felbontású és sRGB színterű monitor is lehet(ne) nagy dinamikatartományú. A valóságban mégis az történik, hogy a gyártók nemcsak a nagy fénysűrűséget, hanem – legalább a DCI-P3 erejéig – a nagy színtartományt is igyekeznek előállítani. A cél láthatóan a HDR10-nek való megfelelés, de erről csak 1000 cd/m2 csúcsfény esetén beszélhetünk, és a megfelelő dinamikatartomány nyilvánvalóan csak local dimming-gel valósítható meg. E sorok írásakor az 1000 cd/m2 csúcsfénysűrűséget mindössze két modell teljesíti.

A VESA egyébként három kategóriába sorolja a PC-monitorok HDR minősítését, amelyek közül csak a legmagasabb felel meg a HDR10-nek. Talán az sem biztos, hogy a sokféle célra használt PC-monitoroknak feltétlenül követniük kell a televízióknál forszírozott trendeket. Hosszabb távon azonban az LCD (vagy más technológiával dolgozó) monitorok kontrasztátfogása és színtartománya is várhatóan növekedni fog, mert a technikai fejlődés egyszerűen ezt diktálja.

Strongpulse

Legyen Ön az első hozzászóló

Várjuk hozzászólását!

Az Ön email címe nem kerül nyilvánosságra.


*


Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..